DE3608698C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner mit den im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiger Brenner ist aus der US-PS 43 95 223 be­ kannt. Bei diesem wird der Mischvorrich­ tung durch eine Leitung Luft und durch eine andere Lei­ tung Brennstoff zugeführt. Dabei wird mehr Luft als zur vollständigen Verbrennung nötig ist (überstöchiome­ trisch) zugeführt. Dadurch wird in einer ersten zentralen Ver­ brennungszone die NO-Bildung reduziert. Durch Düsen wird Sekundärbrennstoff überstöchiometrisch zugeführt, um den in der ersten Verbrennungszone enthaltenen über­ schüssigen Sauerstoff zu verbrauchen. Der Sekundärbrenn­ stoff verbrennt unter mäßiger Temperatur in einer zwei­ ten äußeren Verbrennungszone, wodurch das Entstehen von NO _x vermieden werden soll. Dies bedeutet, daß im ersten Teil der Brennkammer im wandnahen Bereich, wo der Wärme­ tauscher angeordnet ist, relativ niedrige Temperaturen herrschen, während die heißen Flammengase sich haupt­ sächlich in der Nähe der Brennkammerachse befinden. Im zwei­ ten Teil der Brennkammer bildet sich unter Sekundärluftzufuhr eine dritte Verbrennungszone aus.

Außerdem ist ein Ölbrenner bekannt (DE-PS 30 20 398), der in einer Mischvorrichtung eine Zerstäubungsvorrich­ tung mit einer flachen Schneide aufweist, welche einen ebenen Gemischstrahl erzeugt, dessen Flamme in der von einem Wassermantel umgebenen Brennkammer durch Umlen­ kung an einer Prallplatte stabilisiert wird. Dieser bekannte Brenner ist einerseits imstande, besonders kleine Ölmengen schadstoffarm zu verarbeiten und einen weiten Regelbereich der Heizleistung abzudecken, jedoch neigt er andererseits bei zu geringer Luftpressung zur Ablagerung von Ölkoks. Ferner hat es sich als schwierig erwiesen, die Zündung der Flamme mit einem Hoch­ spannungslichtbogen durchzuführen.

Ausgehend vom Stand der Technik nach der US-PS 43 95 223 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Brenner zu schaffen, der eine hohe Energieausnutzung bei großem Regelbereich und schadstoffarmer Verbrennung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner wird die Verbrennungs­ luft mit einem verhältnismäßig hohen Druck, nämlich größer als 15 mbar, zugeführt, und zwar mengenpropor­ tional zum Brennstoff. Durch den drehzahlregelbaren Antrieb der beiden Verdrängerpumpen wird unabhängig von der Leistung bzw. der Drehzahl immer dasselbe Brenn­ stoff/Luft-Verhältnis erhalten. Die Verdrängerpumpe für Luft liefert diesen Druck mit hohem Wirkungsgrad. Dieser Druck wird in der Mischvorrichtung umgesetzt, jedoch nicht verbraucht. Die Druckenergie gelangt zu einem großen Teil mit dem Gemischstrom in die Brenn­ kammer, um dort noch Mischarbeit zu leisten. Dies führt auch bei Öl als Brennstoff bei feiner Zerstäubung zu einer guten Vermischung und einer relativ homogenen Brennstoffverteilung in der gesamten zur vollständigen Verbrennung benötigten Luft (stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch). Dadurch sinkt die Schadstoff­ bildung und das erforderliche Brennkammervolumen wird verringert.

Der in die Brennkammer eintretende drallbehaftete Ge­ mischstrom erzeugt eine flammenstabilisierende Rezirku­ lation von heißen Verbrennungsgasen ohne die Gefahr von Rückstandsablagerung und erlaubt darüber hinaus die stoßfreie Zündung der Verbrennung durch einen elek­ trischen Lichtbogen im zentralen oder äußeren Rückström­ gebiet. Infolge der guten Vermischung kann auf heiße Wände im vorderen Bereich der Brennkammer verzichtet werden. Durch die Wasserkühlung des Mantels im ersten Teil der Brennkammer (Primärzone) wird die Gastempe­ ratur gesenkt, wodurch in Verbindung mit der kurzen Verweilzeit des Gases in der hochbelasteten Primärzone eine Verminderung der Stickoxidbildung bewirkt wird. Im hinteren Teil der Brennkammer (Sekundärzone) wird durch den wärmeisolierenden Mantel die verbliebene Reaktions­ temperatur aufrechterhalten, um die Verbrennung des Kohlenmonoxids CO zu Kohlendioxid CO₂ zu gewährleisten.

Bis zu einem Regelbereich der Heizleistung von etwa 1 : 2,5 kann mit fester Dralldüse in der Mischvorrichtung gearbeitet werden. Für wesentlich größere Regelbereiche ist es angebracht, den Querschnitt der Dralldüse ver­ ändern zu können, und zwar in Abhängigkeit von dem Druck der Druckluftquelle. Je größer dieser Luftdruck ist, umso größer wird der Strömungsquerschnitt an der Dralldüse gemacht. Mit einer derartig variierbaren Dralldüse kann der Regelbereich der Heizleistung bis zu etwa 1 : 10 vergrößert werden.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Einschnürung in der Brennkammer gemäß An­ spruch 2 kann die Rezirkulation in der Primärzone und die Durchmischung in der Sekundärzone unterstützt werden.

Der Brenner eignet sich sowohl für Ölbetrieb als auch für Gasbetrieb. Während bei ersterem die drallerzeugen­ de Mischvorrichtung sowohl zur Zerstäubung des Heizöls als auch zur Gemischbildung und zur Flammenstabilisie­ rung dient, entfällt bei einem Gasbrenner die Zer­ stäubungswirkung. Die Vorteile der Schadstoffreduktion und der drehzahlabhängigen Brennstoff-Luft-Verbund­ regelung werden beibehalten. Bei einem Gasbrenner wird man zweckmäßigerweise die beiden Verdrängerpumpen zu einer einzigen Baueinheit zusammenfassen. Die Verbund- Verdrängerpumpe bedeutet gegenüber den bei Gasgebläse­ brennern gebräuchlichen Radiallüftern einen Mehrauf­ wand, der aber schon bei einem nicht leistungsgeregel­ ten einstufigen Brenner durch verschiedene Einsparungen mehr als aufgewogen wird. Die volumetrische Gaszumes­ sung hängt nur geringfügig vom Gasvordruck im Gasnetz ab, so daß kein Druckregelgerät benötigt wird. Auch ein Druckwächter ist nicht erforderlich, da die Regelung nur versagt, wenn das Verbundgebläse ausfällt. In einem solchen Fall schalten Sicherheitseinrichtungen die Gas­ zufuhr schon wegen des Ausbleibens der Verbrennungsluft oder der Stromversorgung ab. Außerdem ist eine Drehzahl­ regelung nur für den Antriebsmotor der Verbund-Verdrän­ gerpumpe erforderlich und es ist nicht eine aufwendige Mischvorrichtung mit Volumenregelung erforderlich. Das Einsickern von Restgas aus den Armaturen und Leitungen zwischen dem Magnetventil und der Mischvorrichtung in die Brennkammer kann vermieden werden, indem ein kleines Rückschlagventil zwischen die Einlässe von Luft-Verdrängerpumpe und Gas-Verdrängerpumpe gelegt wird. Sobald die Gaszufuhr abgesperrt wird, saugt die Gas-Verdrängerpumpe über das Rückschlagventil Luft an, um das Restgas aus den Leitungen zu spülen. Auch bei Ausfall des Stromversorgungsnetzes wird durch den Nach­ lauf des Antriebsmotors noch das Ausspülen von Gas aus der Gasleitung bewirkt.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ölbrenner in Verbindung mit einem Heizkessel mit regel­ barer Heizleistung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich demjenigen der Fig. 2 bei einer Ausführungsform mit veränderbarer Dralldüse,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Ölbrenner mit einer Druckzerstäuberdüse,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen anderen Öl­ brenner mit Zerstäubungsschneide,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen weiteren Ölbrenner mit Druckzerstäuberdüse,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen abgewandelten Ölbrenner mit Druckdüse, und

Fig. 8 einen Längsschnitt durch einen Gasbrenner.

Die in Fig. 1 dargestellte regelbare Ölbrenner-Heiz­ kessel-Einheit weist einen Elektromotor 10 auf, dessen Drehzahl von einem Drehzahl-Steuergerät 11 gesteuert wird. Die Ausgangswelle des Elektromotors 10 treibt eine Druckluftpumpe 12 und eine Heizölpumpe 13 an. Die beiden Pumpen 12 und 13 sind Verdrängerpumpen, d. h. ihre Fördermenge ist der Antriebsgeschwindigkeit pro­ portional. Hierzu eignen sich beispielsweise Roots- Pumpen, Zahnradpumpen oder Kolbenpumpen. Die Drucklei­ tungen der beiden Verdrängerpumpen 12 und 13 führen zu der als Zerstäubungsvorrichtung ausgebildeten Mischvor­ richtung 14.

Die Mischvorrichtung 14 ist in dem Düsengehäuse 15 untergebracht, das gleichzeitig den stirnseitigen Ab­ schluß der Brennkammer 16 bildet. Das rohrförmige Düsengehäuse 15 weist brennkammerseitig eine die Brenn­ kammer 16 verschließende Deckelwand 17 auf und ist am entgegengesetzten (äußeren) Ende mit einem Deckel 18 abdichtend verschlossen. Durch den Deckel 18 ist eine als Kapillarleitung ausgebildete Ölzufuhrleitung 19 abdichtend hindurchgeführt. Die Ölzufuhrleitung 19 führt durch den im Innern des Düsengehäuses 15 ange­ ordneten Düsenkörper 20 hindurch und tritt an dessen Stirnseite aus. Um das Austrittsrohr 21 herum sind an der flanschartigen Stirnwand 22 des Düsenkörpers 20 zahlreiche drallerzeugende luftleitende Elemente in Form von Flügeln 23 angeordnet. Diese Flügel 23 sind gemäß Fig. 2 in Umfangsrichtung schräggestellt und ver­ jüngen sich zum inneren Ende hin. Die Flügel 23 be­ grenzen Kanäle 24, durch die die radial einströmende Luft eine Umfangskomponente erhält. Jeder der Kanäle 24 verringert sich im Querschnitt zu seinem inneren Ende hin, so daß in jedem Kanal 24 die Luft zunehmend be­ schleunigt wird.

Die Flügel 23 sind zwischen der Stirnwand 22 und einer parallel zu dieser Stirnwand verlaufenden Platte 25 angeordnet. Die den Flügeln 23 abgewandte Stirnseite der Platte 25 bildet die Begrenzungswand einer weiteren Düse mit Flügeln 26, die an der Stirnseite einer weite­ ren Platte 27 angebracht sind. Die Platte 27 verläuft parallel zur Platte 25 und ihre Flügel 26 sind in gleicher Weise ausgebildet und angeordnet wie die Flügel 23 an der Stirnwand 22.

Die durch den Einlaß 28 seitlich in das Düsengehäuse 15 einströmende Luft verteilt sich im Innern des Düsen­ gehäuses 15 und strömt radial in die Kanäle 24 zwischen den Flügeln 23 sowie in die entsprechenden Kanäle zwi­ schen den Flügeln 26 ein. Durch die Flügel 23 und 26 erthält die Luft einen Drall, d. h. eine kreisende Be­ wegung.

Die Platte 25 ist ringförmig ausgebildet und ihr in­ nerer Rand hat die Form einer in Strömungsrichtung axial abstehenden ringförmigen, sich zum Ende hin konisch verjüngenden Schneide 29. Auch die innere Kante der ringförmigen Platte 27 ist in Strömungsrichtung axial umgebogen und sie bildet einen konischen Ring 30, der die Schneide 29 mit radialem Abstand umgibt.

Das durch das Rohr 21 austretende Heizöl wird von dem rotierenden Luftstrom erfaßt und auf die Innenseite der Schneide 29 aufgesprüht. Die Schneide 29 wird zu beiden Seiten von rotierenden und sich axial bewegenden Luft­ strömungen umströmt, die den Heizölfilm von der kreis­ förmigen scharfen Spitze der Schneide 29 abreißen und fein und gleichmäßig verteilen. Die Heizöltröpfchen vermischen sich dabei innig mit der Verbrennungsluft und treten zusammen mit dieser in die rohrförmige Brennkammer 16 ein. Infolge der Drallinjektion unter hohem Druck entstehen im vorderen (ersten) Teil 16 a der Brennkammer 16 ringförmige Strömungswalzen, in denen ein Teil des Gemischstromes zurückgeführt wird und die um die Längsachse herum rotieren. Zum Zünden des Ge­ misches sind im Teil 16 a der Brennkammer zwei Elektro­ den 31 angeordnet, zwischen denen ein Zündfunke erzeugt wird. Nach dem Zünden entsteht im Teil 16 a der Brenn­ kammer 16 eine stabile blaue Flamme, die den Teil 16 a im wesentlichen ganz ausfüllt und sich in den rück­ wärtigen (zweiten) Teil 16 b hinein fortsetzt.

Der Teil 16 a bildet die Primärverbrennungszone, die gegenüber dem Teil 16 b durch einen Ring 32, welcher eine querschnittsverengende Einschnürung 33 bildet, getrennt ist. Die Umfangswand des Teiles 16 b, der die sekundäre Verbrennungszone bildet, ist mit einem wärme­ isolierenden Mantel 34 versehen und dadurch gegen Küh­ lung durch den Wärmetauscher 35 geschützt.

Der Wärmetauscher 35 umgibt die Brennkammer 16 ring­ förmig. Der Weg des Wassers, das im Wärmetauscher 35 geführt wird, ist in Fig. 1 in durchgezogenen Linien dargestellt, während der Weg der Verbrennungsgase ge­ strichelt dargestellt ist.

Das Wasser strömt von Einlaß 36 axial durch den äußeren Ringraum 37, bis es am brennerseitigen Ende dieses äußeren Ringraums 37 umgelenkt wird und in den mitt­ leren ringförmigen Hohlraum 38 gelangt. Diesen durch­ strömt das Wasser im Gegenstrom zum Ringraum 37. Das der Mischvorrichtung 14 abgewandte Ende des mittleren Hohlraums 38 ist über gebogene Rohrstücke 39 mit dem inneren ringförmigen Hohlraum 40 verbunden, der in Gegenrichtung zum mittleren Hohlraum 38 durchströmt wird. In der Nähe des düsenseitigen Endes des inneren Hohlraums 40 ist der Auslaß 41 für das erwärmte Wasser angeordnet.

Die innere Begrenzungswand des inneren Hohlraums 40 wird von dem Rohr 42 gebildet, das die Wand der Brenn­ kammer 16 darstellt. Die äußere Wand des inneren Hohl­ raums 40 besteht aus dem Rohr 43. Der mittlere Hohlraum 38 wird von den Rohren 44 und 45 begrenzt und der äußere Ringraum 37 von den Rohren 46 und 47. Alle Rohre 42 bis 47 sind koaxial zueinander angeordnet und sie umgeben die Brennkammer 16.

An den Teil 16 b der Brennkammer 16 schließt sich der Sammelraum 48 an, durch den die Verbrennungsgase in den Ringspalt 49 zwischen den Rohren 43 und 44 gelangen.

Der Ringspalt 49 wird in Gegenrichtung zur Brennkammer 16 durchströmt. Anschließend werden die Verbrennungs­ gase noch einmal umgelenkt, um in den Ringraum 50 zwischen den Rohren 45 und 46 zu gelangen. Das Aus­ trittsende des Ringraums 50 befindet sich an dem der Mischvorrichtung 14 abgewandten Ende des Wärmetauschers 35. Von dort gelangen die Verbrennungsgase in den Aus­ laß 51, der von dem Sammelraum 48 durch eine wärme­ isolierte Wand 52 getrennt ist, in einen Kamin.

Der verdrallt in die Brennkammer 16 eintretende Ge­ mischstrom erzeugt in dem ersten Teil 16 a, der durch das Rohr 42 hindurch wassergekühlt ist, sowohl eine zentrale als auch eine periphere Verbrennungsgasrezir­ kulation, die die blaue, schadstoffarme Heizölflamme stabilisieren. In dem zweiten Teil 16 b verbrennt haupt­ sächlich noch im Verbrennungsgas enthaltenes Kohlen­ monoxid CO zu Kohlendioxid CO₂ nach. Der Teil 16 b ist durch den wärmeisolierenden Mantel 34 gegen weitere Kühlung geschützt. Nach Verlassen der sekundären Ver­ brennungszone, zu der auch der Sammelraum 48 gehört, ist das Verbrennungsgas weitgehend ausreagiert.

Die Ringräume 49 und 50 haben eine relativ geringe radiale Weite, so daß durch Wandreibung Turbulenzen erzeugt werden können. Solche Turbulenzen treten ins­ besondere dann auf, wenn bei hoher Heizleistung der Motor 10 mit dem oberen Drehzahlbereich läuft und eine große Luftmenge fördert. Da durch eine turbulente Strömung der Wärmeübergang des Wärmetauschers ver­ bessert wird, paßt sich die Wärmetauscherleistung in einem gewissen Maße der Heizleistung des Brenners an.

Durch die oben beschriebene Anordnung der Flügel 23 in Verbindung mit der ringförmigen Schneide 29 wird eine Dralldüse 53 gebildet, die dem Gemischstrom eine um­ fangsmäßige und eine axiale Bewegungskomponente er­ teilt.

Wenn ein großer Regelbereich der Heizleistung gefordert wird, kann es zweckmäßig sein, den Strömungsquerschnitt der Dralldüse 53 zu verändern, damit der durch die Dralldüse verursachte Druckverlust bei hohem Durchsatz nicht zu groß wird bzw. damit die Zerstäubung bei kleinem Durchsatz nicht zu schlecht wird.

Fig. 3 zeigt eine solche Variante, bei der die Flügel 23 an der Stirnwand 22 nicht starr angebracht sind, sondern jeder Flügel 23 ist an einer Achse 55 schwenk­ bar auf der mittleren Platte 25 gelagert. Von der oberen Stirnwand 22 stehen Stifte 56 ab, von denen jeder in ein Langloch 57 eines Flügels 23 hineinragt. Die mittlere Platte 25 ist drehbar gelagert, und durch Drehung dieser Platte 25 können die Anstellwinkel der an ihr gelagerten Flügel in der in Fig. 3 dargestellten Weise verändert werden. Die Drehung der Platte 25 er­ folgt durch eine Stange 58, die über ein Gelenk 59 mit dem Umfang der Platte 25 verbunden ist. Die Stange 58 ragt durch ein Rohr 60 hindurch in ein Gehäuse 61 hin­ ein, das eine Belüftungsöffnung 62 aufweist. Im Gehäuse 61 befindet sich ein Faltenbalg 63, der mit der Stange 58 ein Stellglied bildend abdichtend mit dem Ende des Rohres 60 verbunden ist. Durch das Rohr 60 hindurch gelangt der im Innern des Düsengehäuses 15 herrschende Druck der Luft in das Innere des Faltenbalges 63. Je größer dieser Druck ist, um so weiter wird die Stange 58 in das Gehäuse 61 hineingezogen. Der Faltenbalg 63 wirkt zugleich als Feder, die bestrebt ist, die Stange 58 aus dem Gehäuse 61 herauszudrücken. Durch die tangential an der Platte 25 angreifende Stange 58 wird die Platte 25 in Abhängigkeit von dem im Düsengehäuse 15 herrschenden Druck gedreht, wodurch die Flügel 23 um ihre Achsen 55 herum verschwenkt werden. Je größer der Druck im Düsengehäuse 15 ist, um so größer wird der Querschnitt der von den Flügeln 23 begrenzten Kanälen 24 gemacht, d. h. um so mehr wird die Spitze eines Flügels 23 von dem benachbarten Flügel wegbewegt.

Alternativ oder zusätzlich zur Änderung der Drallkompo­ nente besteht die Möglichkeit, die axiale Komponente der Dralldüse 53 zu verändern, z. B. durch einen druck­ abhängig in der Düsenöffnung bewegbaren Kegel.

Fig. 4 zeigt auch eine in Blech gepreßte Dralldüse 53. In dem Drallraum 80 kann das zuvor beschriebene Heizöl­ rohr 21 auch durch eine Sprühdüse 70 ersetzt werden, die an die Zufuhrleitung 19 angeschlossen ist. Die durch den Einlaß 28 zugeführte Luft strömt zwischen fest angebrachte Flügel 71, die, ebenso wie die Flügel 23 und 26 des ersten Ausführungsbeispiels, schrägge­ stellt sind, um der radial von außen nach innen strömenden Luft eine Umfangskomponente zu erteilen. Die Flügel 71 sind an ihrer Oberseite teilweise von einer Platte 72 bedeckt, die außen einen Randschlitz 73 frei­ läßt, durch den die Luft zwischen die Flügel 71 ge­ langen kann. Der äußere Rand der ringförmigen Schneide 29 ist an den inneren Enden der Flügel 71 befestigt, und zwar in halber Höhe dieser Flügel, so daß die Schneide 29 sowohl an ihrer Unterseite als auch an ihrer Oberseite von dem rotierenden Luftstrom be­ strichen wird. Die Flügel 71 ruhen auf der Deckelwand 17 der Brennkammer. Diese trägt außerdem die Elektroden 31, 31′ zum Zünden der Flamme.

Der aus der Sprühdüse 70 austretende Strühnebel wird auf die Innenseite der ringförmigen Schneide 29 ge­ sprüht und von dem rotierenden Luftstrom mitgerissen. Der so entstehende feine Ölfilm auf der Schneide 29 wird von den beiden Luftströmungen an der Abreißkante der Schneide 29 mitgenommen und als rotierender Sprüh­ kegel in den Brennraum 16 eingeführt.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 gleicht weitgehend demjenigen der Fig. 4, jedoch ist keine separate Sprüh­ düse vorhanden. Die Zufuhrleitung 19 führt vielmehr in das Innere des Randbereichs der Schneide 29. Hier be­ findet sich ein ringförmiger Hohlraum 64, der über Mik­ roschlitze 75 mit der Innenseite der Schneide 29 in Verbindung steht. Das Öl gelangt durch den Ringraum 64 auf die Innenseite der Schneide 29 und wird hier von dem rotierenden und sich axial bewegenden Luftstrom mitgerissen.

Auch das Ausführungsbeispiel von Fig. 6 gleicht dem­ jenigen von Fig. 4, mit Ausnahme der Tatsache, daß keine Schneide vorhanden ist. Die Sprühdüse 70 arbeitet als Dralldruckdüse mit Luftunterstützung durch die zwischen den Flügeln 71 entlangströmende Luft.

Die Mischvorrichtung 14 von Fig. 7 entspricht weit­ gehend derjenigen von Fig. 1. Das Rohr 21 ragt durch eine Öffnung der Stirnwand 22 hindurch und hinter dieser befindet sich die Platte 25 mit der ringförmigen konischen Schneide 29. Hinter der Platte 25 ist die Platte 27 mit der ebenfalls ringförmigen konischen Schneide 29 a angeordnet, welche mit der Schneide 29 einen Ringspalt bildet. Das Paket aus der Stirnwand 22 und den Platten 25 und 27 enthält tangentiale Bohrungen 80, die vom Düsengehäuse 15 in die Mischvorrichtung 14 hineinführen. Die Bohrungen 80 befinden sich in der Stirnwand 22 bzw. der Platte 25, so daß die aus diesen Bohrungen einströmende Luft an der Innenseite der Schneide 29 entlang rotiert. Die Bohrungen 81 befinden sich an der Unterseite der Platte 25 bzw. der Oberseite der Platte 27, so daß die durch diese Bohrungen 81 ein­ strömende Luft rotierend an der Außenseite der Schneide 29 entlangströmt. Beide Luftströmungen haben die gleiche Drehrichtung.

Fig. 8 zeigt eine Gasbrenner-Heizkessel-Einheit, wobei von der Brennkammer nur die Primärverbrennungszone 16 a dargestellt ist, welche durch den Ring 32, der die quer­ schnittsverengende Einschnürung 33 bildet, begrenzt ist. Der Brenner ist im wesentlichen ebenso ausgebildet wie die zuvor beschriebenen Ölbrenner, so daß im folgenden hauptsächlich die Unterschiede gegenüber dem Ölbrenner erläutert werden.

Die Mischvorrichtung 14 besteht aus der Dralldüse 53, die schrägstehende Flügel 71 für die Verbrennungsluft sowie dahinter eine axiale Düsenöffnung 29 b aufweist. Die inneren Enden der Flügel 71 sind durch die Unter­ seite des kegelförmigen Abdeckorgans 85 begrenzt. Über dem Abdeckorgan 85 befindt sich der als Innenkegel aus­ gebildete Leitring 86, der zusammen mit dem Abdeckorgan 85 einen kegelförmigen Durchlaß bildet, welcher von der axialen Bohrung 88 zu den Außenbereichen der Flügel 71 führt. Durch das Abdeckorgan 85 führt die Gasleitung 87, deren Auslaß sich in der Mitte der Unterseite des Abdeckorgans 85 befindet, so daß das Brenngas axial in die Dralldüse 53 eintritt, während die Luft radial ein­ tritt und durch die Flügel 71 eine tangentiale Kompo­ nente erhält.

Die Doppelpumpe 89 besteht aus der Luft-Verdrängerpumpe 12 und der Gas-Verdrängerpumpe 13. Die Doppelpumpe 89 ist auf dem Düsengehäuse 15 montiert und liefert über die Bohrung 88 die Verbrennungsluft und über die Gas­ leitung 87 das Brenngas zur Mischvorrichtung 14. Die Verdrängerpumpen 12 und 13 bestehen im vorliegenden Fall aus Zahnradpumpen. Diese Pumpen sind in einem Schnitt dargestellt, der in der Mittelebene zwischen den beiden Pumpenzahnrädern verläuft, so daß man nur das mitlaufende, von außen nicht angetriebene Zahnrad 90 bzw. 91 sieht. Die Achsen der Pumpenzahnräder verlaufen rechtwinklig zur Längsachse der Dralldüse 53. Das Pumpenzahnrad 90 der Luft-Verdrängerpumpe 12 ist in der Wand 92 und der Zwischenwand 93 des Pumpengehäuses ge­ lagert, und das Pumpenzahnrad 91 der Gas-Verdränger­ pumpe 13 ist in der Zwischenwand 93 und der Gehäusewand 96 gelagert. Die Achsen der mittelbar angetriebenen Pumpenzahnräder 90 und 91 verlaufen auf einer gemein­ samen Linie, ebenso wie die Achsen der (nicht darge­ stellten) unmittelbar angetriebenen Pumpenzahnräder ebenfalls auf einer gemeinsamen Linie verlaufen. Es ist auch möglich, beide Pumpenzahnräder 90, 91 aus einem einzigen Block herzustellen, der nur in den Wänden 92 und 93 oder 92 und 96 gelagert ist. In gleicher Weise können auch die direkt angetriebenen Pumpenzahnräder aus einem gemeinsamen Block bestehen, der nur in zwei Wänden gelagert ist.

Die Luft-Verdrängerpumpe 12 saugt die Verbrennungsluft über einen Schalldämpfer 97 und die Luftleitung 98 von außen an. Zwischen der Verdrängerpumpe 12 und der Bohrung 88 befindet sich ein Sammelraum 99. Das Brenn­ gas wird aus der Gasleitung 87 über ein Filter 100 und zwei Magnetventile 101 in den Ansaugraum 102 gedrückt und durch die Verdrängerpumpe 13 in den Sammelraum 103 gefördert. Die Gasleitung 87 führt vom Sammelraum 103 zur Mischvorrichtung 14. Solange der Leitungsgasdruck höher ist als der Brennkammerdruck, treibt der Gasdruck die Verdrängerpumpe 13 an, die somit als Motor arbei­ tet, der den die beiden Verdrängerpumpen 12 und 13 an­ treibenden Elektromotor teilweise entlastet.

Zwischen der Luftleitung 98 und dem Ansaugraum 102 be­ findet sich ein Rückschlagventil 104, das Luft von der Luftleitung 98 zu dem Ansaugraum 102 durchlassen kann, das aber in Gegenrichtung kein Gas durchlassen kann. Das Rückschlagventil 104 wird durch den Gasdruck ge­ schlossen gehalten, solange die Magnetventile 101 offen sind. Wenn das Gas abgesperrt wird, öffnet das Rück­ schlagventil durch die Saugwirkung der Verdrängerpumpe 13, so daß Luft in die Verdrängerpumpe 13 eingesaugt und gleichzeitig Restgas aus der Gas-Verdrängerpumpe 13 und der Gasleitung 87 ausgespült wird und in der Brenn­ kammer noch verbrennt.

Claims (7)

1. Brenner für einen mit diesem eine Einheit bilden­ den Heizkessel für Wasser, mit einer an einem Ende einer rohrförmigen Brennkammer (16) angeordneten Mischvorrichtung (14) für jeweils unter Druck zu­ strömenden flüssigen bzw. gasförmigen Brennstoff und Luft, welche auslaßseitig eine einen verdrall­ ten Gemischstrom führende Düse aufweist, wobei der der Mischvorrichtung (14) zugewandte erste Teil (16 a) der Brennkammer (16) einen von dem einen Wärmetauscher (35) durchströmenden zu erhitzenden Wasser gekühlten Mantel aufweist, während der der Mischvorrichtung (14) abgewandte zweite Teil (16 b) mit einem wärmeisolierenden Mantel (34) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei die Brennkammer (16) insgesamt umgebendem Wärmetauscher (35) die Druckquelle für den Brenn­ stoff und die Luft von einem gemeinsamen drehzahl­ regelbaren Antrieb (10) synchron angetriebene Ver­ drängerpumpen (12, 13) sind, von denen diejenige für Luft (12) einen Luftdruck von mehr als fünf­ zehn mbar an die als Dralldüse (53) ausgebildete Düse liefert.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Teilen (16 a, 16 b) der Brenn­ kammer (16) eine ringförmige Einschnürung (33) vorgesehen ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2 für Öl als Brenn­ stoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Dralldüse (53) eine konische ringförmige Schneide (29), auf die das Öl auf eine der beiden Flächen gleichmäßig auftragbar ist und luftleitende Elemente aufweist, die die zugeführte Luft mit einem Drall an min­ destens der mit Öl beaufschlagten Fläche entlang­ führen.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die luftleitenden Elemente Flügel (23, 26) sind, von denen jeder um eine Achse (55) derart schwenkbar ist, daß sich der Abstand seiner Spitze von dem benachbarten Flügel verändert.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Flügel (23, 26) durch ein pneumatisches Stellglied (58, 63) in Abhängigkeit vom Vordruck der Luft in der Mischvorrichtung (14) erfolgt.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verdrängerpumpen (12, 13) zu einer Doppelpumpe (89) vereinigt sind, die zwei Paare fest miteinander verbundener Rotore aufweist, wobei jeweils zwei Rotore der beiden Pumpen mit ihren Achsen entlang einer gemeinsamen Geraden angeordnet sind.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1, 2 und 6 für Gas als Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu der Luft-Verdrängerpumpe (12) führende Luft­ leitung (98) mit einer zu der Gas-Verdrängerpumpe (13) führenden Gasleitung (87) über ein Rückschlag­ ventil (104) verbunden ist, das in Richtung von der Luftleitung (98) zur Gasleitung (87) öffnet.