DE7139671U - Brennertopf fuer fluessige brennstoffe - Google Patents

Description

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PATENTANWALT DIPL-INC JOACHIM STRASSE

Mi HANAU · ROMERJTIL I» · POSTFACHm · TELtOtO · TELEQRAMMEi HANAUPATENT · TELEX: 41*471*pat

Armaturenwerk Niederscheid GmbH 19. Oktober 1971 634o Dillenburg (Hessen) Zo/Nie -10 687

Brennertopf für flüssig· Brennstoffe

Die Neuerung . bezieht sich auf einen Brennertopf für flüssig· Brennstoffe mit einen Boden, einen zylindrischen Hantel, in den sich auf mehreren Mantelkreisen Öffnungen für den Luftzutritt befinden, die teilweise zum Topfradius geneigt sind, sowie mit zumindest einem im Topfinneren eingelegten Brennring, der das Volumen oberhalb zu dem Volumen unterhalb seiner Ebene im Verhältnis 1 : 2 bis 1 : 3 hült, wobei sich die Summe aller Lochflächen unterhalb des Brennrings zu der Summe aller Lochflachen oberhalb des Brennrings im Verhältnis 1 t 2 bis 1 : k befindet.

Brennertöpfe «erden ohne besondere Zuluftförderung dutren einen Lüfter oder ähnliches betrieben und beispielsweise iH Ölofen benutzt. Im Brennertopf sind ein oder mehrere Brennringe oder FlammenleitrInge angeordnet, die den Innenraum in mehrere Kammern unterteilen.

Derartige Brennertöpfe sind in zahlreichen Abwandlungen bekannt· Es sind immer wieder Versuche gemacht worden, hinsieht·

lieh des Zugbedarfs, des Rußwerts, des Regelbereichs und hinsichtlich der Verminderung der Brennergeräusche Verbesserungen zu erzielen. Bei der Auslegung und dem Entwurf neuer Brennertöpfe wird insbesondere Gewicht auf eine geringe Rückstandsbildung und auf einen geringen Kohlenmonoxid-Gehalt der Brenngase jcelest. Bei bekannten Brenner topfen, bei denen da β Volumen oberhalb zu dem Volumen unterhalb des Brennrings im Verhältnis 1 : 2 bis 1 : 3 steht und die Summe aller Lochflächen unterhalb zur Summe aller Lochflächen oberhalb des Brennrings 1 : 2 bis 1 : 4 beträgt, hat es sich herausgestellt, deß durch einen in das Innere des Brennertopfes einspringenjft den ringsherum verlaufenden Rand, auf dem der Brennring aufliegt, die Strömungsverhältnisse von der unteren zur oberen Brennkammer ungünstig beeinflußt werden, da es an der Unterseite des Randes zu einer Wirbelbildung kommen kann. Darüber hinaus verformt der nach innen einspringende Rand die benachbarten Lochreihen in unerwünschter Weise.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Neuerung, einen Brennertopf zu schaffen, bei dem durch **;'.e innen am Brennring vorbeiströmende Luft die Verbrennungsverhältnisse verbessert werden und durch die Anordnung des Brennrings eine Verformung der dem Brennring benachbarten Lochreihen vermieden wird. Diese beiden erwähnten Forderungen werden neuerungsgemäß in % hohem Maße unter Wahrung der vom Stand der Technik erzielten günstigen Werte für die anderen aufgeführten Kriterien dann erfüllt, wenn ein Brennertopf der eingangs erwähnten Bauart so gestaltet ist, daß der Brennring im Abstand 1,5 bis 3,5 mm von der Innenseite eines Mantels des Brennertopfes auf an sich bekannten, nach innen eingezogenen Sicken angeordnet ist und im leicht abgeschrägten Teil eine Lochreihe aufweist.

In grober Annäherung besteht die Lösung bei bekannten Brennertöpfen darin, die Lochreihen mit den Öffnungen für den Luftzutritt und den Brennring, der den Top*inhalt in eine obere und eine untere Kammer teilt, so anzuordnen, daß sich die

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Volumina der Kammern umgekehrt proportional verhalten wi« die Summen der in den betreffenden Kammern vorgesehenen Lochflächen· Gemäß der 'Neuerung werden dann verbesserte Verbrennungsverh&ltnisse erhalten, wenn die Luft weitgehend unbehindert zwischen der Mantelinnenfläche und dem Brennring empore ton kann· In der Praxis dürfen allerdiägs d±s Greases dieser Proportionalität nicht scharf gezogen werden, und es müssen nach oben und nach unten Toleranzen für eine gewisse Abweichung von der strikten Proportionalität zugelassen werden· Versuch« haben jedoch gezeigt, daß die Kohlenmonoxid-Bildung weit unter der zulässigen Grenze bleibt und daß die Ruckstandsbildung erheblich unter den bisher srsielbaren Werten bleibt, wenn sich oberhalb des Brennrlngs 26,3 % bis 33,ο % des Volumens, aber 74,3 % bis 78,9 % der Lochflächen befinden. Unterhalb des Brennrlngs liegen dann 67,0 % bis 73·7 % des Volumens und 21,1 % bic 25,7 % der Lochflächen.

Weitere Einzelheiten ergeben eich aus der Beschreibung der in einer Figur schema tisch zusammengefaßten Ausführungsbei«- spiele der Erfindung.

Bs zeigent

Fig. 1 einen TeXlschnitt, Fig. 2 sine ausschnittweise Ansicht und Fig. 5 eine graphische Darstellung des

halt· über der Brenneratellung zweier

Sin Ben topf So besteht aus einem ringförmigen den 12, auf dem «in rrmantel 1% avf gesetzt ist· Flüssi «er Brennstoff· bsispielsmis« leichte« Heizöl, tr&tt «ber ein· Zuleitung 16 ein· Im nicht dargestellten Veil der Zu-

-Ölleitung befindet sich ein Regelventil zur Einstellung der Menge des zufließenden Brennstoffes und damit auch zur Einstellung der Heizleistung im bestimmten Regelbereich.

Bei Inbetriebnahme wird der Brennstoff gezündet. Nachfließender Brennstoff verdampft und mischt sich mit durch Öffnungen im Mantel Ik eintretender Luft. Das Gemisch brennt dann als Heizflamme je nach Stellung des Regelventils in oder über dem Brennertopf 10.

Ein einziger Brennring 20, der nach der Neuerung verhältnismäßig hoch angeordnet ist» liegt auf nach innen angezogenen Sicken l8 auf und teilt den Brennertopfinhalt in eine untere Kammer 22 und eine obere Kammer 2k, Im Bereich der unteren Kammer 2k befinden sich die Lochreihen 1 bis k und im Bereich der oberen Kammer die Lochreihen 5 bis 6. Im allgemeinen genügen drei Sicken l8, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, als Auflagestellen für den Brennring 20. Zwischen der Mantelinnenseite des Brenntopfes 10 und dem Brennring 20 ist ein umlaufender Spalt der Breite a gleich 1,5 bis 3i 5 mm vorgesehen, durch den die Verbrennungsluft, die durch die unterhalb des Brennrings 20 liegende Lochreihe 3 eintritt, ungehindert emporströmen kann. Der Brennring 20 ist am Umfang leicht abgeschrägt und weist in diesem Bereich eine über seinen Umfang verlaufende Lochreihe 28 auf, die zur Verbesserung der Verbren*- nungsverhältnisse beiträgt, da die Luft leichter in die obere Brennkammer 2k gelangen kann. Die Sicken 18 sind fertigungstechnisch einfach zu gestalten, wobei dies weitgehend unabhängig von unterschiedlichen Blechstärken und -qualitäten durchführbar ist.

Die Öffnungen im Mantel Ik sind auf Mantelkreisen in Form von Lochreihen angeordnet. Die Lochdurchmesser einer Lochreihe sind wie üblich gleichbleibend und haben riegelmäßige Abstände* Von der Verteilung und Größe der Löcher hängt wesentlich das Betriebsverhalten des Brennertopfes in einem Ofen ab. Das

Il * ·

bedeutet, daß

a) der Rußwert in den Abgasen,

b) die Brennergeräuβche,

c) die Heizleistung und der Regelbereich, bezogctnauf die Topfgröße, sowie

d) ein niedriger CO-Gehalt und

e) die Rücketandsbildung im Brennertopf

im entscheidenden Maße von der Verteilung und Größe der Luftzutrittsöffnungen abhängt.

Ib fol«saäsu s drei praktisch erprobt· Ausfuhrongsbeiapie« 1« beschrieben:

Beispiel 1

bandelt sich im einen Brennertopf aic einen Durchaesser ▼on d s 153 HB, die Gesemthöhe h beträgt 13o bb, und der Mittlere Abstand t de« Brennringe 2o vob oberen Rend beträgt 36 ami die übrigen Einzelheiten bezüglich der Verteilung der Lufteintritteöffnungen sind in Tabelle 1 zusaaaengesteilt.

Ansahl Loch- Abstand Subbs Winkel

4er durch·* fo« aller iur

Locher Besser oberen Loch- Vertikalen (bb) Band (bb) fluchen

ι« - u (—>

Loehreihe	1	27	2	81	5	84,8
Lochreihe	2	9	1.7	61.		2o,4
Loehreihe	3	27	1,8	55		68,6
Loehreihe	%	27	1,8	32	5	68,6
Loehreihe	5	75	2,7	16.	5	429,0
Loehreihe	6	75	1.6	7.	lJo.S

79 9o 69°

9o

44 9o

In der vorstehenden wie auch in den folge: lon Tabellen wird der Neigungswinkel der Löcher zur Vertikalen als positiv bezeichnet, wenn die Luft von unten nach oben einströmen kann, da diese Neigung diejenige ist, um die Luft in die nach oben gerichteten Brenngase einzutreiben. Nur die unterste Lochreihe ist zumeist umgekehrt geneigt, was deshalb als negativer Winkel angegeben wird. Die entgegengesetzte Neigung der unteren Brennreihe ist dafür vorgesehen, daß die Zuluft zum Entzünden auch nach unten in den Brennerboden 12 gelangen kann, damit auch am Boden eine gute Durchmischung erfolgt·

Sss ltsls U9T Yelueiss eberhalb *w unterhalb des Brennrings 2O beträgt la vorliegenden Beispiel 1 s 2,6 oder, in Prosentmahlen ausgedrückt, befinden sich 27,7 % des Topfvolumens oberhall» des Brennrings 2O und 72,3 £ unterhalb des Brennrings· Da· Verhältnis der Lochflächen ist annähernd umgekehrt prportional· Oberhalb des Brennring« 2O befinden sich *ϊβ,9 % aller Lochflächen und unterhalb des Brennringe liegen 21,1 % der Lochflächen· Das Verhältnis beträgt hler 1 s 2,68· Die Messungen haben ergeben, daß der Kohlenmonoxidgehalt geringer ist als beim Stand der Technik, und die Riickstandsbildung 1st ebenfalls erheblich verbessert*

Beispiel 2

Es handelt sich um einen Brennertopf alt einem Durchmesser von d « 176 ma und einer Qesamthöhe von h « I58 mat der Abstand f des Brennrings vom oberen Rand ist 41,5 ■■· 1>1· übrigen Einzelheiten bezüglich der Lufteintrittsöffnungen sind in der nachstehenden Tabelle 2 enthalten»

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Anzahl Loch- Abstand Sume Winkel der durch- von aller zur Löcher maser oberen ■ Loch- Vertil ien (mb) Rand (em) flac,an

1-1 f-.^Zl

Lochreihe	1	29	2	.5	Io6	91	.1	- 79	O
Lochreihe	2	12	1	.5	Sl	21	.2	- 9o	O
Lochreihe	3	24	1	.4	7o,5	42	,5	♦ 74	O
Lochreihe	%	24	2	58	Io8	♦ 7o	O

Lochreihe 5m Lochreihe $ Lochreihe 6

24
88
88

1.5

2.8

1.7

19
8

42,2 541,6 199.8

♦ 53 - 9·

Voluaina oberhalb sn unterhalb des Brenn· rings 2o betrSgt 1 χ 2,8 oder, andere ausgedrückt, 26,3 % des Volumens liegen oberhalb und 73.7 % des Volumen» liegen unterhalb des Brennrings 2o.

Die Gesamtfläche aller Lochöffnungen oberhalb des Brennrings 2o belauft sich auf 783.6 em ², und die Lochfl&ehen unterhalb des Brennrings ergeben 262,8 uu²·

SoHit liegen ca. 75 * (genau 74.8 %) der Lochqoerschnittefltteben oberhalb des Breonrtng· und ca. 25 % (genau 25,2 %) darunter. 3s ergibt sieh annähernd die umgekehrte Proportion £mr Toliwinaverteiluns, nSelich 1 t 3·

AuBer einer niedrigen Rttckstandsbildung im Brennertoni ergibt sich ein erheblich verringerter CO-Gehalt, wie aus phlsehen Darstellung In Flg. 3 ersichtlich ist. Zugleich seigt sich, daß der bisher nachteilig atff das Brennverhalten ten einwirkende Regelbereich den CO-Gehalt flufit.

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1

Beispiel 3

In folgenden Beispiel wird geseigt, daß euch größere Brenntopfe nach der Erfindung mit gutem Erfolg ausgelegt werden können· *s handelt aien um «inen or*»»««?? sät sises £»τ€ΐ*3 β·τ von d * 2o3 ma und einer Gesamthöhe h von 178 am| der ■Ittlere Abstand des Brennrings vom oberen Rand betrttgt 59

entnehmen ι	1	Ansahl der Löcher	Loch· durch· messer (mm)	Abstand vom oberen Rand im 1I- H	Summe aller Loch» ι) flächen (mm8)	Winkel eur Vertikalen
	2a	36	2	127	113	- 74°
Lochreihe	2	12	1.5	112	2i,1	- 9ö*
Loehreihe	3	12	1.5	93	21,1	- 9o*
Lochreihe	4	36	2	83	113	♦ 74°
Lotehreihe	5a	27	2.2	62	lo2,6	♦ 82 °
Lochreihe	5	13	1.8	39	33,1	- 9o°
Lochreih·	6	loo	3.4	21	9ö7.5	* 55°
Lochreihe		loo	1.8	11	254,3	- 9oe
Lochreih·

33 % de* ^samtvolummna liegen oberhalb des Brennrings und 67 % in unteren Teil des Topfes· Da* Verhältnis der Volunii kann deshalb auch mit 1 ι 2 angegeben werden.

Das VerhSltnie der Lochflächen unterhalb dea Brennringe zum oberen Ring ist im vorliegenden Fall geringfügig grSficr, lich 1 ι 3,22| hier liegen 76,3 % der Lochflfichen oberhalb des Brennringe und 23,7 % unterhalb des Brnags« Die ftr

dan CO-Gehalt gemessenen Werte entsprechen auch in vorliegenden Fall etwa der Kurvendarstellung in Fig. 3.

In bezug auf den Vergleich der Rückstandsbildung zwischen den herkömmlichen Brennertopfen und denjenigen, die nach der rorliegenden Neuerung au»gebildet sind, haben Messungen unt«f gleichen Bedingungen ergeben, daß nach den Verbrauch von 500 1 Heizöl bei herkömmlichen Brennertöpfen 28 g Rückstand anfallen, dagegen finden sich nur Yt g Rückstand in Brennertöpfen gemäß der vorliegenden Neuerung·

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Neuerung ist der, daß nach einer grundsätzlichen technischen Regel, wie sie hier aufgestellt worden ist, Brennertöpfe für verschiedene Heizleistungen nach einem einheitlichen Prinzip in einfacher Weise ausgelegt werden können, was den Entwurf und die Herstellung derartiger Brennertöpfe erheblich vereinfacht.

Ansprüche\

713^71-6.4.72

Claims (2)

- 10 Anspruchs :

1. Brennertopf für flüssige Brennstoffe mit einem Boden, ainem zylindrischen Mantel, in dem sich auf mehreren Mantelkreisen Öffnungen für den Luftzutritt befinden, die teilweise zum Topfradius geneigt sind, sowie mit zumindest einem im Topfinneren eingelegten Brennring, der das Volumen oberhalb zu dem Volumen unterhalb seiner Ebene im Verhältnis 1 : 2 bis 1 : 3 hält, wobei sich die Summe aller Lochflächen unterhalb des Brennrings zu der Summe aller Lochflächen oberhalb des Brennrings im Verhältnis 1:2 bis 1:4 befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennring (20) im Abstand 1,5 bis 3»5 mm von der Innenseite eines Mantels (Ik) des Brennertopfes (10) auf an sich bekannten, nach innen eingezogenen Sicken (l8) angeordnet ist und im leicht abgeschrägten Teil eine Lochreihe (28) aufweist.

2. Brenner topf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Größen:

Topfdurchmesser 153 mm, Gesamthöhe I30 mm, mittlerer Abstand des Brennrings (20) vom oberen Rand 36 mm;

Lochreihe 1: 27 Löcher von 2 mm Durchmesser mit Abstand von 81 mm vom oberen Rand;

Lochreihe 2: 9 Löcher von 1,7 mm Durchmesser mit Abstand von 6l,5 mm vom oberen Rand;

Lochreihe 3: ²7 Löcher von 1,8 mm Durchmesser mit Abstand von 55 mm vom oberen Rand;

Lochreihe ¹H 27 Löcher von 1,8 mm Durchmesser mit Abstand von 32 mm vom oberen Rand;

Lochreihe 5^: 75 Löcher von 2,7 mm Durchmesser mi-t Abstand von 16,5 mm vom oberen Rand;

Lochreihe 6: 75 Löcher von 1,6 mm Durchmesser mit Abstand von 715 mm vom oberen Rand.

folgende Größen: * gekennseichnet Brennrings (2o) vom oberen Rand 41,5 ■«■« 2 OK Durchmesser mit Abstand , gekennaeichnet 2 am Durchmesser alt Abstand 1,5 am Durchmesser alt Abstand - 12 - 7139671-6.4.72 It 29 Löcher von 1 obenm Rand; ■ oberen Randi oberen Randi Topf durchmesser 176 mn, Gesamthöhe I58 mm, mittlerer Ab Von lO 6 BBB VOB 1,5 mm Durchmesser mit Abstand iBthöho 178 BB₀ mittlerer Ab- 1,5 ma Durchmesser mit Abstand 2 mm Durchmesser »tt Abstand ■ ' Il I ■ .
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• ti » · a stand des 2t 12 Löcher von oberen Rand! Brennrings (2o) vom oberen Rand «Λ bsi von 112 BB von oberen Rands. oberen Rand} ■ · 1 · » * » «ι Lochreihe von 8l ana von 1,5 am Durchmesser Bit Abstand Is 36 Löcher von 2S 12 Löcher von - 11 3: 2% Löcher von HB oberen Rand« von 127 ami voi von 93 e» voe 3· Brennertopf nach Anspruch 1, Lochreihe von 7o,5 mm ve 2,4 bsi Durchmesser mit Abstand 2as 12 Löcher von 3t 36 Löcher von durch 4s 24 Löcher von oberen Rands. von Oj bbb vom Lochreihe von 58 mm vom 1,5 BBB Durchmesser mit Abstand 5as 24 Löcher von oberen Rands Lochreihe von 33 mm vom 2,8 ma Durchmesser alt Abstand 5s 88 Löcher von oberes» Rand| Lochreihe von 19 aa ν«· 1,7 BB Durehmesser alt Abstand 6s 88 Löcher von von 8 am vom oberen Rand· Lochreihe ψΤ nach Ansprach 1, folgende Gröaens Lochreihe Topfdurchmesser 2o3 "a, Ges« stand des Lochreihe %· urannorioj durch Lochreihe Lochreihe Lochreihe

If

11*1 Cf

- 12 -

Lochreihe kt 27 Löcher von 2,2 mm Durchmesser mit Abstand von 62 nun vom oberen Rand|

Lochreihe 5aJ 13 Löcher von 18 mm Durchmesser mit Abstand von 39 Bun vom oberen Randt

Lochreihe 51 loo Löcher von 3,4 mm Durchmesser mit Abstand von 21 mm vom oberen Randt

Lochreihe 6: loo Löcher von 1,8 mm Durchmesser mit Abstand von 11 mm vom oberen Hand·

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