DE1162502B - Vorrichtung zur Verbrennung von Oel mit hohem Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis. - Google Patents
Vorrichtung zur Verbrennung von Oel mit hohem Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis.Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: F23d
Deutsche Kl.: 24 b-8/01
Nummer: 1162 502
Aktenzeichen: F 28119 Ia/24b
Anmeldetag: 4. April 1959
Auslegetag: 6. Februar 1964
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbrennung von Öl mit hohem Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis
und besteht aus einer drehsymmetrischen am Ein- und Austritt eingeschnürten Brennkammer,
die im Abstand von einem glockenartigen, innen mit drallerzeugenden Luftleitblechen versehenen Gehäuse
umgeben ist, wobei in der Brennkammerachse etwa in Höhe der Lufteintrittsöffnung eine Zerstäuberdüse
angeordnet ist. Bei den Brennern dieser Art entsteht in der Kammer infolge der darin drehenden
Verbrennungsgase ein um die Kammerachse drehender Rückstrom der Verbrennungsgase in Richtung
auf den Lufteintritt, dessen geometrische Form vom Verhältnis der Tangentialkomponente zur
Axialkomponente der Strömung der eintretenden Luft abhängt. Die Geschwindigkeit des Rückstromes
folgt proportional dem Luftdurchsatz. Die Zerstäuberdüse versprüht den flüssigen Brennstoff, sowie es sich
um Öl mit hohem Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis handelt, bei etwa 2 bis 80 atü.
Bei diesen Brennern durchschlagen die großen Tropfen des aus der Düse ausgestoßenen Sprühkegels
die rückströmenden Verbrennungsgase und bewegen sich während ihrer Verdampfung bzw. Vergasung
und während der Verbrennung selbst etwa geradlinig zur Brennkammeraustrittsöffnung hin. Dadurch gelangen
die Kohlenstoffskelette in eine Zone, in welcher bereits ein wesentlicher Teil des Sauerstoffs verbraucht
ist.
Will man nun mit höheren spezifischen Belastungen arbeiten, z. B. bei einer spezifischen Belastung
bei mehr als 10 · 106 kcal/h ■ m3 bei 100 kg Öl/h, so
muß der Einspritzdruck bedeutend erhöht werden, z. B. auf 150 bis 250 atü, damit möglichst kleine
Tropfen entstehen, welche in der entsprechend verkürzten Verweilzeit aufbereitet und verbrannt werden
können.
Mit steigenden Brennkammerbelastungen erhöht sich auch die Geschwindigkeit der Rückströmung.
Dadurch steigt auch die Schleppkraft der Rückströmung entsprechend an und mit wachsendem Durchsatz
wird ein entsprechend immer größer werdender Anteil der Öltröpfchen gegen die Düsenmündung und
gegen die Lufteintrittsöffnung zurückgeworfen, wo das Öl infolge Flammenrückstrahlung zur Ankrustung
und Verstopfung führt.
Man hat versucht, den Rückstrom durch Einbau einer metallischen Luftleitvorrichtung im Brennraum
in der Umgebung der Düsen so umzulenken, daß er außerhalb der Zerstäuberdüsen umkehrt.
Bei der Verbrennung von Ölen mit hohem Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis
sind hohe Brennkammer-Vorrichtung zur Verbrennung von öl mit hohem
Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis
Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis
Anmelder:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen
Als Erfinder benannt:
Walter Sick, Köln-Brück,
Dr. Hans Zirngibl, Duisburg
Walter Sick, Köln-Brück,
Dr. Hans Zirngibl, Duisburg
temperaturen erforderlich, was nur bei geringem Luftüberschuß möglich ist. Deshalb müssen die
Brennkammern keramisch ausgekleidet sein. Eine metallische Leitvorrichtung im Brennraum ist für
hohe und höchste Brennkammertemperaturen völlig ungeeignet, da schon ein geringes Maß von Ungenauigkeit
in der Leitvorrichtung eine Störung der Rotationssymmetrie der Strömung verursacht.
Es wurde nun gefunden, daß bei hohen und höchsten Brennkammerbelastungen eine Ankrustung in
der Lufteintrittsöffnung mit Sicherheit vermieden wird, wenn erfindungsgemäß gleichachsig zur Brennkammer
ein kegelförmiger Verdrängerkörper angeordnet ist, dessen die Zerstäuberdüse enthaltende
Spitze in die Brennkammereintrittsöffnung hineinragt.
Hierdurch wird erreicht, daß der Rückstromwirbel
des Verbrennungsgases, dessen Außendurchmesser ausschließlich vom Verhältnis der Tangentialkomponente
zur Axialkomponente der drehenden Strömung der eintretenden Luft abhängt, gegen den
Kegelmantel des Verdrängerkörpers stößt, seitwärts nach oben abgelenkt und von der eintretenden
Frischluft in die Brennkammer wieder zurückgeführt wird. Die bei der Zerstäubung des Öles entstehenden
größeren Tröpfchen dringen entsprechend ihrer größeren Masse tief in den Rückstrom ein, wobei sie
infolge hoher Relativgeschwindigkeit und hoher Temperaturdifferenz zum Rückstrom der Verbrennungsgase
schnell verdampfen bzw. vergasen. Dämpfe, Gase und übriggebliebene Kohlenstoffskelette
werden vom Rückstrom mitgeschleppt und am Kegelmantel der Brennkammer an der Kreisstelle,
die dem Außendurchmesser des Rückstromes entspricht, umgelenkt und von der Frischluft erfaßt,
die sie in die äußeren Zonen des Brennraumes hineinträgt, in denen sie restlos ausbrennen. Hierdurch
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wird ein Enstehen von Ruß praktisch völlig vermieden.
Die bei der Zerstäubung entstehenden kleinen Tropfen kehren unter dem Einfluß der Rückströmung
bereits kurz hinter der Düsenmündung um und werden ebenfalls am Kegelmantel des Verdrängerkörpers an
der Stelle, die dem Außendurchmesser der Rückströmung entspricht, umgelenkt und von der Frischluft
erfaßt. Durch die zyklisch wiederholte Umlengerkörper2
ist so ausgebildet, daß die Zerstäuberdüse 3 sich bei Betriebsstellung etwa am Ende der
Lufteintrittsöffnung 10, d. h. in Höhe des Beginns der kegeligen Erweiterung 11 der Brennkammer 1
befindet. Die Brennkammer 1 wird umgeben von einem Spiralgehäuse 7, in welches die Verbrennungsluft
über den Stutzen 6 einströmt. Die im Spiralgehäuse 7 in Drehung versetzte Verbrennungsluft
tritt über die Kante 8 in den Hohlraum 9 des Ge-
kung der Rückströmung des Brenngases am Kegel- io häuses 5 ein. Zur Steuerung der Drehung sind in dem
Hohlraum 9 Leitbleche 12 angeordnet. Die in Drehung
versetzte Luft tritt durch die Lufteintrittsöffnung 10 in die drehsymmetrische Brennkammer 1 ein. Sie
behält die Drehbewegung in der Brennkammer bei. 15 Durch die Drehbewegung entsteht der Rückstrom 13,
der in Nähe der Lufteintrittsöffnung 10 den aus der Zerstäuberdüse 3 eingesprühten Brennstoffstrahl 14
abbremst. Die abgebremsten Brennstoffteilchen werden von dem drehenden Rückstrom 13 verteilt, verschnitt
verändert und ausschließlich zur Gleichschal- 20 dampft bzw. vergast und beim Zusammentreffen mit
tung der Luftgeschwindigkeit bei verminderter Be- der durch die Lufteintrittsöffnung 10 eintretenden
lastung dient. Im Gegensatz hierzu dient der Ver- Verbrennungsluft restlos verbrannt. Ein Teil der umdrängerkörper
nach der Erfindung ausschließlich zur laufenden Feuergase verläßt dauernd durch die Öff-Umlenkung
der Rückströmung der Verbrennungs- nung 15 die Brennkammer 1 in dem Maß, wie Öl und
gase, wobei die Brennraumbelastung für die Stellung 25 Verbrennungsluft durch die Zerstäuberdüse 3 bzw.
des Verdrängerkörpers völlig belanglos ist, da die die Lufteintrittsöffnung 10 zugeführt werden. Um die
geometrische Form nicht vom Durchsatz abhängig Strömungsverhältnisse genau einstellen zu können, ist
mantel des Verdängerkörpers und die Rückführung des Brenngases in den Brennraum wird ein Ansprühen
des Brennstoffes in flüssigem oder teigigem Zustand und damit ein Verkrusten der Düse und der
Wände restlos vermieden.
Es sind bereits Einrichtungen zur Regelung von Brennern für flüssige Brennstoffe bekannt, die mit
einem in Achsrichtung verschiebbaren Verdrängerkörper ausgestattet sind, der den Luftaustrittsquer-
ist, sondern nur vom Verhältnis der Tangentialkomponente zur Axialkomponente der eintretenden
Verbrennungsluft.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist auch für Druckfeuerungen anwendbar, wobei die Kleinheit der
Brennkammer mit Rücksicht auf die Explosionsgefahr einen wesentlichen Vorteil gegenüber anderen Konstruktionen
bietet. Bei Anwendung der Vorrichtung für Druckfeuerungen kann mit entsprechend dem
Druckniveau höhere Belastung in der Brennkammer mit gleichem Erfolg gefahren werden. Es ist dabei
gleichgültig, ob der Druck am Ende eines zu beheizenden Gerätes oder durch Drosselung am Brennkammeraustritt
erzeugt wird.
Das Verhältnis der Durchmesser der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung der Brennkammer beträgt
vorzugsweise 1:1,5 bis 1: 2,5, wobei sich der größte
Kammerdurchmesser zum Durchmesser der Eintrittsöffnung wie 1:3 bis 1: 5, vorzugsweise 1:4 verhält.
Die Länge der Brennkammer soll nicht kleiner als der größte Durchmesser der Kammer sein.
Die Zeichnung stellt ein Beispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung dar, und zwar zeigt
A b b. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung und
A b b. 2 eine Draufsicht.
Eine rotationssymmetrische Brennkammer mit verengtem Ein- und Austritt ist mit 1 bezeichnet. Mit 2
ist der oben mittig in die Eintrittsöffnung der Brennkammer hineinreichende, während des Betriebes in
Achsrichtung verschiebbare kegelige Verdrängerkörper bezeichnet, der an seiner Spitze die Zerstäuberdüse
3 trägt. In diesem Verdrängerkörper 2 kann die Zündvorrichtung 4 angebracht werden. Der Verdrän-
die Brennkammer 1 im Gehäuse 5 seitenverschiebbar angeordnet und wird durch Einstellschrauben 16 in
die genaue Lage zu Verdrängerkörper 2 und Düse 3 gebracht.
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Verbrennung von Öl mit hohem Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis, bestehend
aus einer drehsymmetrischen, am Ein- und Austritt eingeschnürten Brennkammer, die
im Abstand von einem glockenartigen, innen mit drallerzeugenden Luftleitblechen versehenen Gehäuse
umgeben ist, wobei in der Brennkammerachse etwa in der Höhe der Lufteintrittsöffnung
der Kammer eine Zerstäuberdüse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß gleichachsig
zur Brennkammer (1) ein kegelförmiger Verdrängerkörper (2) angeordnet ist, dessen die
Zerstäuberdüse (3) enthaltende Spitze in die Lufteintrittsöffnung (10) hineinragt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (1) im Gehäuse
(5) seitenverschiebbar angeordnet ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1035 306; schweizerische Patentschrift Nr. 171513;
britische Patentschrift Nr. 613 984;
Dr.-Ing. C. A. Landfermann, »Die ölfeuerung
bei Zentralheizungen« (Verlag Haenchen u. Jäh, Berlin-Charlottenburg), 1955, S. 29;
Prospekt AKP 110/3, Blatt 2 (vom 1. 4.1952) der Firma Bosch, Stuttgart.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409 507/203 1.64 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (3)
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DE1959F0028119 DE1162502B (de) | 1959-04-04 | 1959-04-04 | Vorrichtung zur Verbrennung von Oel mit hohem Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnis. |
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Also Published As
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