DE1501933C - Ölbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen ölbrenner mit einem am Auslaßende sich konisch verengenden Luftblasrohr und einer konzentrisch zu diesem angeordneten Brennstoffdüse mit einer rippenartigen Luftleiteinrichtung im konischen Teil des Luftblasrohrcs und mit einer stromaufwärts zur Brennstoffdüse angeordneten, die Luft zur Wandung des Blasrohres führenden Umlenkvorrichtung.

Die Verwendung von unterschiedlich ausgestalteten Stabilisaloren und verschiedener Arten von Endkegeln ist in der Ölbrenncrtcchnik bekannt. Bei einem bekannten Ölbrenner der eingangs umrissenen Art sind Verteile^ .mit einer Anzahl von gesonderten pyramidenförmige Segmente vorgesehen, welche nicht miteinander¹ vereinigt sind. Jedes Segment weist eine einzelne Leitebene und eine Kegelfläche auf, welche die Luft durch ein Sieb bzw. Verteiler leiten, der die Luft an jedem Segment in einer Vielzahl von Luftströmungen unterteilt. Der wesentliche Nachteil besieht darin, daß eine Turbulenz und keine kräftige strahlenförmige Luftströmung erzeugt wird.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Ölbrenner der eingangs umrissenen Art zu schaffen, mit welchem ein kräftiges Luftströnuingsmuster erzeugt werden kann. Ferner soll der erfindungsgemäße Ölbrenner technisch nicht aufwendig sein und zu eiiiJin wirksamen Brennvorgang beitragen.

Die crfindungsgcmäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die rippenartige Lufteinrichtung einseitig olfene, pyramidenförmige Kappen aufweist, deren auf der Innenseite liegende Flächen aus gegen die Brcnnerlängsachsc stromab geneigten Führungsebenen und benachbart dazu stromab geneigten Leitebenen bestehen, welche die Führungsebenen längs stromab gerichteten, zur Längsachse exzentrischen Schnittlinien schneiden, und daß Begrenzungsebenen, Welche tangential zu einem zur Blasrohrölfnung koaxialen gedachten Zylinder etwas kleineren Durchmessers verlaufen, zwischen den benachbarten Führungs- und Leitebenen angeordnet sind.

Jede Schnittlinie benachbarter Lcit- und Begrenzungsebenen kann in einer zur Brennerlängsachse senkrechten Ebene verlaufen, wobei jede Schnittlinie benachbarter Bcgrcnzungs- und Führungsebenen ivalie ah der Kante der Blasrohrölfnung stromab gerichtet ist und die Schnittlinien in einer gemeinsamen Ivbene liegen.

Vorteilhaft sind die pyramidenförmigen Kappen auch auf der Außenseite von ebenen Flächen gebildet, welche, parallel zu den Führungs- und ,Lcit-. ebenen verlaufen und einen Fläclicnwinkel einschließen, welcher zwischen 70 und 120' liegt.

Der Ölbrenner kann auch so ausgebildet sein, daß die Umlenkvorrichtung im Blasrohr eine axiale Abstützung aufweist, lim welche in gleichen Abstanden mehrere stromab geneigte, nach außen strebende Hügel detail angeordnet sind, (laß die Scitcnkantcn der benachbarten Flügel in einer gemeinsamen, dinch die lilasiohraclisc gehenden Ebene liefen.

Die Außenkanten der Flügel können vorzugsweise etwas weniger als halbkreisförmig gekrümmt sein, wol>ci die Flügel so angeordnet sind, daß der Wirl >cluiigswiiil'.cl in Iic/ng auf die Bicniieilängsachse 30 bis Μ»'' beträgt.

I .in Ausfülirungsbeispicl der Erfindung ist in der '/.υ ich innig dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht des Auslaßendes eines ölbrenners,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Luftblasrohr,

in der Stromaufrichtung an der Luftleiteinrichtung gesehen, wobei die Elektrodenisolatoren der besseren Übersichtlichkeit halber in unterbrochenen Linien gezeigt sind,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Luftleiteinrichtung im Luftblasrohr, das als Querschnitt gezeichnet ist,

ίο entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Luftleiteinrichtung, in der Stromabrichtung gesehen,

F i g. 5 eine perspektivische der Luftleiteinrichtung in Richtung des in Fig. 4 gezeigten Pfeiles,

Fig. 6 eine Ansicht gemäß der Linie 7-7 in Fig. 1, Fig. 7 eine Ansicht in der Stromabrichtung entsprechend der Linie 8-8 in Fig. 1,

Fig. 8 einen Ausschnitt gemäß der Linie 9-9 in Fig. 6, .

Fig. 9 einen Schnitt, wobei die verschiedenen planaren stromaufseitigen Flächen des Endkcgels in der Abwicklung gezeigt werden.

In den Zeichnungen ist eine Luftumlenkvorrichtung dargestellt, die das unsymmetrische Strömungsmuster der Luft im Blasrohr eines ölbrenners stabilisiert und ein Luftströmungsmuster mit einer gleichmäßigeren Massenströmung erzeugt, sowie ein Endkegel bzw. eine Luftleitvorrichtung, die die stabilisierte Luft leitet und eine innige Vermischung der Luft mit dem Brennstoff bewirkt.

In Fig. 1 ist ein Blasrohr 10 mit einer Luftumlcnkvorrichtung 11 sowie eine Luftleitvorrichtung 12 gezeigt. Die Luftumlenkvorrichtung erstreckt sich um ein Ölleitungsrohr 13 und endet in der Brennstoffdüse 14. Die zum elektrischen Zünden vorgesehenen Elektroden 15 ragen von den Isolatoren 16 ab, welche sich durch die oberen beiden Flügel 11a, Ha der Luftumlenkvorrichtung erstrecken und an einer axialen Abstützung 17 mittels einer Klemme 18 und Befestigungsmitteln 19 befestigt sind.

Wie in Fig. 2 bis 5 gezeigt ist, besteht die Luftumlenkvorrichtung 11 aus einer Anzahl von Flügeln, die in gleichem Abstand stromab geneigt sind und nach außen streben. Die oberen beiden Flügel Ha, Ha sind mit Durchlässen 16a für die Isolatoren 16 versehen, im übrigen aber genauso ausgebildet wie die unteren beiden Flügel 116, lib. Wie im besonderen aus Fig. 5 zu ersehen, sind alle Flügel so ausgebildet, daß sie für die Luftströmung einen schräg verlaufenden Einlaß in bezug auf die Blasroh rlängsachse des Brenners bilden, der von einer stromaufseitig gelegenen Nabe 17a ausgeht. Diese Nabe weist entweder die Form eines Kegels oder einer Pyramide mit einem Spilzcnwinkel vorzugsweise von 40" auf.

Der Kegel leitet die unter Druck gesetzte Luft allmählich auf die gekrümmten Flügelflächen, die ihrerseits die Druckluft gegen den Rand des Blasrohres leiten und die Luft spiralförmig im Uhrzeigersinn in Bewegung setzen. Wie in Fig^2_:und 4 gezeigt, lltichten die benachbarten Scitciikanlcn 20 der Flügel in Längsrichtung des Blasrohres gesehen. Die am weitesten außen liegende Kaute eines jeden Flügels ist kreisbogenförmig ausgebildet. Die Flügel weisen im wesentlichen halbzyliiulrisclie Flächen auf, die unter dem gewünschten Wirbelwinkel <* zur Blasrohrachse augeordnet sind. Dieser Winkel .t beträgt vorzugsweise ungefähr 50", kanu aber im Bereich von 30 bis 60" variieren. Iu Längsrichtung des Blasrohres

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gesehen bilden die Flügel eine geschlossene Fläche, wie dies aus Fig. 2 und 4 zu ersehen ist. Die von den Elektrodenisolatoren verursachten Störungen fallen wegen der großen Flügelflächen uiid wegen der Anordnung der Elektrodcnbefestigungsmittcl in Strömungsrichtung hinter den Flügelflächen nicht ins Gewicht. Zum Ausrichten der Luftumlcnkvorrichlung 11 ist je eine Stütze 21 an den unteren Flügeln Wb angeordnet und eine weitere, nach oben weisende Stütze 22 vorgesehen. Die unteren beiden Flügel vcisen ferner eine Öffnung'20a auf, durch die sich tin Flammendetektor erstreckt.

In Fig. 6, 7, 8 und 9 ist der Aufbau der Luftleiteinrichtung gezeigt, mehrere, einander schneidende ebene Flächen bilden mehrere an einer Seite offene pyramidenförmige Kappen 30, die um die Blasrohr-Öl7nung3l sternförmig angeordnet sind. Dabei hängt die Weite der Öffnung von dem Ausmaß der Brennstoflverbrennung ab. Die Luftleiteinrichtung weist ferner einen ringförmigen Kragen 32 auf, mittels dessen sie in das Blasrohr eingesetzt wird.

Die Luft, die aus der Luftumlcnkvorrichtung 11

% als im wesentlichen gleichförmige, rotierende Strömung austritt, trifft auf die stromaufwärts liegende Fläche der Luftleiteinrichtung. Diese Seite der Luftleiteinrichtung weist eine Anzahl von ebenen Flächen auf, die die rotierende Luft stark verwirbeln, so daß sie sich mit dem von der Düse 14 versprühenden Brennstoff innig vermischt. Diese· Flächen bestehen aus Führungsebenen A, Leitebenen B, die die Innenseite der pyramidenförmigen Kappe bilden, und Begrenzungsebenen C, die zwischen den Führungsebenen A und Leitebenen B liegen, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Die Schnittlinien 33 der Führungs- und Leitebenen auf der Innenseite der pyramidenförmigen Kappen verlaufen parallel zu den Schcitellinien 30« der Außenseite dieser Kappen. Sie sind stromabwärts geneigt und verlaufen exzentrisch zur Achse des Blasrohres bis zu ihren Endpunkten am inneren

! Umfang des Kragens 32. Sie bilden mit den durch diese Endpunkte und die Blasrohrachse verlaufen-

; den gedachten Ebenen Winkel X (Fig. 6, 7). Dieser Winkel hängt von der Weite der Öflnung der Luft-

fc) leiteinrichtung ab und beträgt normalerweise 8 bis 16°. Die durch die Leitebenen !> und Begrenzung-: ebenen C gebildeten Schnittlinien 34 liegen in einer

j gemeinsamen, zur Achse des Blasrohres senkrecht

verlaufenden Ebene. Die benachbarten Begrenzungsebenen C und Führungsebenen B bilden die Schnittlinien 35. Die Begrenzungsebenen C verlaufen tangential zu einem gedachten Zylinder, der koaxial zur Ausströmöffnung der Luftleiteinrichtung liegt und einen etwas kleineren Durchmesser als diese öffnung aufweist. Auf diese Weise wird die Luft in Form eines kegelförmigen, hochverdichteten Wirbels um die Längsachse des Blasrohres geleitet und ver-IaUt die Begrenzungsebenen C in Form einer im Uhrzeigersinn umlaufenden Spirale und die Fiilirungsebenen A und Lcitcbcncn Ii in Form von strahlartigen Strömungen. Dieses Strömungsinuster der rotierenden Luft durchdringt den Kegel des versprühten HrcuiislolfcK und erzeugt das gewünschte brennbare Gemisch stromabwärts der Luftleiteinrichtung. Hs ist wichtig, daU der Winkel λ der Flügel der Lufumileiikvorrichtung 11 und der von ilen RiIirungschcncn Λ mit der Strömungsachse gebildete Winkel im Hinblick auf den Grcnzschichtclfckt aneinander angepaßt werden.

Untersuchungen haben gezeigt daß die Luft bei den meisten Brennern infolge der Eigenarten des; das Blasrohr mit Luft versorgenden Gebläses-unsymmetrisch durch das Blasrohr strömt. Die Luftuiriknkvorrichtung gemäß Erfindung bewirkt eine Neuverteilung der Luft, so daß diese nunmehr clhs Rohr ausfüllt uiid dieses'gleichförmig-durchströmt. Wenn der gleichförmige Luftstrom -die.'Luftleiteinrichtung erreicht, erzeugen die Führungs- und Lcitcbonen /urammen mit den Begrenzüngscbenen eine dichte wirbelnde Luftmasse mit exzentrischen Luftströmen, welche sich ausgezeichnet mit dem versprühten Brennstoff vermischen. ■■

Der Aufbau der Luftleiteinrichtung in Form eines

fünfstrahligen Sterns bewirkt, daß der Luftstrom in die Verbrennungskammer in Form eines fünfslraltligen Luftmusicrs einströmt. Es wird auch die Verdampfung des Brennstoffs verbessert, während die fünf Ströme der rotierenden Luft aus dem Raum

ao unter den Ansätzen den versprühten Brennstoff durchdringen und ein gutes Brenngemisch erzeugen.

Die stabilisierte Luft erzeugt beim Verlassen der

Luftleiteinrichtung einen Strömungsuinkchrungscirekt, der bewirkt, daß die heißen Verbrennungsgas^ und Luft in Richtung zur Luftleiteinrichtung nochmals in Umlauf gesetzt werden. Es erfolgt daher nicht nur eine innige Vermischung des versprühten Brennstoffes mit Luft infolge der Luftverwirbclung, sondern der nochmalige Umlauf der durch die ölfnimg zurückströmenden Luft bewirkt ein weiteres Vermischen des Brennstoffes mit der Luft, die in der Nähe der Verbrennungszonc im Feuerraum des Ofens vorerhitzt worden ist.

Die Brennstoffdüsen müssen genauso angeordnet werden, daß der Kegel des versprühten Brennstoffs nicht mehr auf die stromaufwärts liegende Seite der Luftleiteinrichtung aufprallt. Außerdem muß die Schräglage der Flügel der Luftumlenkvoi richtung und die Schräglage der Führungs- und Leitebenen der Luftleiteinrichtung so gewählt werden, daß sie dieselbe Drehrichtung erzeugen. Die Entfernung zwischen der stromabwärts liegenden Kante der Liiftumlenkvörrichtung und der stromaufwärts liegenden Seite der Luftleiteinrichtung muß so bestimmt werden, daß die ausströmende Luft gleichmäßig rotieren kann. Mit dem erfindungsgemäßen Ölbrenner wird die günstigste Vermischung des Brennstoffs mit Luft erreicht, wobei das Gemisch gleichmäßig und mit hoher Geschwindigkeit ausströmt und eine wirksame Verbrennung bei einem niedrigen'Geräuschpegel bewirkt, während die Luftströmung in Form eines dichten Kegels eine große Umfangsllüche aufweist und die größte Menge Wärme durch Strahlung und Konvektion der von der Luftleiteinrichtung wieder in Umlauf gesetzten heißen Gase absorbiert. Damit wird mit Sicherheit eine vollständige Verdampfung des Brennslolfs erreicht.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ', 1. ölbrenner mit einem am Auslaßeiule sich konisch verengenden Luftblasrohr und einer konzentrisch zu diesem angeordneten Brennstoffdüse mit einer rippenarligen Luftleiteinrichtung im konischen Teil des Lultblasiohrcs mul mit einer stromaufwärts zur Brennstoffdüse angeordneten, die Luft zur Wandung des Blasrohres führenden Umlenkvorrichtung, d a d u r c h μ e k e 11 η /eic h net, daß die rippcnarligc l.uftlcitcim ich-

   lung (12) einseitig ofTciic, pyramidenförmige Kappen aufweist, deren auf der Innenseite¹ liegende !•'lachen aus gegen die Brennerlängsachse stromab geneigten Führungsebenen (/!) und benachbart dazu stromab geneigten Leitebenen (ß) bestehen, welche die Führungsebenen" längs stromab gerichteten, zur Längsachse exzentrischen Schnittlinien (33) schneiden, und daß Begrenzungsebenen (C), welche tangential zu einem zur Blas-" roliröiVmmg [M) koaxialen gedachten Zylinder etwas kleineren Durchmessers verlaufen, zwischen den benachbarten Führungsebenen (Λ) und Leitebenen (ft) angeordnet sind.
2. 2. Ölbrenner nach Anspruch L dadurch gekennzeichnet, da»'jede Schnittlinie (34) benachbaiter Leit- und Bcgrcnzungscbcnen(ß, C) in einer zur Brennerlängsachse senkrechten Ebene verläuft, und daß jede Schnittlinie (35) -benachbarter Begren/ungs- und Fijhrungscbcncn (C, A) nahe an der Kante der Blasrohröffnung(31) stromab gerichtet ist. wobei die Schnittlinien (34, 35) in einer gemeinsamen Kbenc liegen.
3. 3. ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyramidenförmigen Kappen (30) auf ihrer Außenseite von ebenen Flächen gebildet sind, die parallel zu den Führungs- und Leitebenen (A, B) verlaufen und einen' Fläehcnwinkel einschließen, welcher zwischen 70

   .bis 120° liegt.
4. 4. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (11) im Blasrohr (10) cine axiale Abstützung (17) aufweist, um welche in gleichen Abständen mehrere stromab geneigte nach außen strebende Flügel (Ua. Hb) angeordnet sind, derart, daß die Scitenkanten (20) der benachbarten Flügel in einer gemeinsamen, durch die Blasrohrachsc gehenden Kbene liegen.
5. 5. ölbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Flügel (llfl, lift) etwas weniger als halbkreisförmig gekrümmt sind und daß die Flügel (11 a, lib) so angeordnet sind, daß der Wirbelwinkel λ in bezug auf die Brennerlängsachse 30 bis 60° beträgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen