DE1601264B2 - Mit natuerlichen zug arbeitender schalenbrenner fuer fluessige brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit natürlichem Zug arbeitenden Schalenbrenner für flüssige Brennstoffe, mit einem länglichen Vergasungsraum mit einem Grundriß in Form eines Rechtecks mit halbkreisförmigen Apsiden an den beiden schmalen Stirnseiten, mit in übereinanderliegenden Reihen in den senkrechten Seitenwandungen des Verpackungsraums angeordneten Luftzufuhröffnungen, mit einer im Oberteil des Brenners angeordneten Austrittsöffnung von im wesentlichen gleicher Form wie der Grundriß des Vergasungsraums, sowie mit einem entlang dem Rand der Austrittsöffnung vorgesehenen Kranz von Düsenöffnungen zur Zufuhr der Luft für die abschließende Verbrennung.

Aus der belgischen Patentschrift 673 481 sind verschiedene Ausführungsformen von Brennern mit einem derartigen länglichen Vergasungsraum bekannt, wobei bei der bekannten Anordnung eine in einer horizontalen Ebene ausgebreitete flächige Verbrennungsflamme angestrebt wird; aus der gleichen Patentschrift ist dabei auch eine Ausführungsform bekannt, bei welcher zum Gasaustritt an der Oberseite des Brenners eine einzige Öffnung vorgesehen ist, entlang welcher ein Düsenkranz von Luftöffnungen zur Zufuhr der Luft für die abschließende Verbrennung vorgesehen ist. Dabei sind diese Düsen im Sinn der Erzielung einer im wesentlichen horizontalflächigen Brennerflamme angeordnet. Dabei bildet der Rand, in welchem dieser obere Düsenkranz angeordnet ist, bei der bekannten Anordnung nicht unmittelbar die Randbegrenzung der oberen Austrittsöffnung; vielmehr ist diese durch nach innen ge- neigte Schrägflächen begrenzt, derart, daß sich der Gasaustrittsquerschnitt in Strömungsrichtung von unten nach oben verkleinert.

Bei Schalen- bzw. Topfbrennern ist es zwar bereits bekannt, die entsprechend den runden Vergasungsräumen ebenfalls runden Austrittsöffnungen mit einer nach außen geneigten Schrägfläche auszubilden, wobei die Luftdüsen in der Schrägfläche selbst angeordnet sind, doch geben diese bekannten Topfbrenner keinen Anhalt für die optimale Ausbildung eines Brenners zur Erzielung einer Brennerflamme in Form einer ebenflächigen Flammenwand bzw. eines Flammenvorhangs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in seinem Aufbau einfachen, störfreien Brenner zu schaffen, mit welchem sich eine Brennerflamme in Form eines über die gesamte Längserstreckung der länglichen Austrittsöffnung möglichst gleichmäßigen, zusammenhängenden vertikalen schleierförmigen Flammen-»Vorhangs« bzw. einer Flammen-»Wand« erzielen läßt. Die abschließende Verbrennung aus dem Vergasungsraum und dem Brenner soll möglichst weit nach oben verlagert werden, um einen ausgedehnten Kontakt mit einem darüber angeordneten Strahlerelement eines Strahlungsheizgeräts, insbesondere eines Strahlungsheizgeräts gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 1 753 168, zu ermöglichen.

Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung bei einem Brenner der eingangs genannten Art vorgesehen, daß der Vergasungsraum der Höhe nach in annähernd gleiche Abteile mittels eines Gasverteilers unterteilt ist, der in Längsrichtung in Abstand voneinander zwei Öffnungen bzw. Ausschnitte aufweist, daß der Gasaustrittsquerschnitt in der Austrittsöffnung von unten nach oben zunimmt und daß in dem oberen Düsenkranz die Düsenöffnungen entlang den geradlinigen, zu den Langseiten des Vergasungsraums parallelen Rändern der Austrittsöffnung unter einem kleineren Neigungswinkel, bezogen auf die Horizontale, angebracht sind, als die Düsenöffnungen entlang den Apsiden des Öffnungsrandes.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Vergasungsraums mit einem Gasverteiler wird bereits in diesem Brennerteil, in welchem aus dem zugeführten flüssigen Brennstoff durch Vergasung das brennbare Gas-Luft-Gemisch gebildet wird, dem Gasgemisch die für die spätere Bildung der gewünschten schleiferförmigen Flammenwand erforderliche Verteilung in Längsrichtung erteilt, ohne daß hierfür eine komplizierte und aufwendige Längsverteilung bereits der flüssigen Brennstoffzufuhr erforderlich wäre. Vielmehr wird durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Vergasungskammer auch bei einer einfachen Brennstoffzufuhr am Boden des Vergasungsraums an einer einzigen mittigen Stelle die gewünschte längliehe Verteilung des sich bei der Vergasung bildenden brennbaren Gemisches vorbereitet, indem durch den Gasverteiler zwei im wesentlichen gleich große Gassäulen bzw. Gasströme aus voroxydierten Brennga-

sen gebildet werden, die etwa im Bereich der beiden Öffnungen des Gasverteilers in Längsrichtung verteilt sind. Diese beiden in Längsrichtung in Abstand voneinander konzentrierten Gasvolumina bzw. Gassäulen werden dann im Verlauf des weiteren Aufstiegs im oberen Brennerteil durch die weitere Verteilungswirkung der erfindungsgemäßen Gestaltung dieses oberen Brennerteils sukzessive zu der flächenhaften Flammenwand geformt. Es wird eine Brennerflamme hoher Gleichmäßigkeit in Form einer zusammenhängenden Flammenwand bzw. eines Flammenschleiers erreicht, wobei der endgültige Verbrennungsvorgang weit nach oben bzw. nach außen verlagert ist. Da bei dem erfindungsgemäßen Brenner eine praktisch vollständige Vergasungsverbrennung mit blauer, nicht rußender Flamme gewährleistet ist, eignet er sich in optimaler Weise als Heizquclle zur Kombination mit einem Strahlungsheizgerät.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gasverteiler in Form eines entlang dem Innenumfang des Vergasungsraums verlaufenden Streifens ausgebildet ist, dessen zueinander parallele, an den Langseiten des Vergasungsraums verlaufende Teile etwa in der Mitte durch ein nach unten gerichtetes V-förmiges Teil miteinander verbunden sind.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Brenner in vertikalem Längsschnitt.

F i g. 2 einen vertikalen Querschnitt längs der Linie LI-Ii in F ig. 1,

F i g. 3 einen vertikalen Querschnitt längs der Linie ITI-III in Fig. 1,

F i g. 4 eine Draufsicht,

F i g. 5 einen Horizontalschnitt längs der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 und 7 Luftdüsen an der Gasaustrittsöffnung.

Der erfindungsgemäße Brenner besitzt einen Vergasungsraum 1 aus metallischem Werkstoff; der Raum ist langgestreckt und weist zwei ebene Wandflächen 2 (Fig. 5) auf, die an ihren Enden durch einen halbzylindrischen Abschnitt 3 miteinander verbunden sind.

Die den Boden des Vergasungsraums bildende Fläche dient als Verdampfungsflächc 4 und weist in der Längsachse des Gefäßes verlaufende Vorsprünge 11 und 12 auf, von denen einer die Zuführungsleitung 13 für Heizöl oder einen anderen flüssigen Brennstoff aufweist, die mit ihrem Ende bis zu einer Öffnung 14 in einer schrägstehenden Wand 15 führt.

Der Vergasungsraum 1 besitzt Luftzuführungsöffnungen, die bei dem aufgeführten Beispiel in sechs übereinanderliegenden Reihen 5, 6, 7, 8, 9, 10 angeordnet sind.

Von den Öffnungen der unteren Reihe 5 ist jede zweite gegen die Verdampfungsfläche 4 gerichtet.

Die Öffnungen in den Reihen 6, 7, 8 und 9 sind halb so zahlreich wie die Öffnungen in den Reihen 5 und 10, wobei die Öffnungen in der Vertikalen ausgerichtet und im Schachbrettmuster angeordnet sind. Die Reihen 5 und 10 besitzen gleichviel Öffnungen.

Am inneren Umfang des Vergasungsraums sind in ungefähr halber Höhe Halter 16 angebracht, die einen Gasverteiler 17 tragen, der aus einem im allgemeinen aus feuerbeständigem Metall hergestellten Streifen besteht, der längs des inneren Umkreises des Vergasungsraums verläuft und diesen in vertikaler Richtung in zwei etwa gleichgroße Räume unterteilt. Die geradlinigen, einander gegenüberliegenden Teile dieses Streifens sind durch ein V-förmiges Teil 18 verbunden, dessen spitze Kante 19 nach unten zeigt. Dadurch entstehen im Gasverteiler zwei im Abstand voneinander liegende Durchtrittsöffnungen 29, durch die bei mittlerer und höherer Brennerleistung zwei

ίο Säulen konzentrierter Dämpfe etwa gleichen Oxydationsgrades gebildet werden, die sich in den über dem Gasverteiler 17 liegenden Raum symmetrisch zur Brennerlängsachse verteilen.

Vorzugsweise erhält der Streifen 17 eine sehr schwache Neigung nach oben, von der Brennerwand aus gesehen.

Die Gasaustrittsöffnung 30 im Oberteil des Brenners besitzt die gleiche Form wie der Grundriß des Vergasungsraums. Sie wird von einer Fläche 2\ umgeben, die derart schräggestellt ist, daß der Gasaustritt von unten nach oben zunimmt. Diese Fläche 21 ist unten mit einem von der Außenwand 2, 3 des Vergasungsraums 1. nach innen gerichteten, nach oben geneigten Randstreifen 20 verbunden. Mit ihrem oberen Abschnitt schließ!, die Fläche 21 durch einen waagerechten Streifen 22 an einen äußeren Gehäusemantel 23 an, der den Vergasungsraum in einem bestimmten Abstand derart umgibt, daß ein nach unten offener Zwischenraum 27 gebildet wird, der der Luftzuführung dient und gleichzeitig einen zu starken Wärmeverlust des Verbrennungsraums verhindert.

Die schräggestellte Fläche 21 des Oberteils geht über einen gekrümmten Abschnitt 24 in den Streifen 22 über. Im gekrümmten Abschnitt 24 sind Luftdüsen 25, 26 in Form von Öffnungen in der Wand angebracht.

Das Gerät wird durch ein Bodenblech 28 vervollständigt, dessen im wesentlichen rechteckige Form entsprechend der Gestalt des Gehäusemantcls 23 abgerundet ist, so daß zwei einander parallele, geradlinige und zwei kreisbogenartig gekrümmte Lufteinlässe gebildet werden. Das Bodenblech stellt eine Abschirmvorrichtung für von dem Boden des Vergasungsraums ausgehende Strahlung dar und hält gleichzeitig eine für die Wirkungsweise des Vergasungsraums ausreichende Temperatur aufrecht.

Das wesentliche Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Luftdüsen 25 in dem geradlinigen Teil gegenüber der Waagerechten einen Ncigungswinkel α besitzen, der kleiner ist als der Neigungswjnkel b der Luftdüsen 26 in dem halbkreisförmig gebogenen Teil der Apsiden (F i g. 6 und 7), wodurch eine über den Brennerausgang gleichförmig ausgebreitete Verbrennung und eine Verbrennung mit blauer Flamme in Form einer vertikalen Flammenwand erzielbar ist.

Die Verbrennung findet demnach weitgehend im oberen Teil des Brennerkopfes statt und kann gegebenenfalls so weit nach oben verlagert werden, daß ein wesentlicher Teil der Verbrennung in einem oberhalb des Brenners angeordneten Strahlerelement eines Strahlungsheizgeräts abläuft.

Dem Gas verteiler 17, durch welchen der große Vergasungsraum 1 der Höhe nach in zwei etwa gleichgroße Abschnitte unterteilt wird, kommt für die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Brenners eine wesentliche Bedeutung zu, wie sich aus den folgenden Erläuterungen bestimmter Bctriebszustände ergibt.

Der untere Abschnitt des Vergasungsraums wirkt bei Betrieb mit verringerter Leistung als ein vollständiger Brenner. Hierbei werden die sich auf der Verdampfungsfläche 4 bildenden brennbaren Dämpfe von der durch die nach unten gerichteten Öffnungen der Reihe 5 eintretenden Luft mitgenommen und schwach oxydiert. Diese Dämpfe werden beim weiteren Aufsteigen durch die Vermischung mit dem durch die weiteren Luftöffnungen der Reihe 5 und der folgenden Reihen eintretenden Luftmengen sukzessive weiter ox3'diert, und wenn die Menge brennbarer Dämpfe gering ist, d. h. im Drosselungsbetrieb, reicht der auf dem Niveau der Luftzufuhröffnungen der Reihen 7 und 8 erreichte Oxydationsgrad für eine vollständige Verbrennung aus.

Die besondere Form des Gasverteilers bewirkt gleichzeitig in dem unteren Teil des Vergasungsraums eine Verwirbelung, wodurch die langsame und vojlständige Oxydation der brennbaren Dämpfe gewährleistet wird.

Durch die Ausbildung des Gasverteilers mit dem nach unten gegen die Verdampfungsfläche 4 und damit gegen die Brennstoffzufuhrstelle in der Mitte des Brenners gerichteten V-förmigen Teil 18 mit der Kante 19 werden die Gase zwangsweise in Richtung auf die ebenen Wände und nach den Enden des Vergasungsraums geleitet, wodurch eine gleichförmige Füllung des Vergasungsraums erzielt wird.

Bei Betrieb mit reduzierter Brennerleistung, d. h. mit stark gedrosselter Brennstoffzufuhr, kommt der V-förmige Teil 18 des Verteilers bei der Verbrennung der Dämpfe auf Rotglut und begünstigt mit seiner Strahlungswirkung die Verdampfung des Brennstoffs auf der Verdampfungsfläche 4.

Bei Betrieb mit hoher Brennerleistung mit starker Strahlungswirkung von den im oberen Teil des Brenners gebildeten Flammen wirkt der V-förmige Teil 18 des Gasverteilers als Abschirmung, um eine zu stürmische Verdampfung des Brennstoffs am Boden des Brenners zu vermeiden. In diesem Betriebszustand mit hoher Brennerleistung bewirkt der Gasverteiler insgesamt eine Glättung und Dämpfung im Ablauf des Verbrennungsvorgangs. Die abschließende Oxydation und Verbrennung der durch die beiden Durchtrittsöffnungen 29 in dem Gasverteiler in zwei Säulen hindurch tretenden und sich symmetrisch zur Brennerlängsachse verteilenden teiloxydierten brennbaren Gase erfolgt hierbei mit der durch die Öffnungen der Reihen 9 und 10 im oberen Brennerteil und durch die Düsenöffnungen 25 und 26 im Brennerkopf zugeführten Luft.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist gewährleistet, daß die Verbrennung ausschließlich mit blauer Flamme und mit einem Rauchindex stattfindet, der bei jeder Leistung kleiner als 1 ist; der beschriebene Brenner kann daher befriedigend als Ultrarotstrahler betrieben werden.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel eines Brenners weist noch folgende Vorteile auf:

Die für den Brenner gewählte Form erlaubt eine leichte Reinigung von oben her ohne Auseinandernehmen des Geräts;

es kann innerhalb eines großen Regelbereichs mit einem Verhältnis zwischen Drosselung und höchster Leistung von wenigstens 1 : 3 betrieben werden;
die geringe Ausdehnung des Geräts in Tiefenrichtung ist der Anwendung in Verbindung mit einem Strahler angepaßt;

das Gerät arbeitet einwandfrei im Unterdruckbereich zwischen 0,5 und 1,5 mm WS bei Drosselung, zwischen 1 und 2 mm WS bei mittlerer Leistung und zwischen 1,5 und 3 mm bei größter Leistung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Mit natürlichem Zug arbeitender Schalenbrenner für flüssige Brennstoffe, mit einem länglichen Vergasungsraum mit einem Grundriß in Form eines Rechtecks mit halbkreisförmigen Apsiden an den beiden schmalen Stirnseiten, mit in übereinanderliegenden Reihen in den senkrechten Seitenwandungen des Vergasungsraums angeordneten Luftzufuhröffnungen, mit einer im Oberteil des Brenners angeordneten Austrittsöffnung von im wesentlichen gleicher Form wie der Grundriß des Vergasungsraums, sowie mit einem entlang dem Rand der Austrittsöffnung vorgesehenen Kranz von Düsenöffnungen zur Zufuhr der Luft für die abschließende Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsraum (1) der Höhe nach in annähernd gleiche Abteile mittels eines Gasverteilers (17) unterteilt ist, der in Längsrichtung in Abstand voneinander zwei Öffnungen bzw. Ausschnitte (29) aufweist, daß der Gasaustriitsquerschnitt in der Austrittsöffnung (30) von unten nach oben zunimmt, und daß in dem oberen Düsenkranz (25, 26) die Düsenöffnungen (25) entlang den geradlinigen, zu den Langseiten des Vergasungsraumes parallelen Rändern der Austrittsöffnung (30) unter einem kleineren Neigungswinkel («), bezogen auf die Horizontale, angebracht sind, als die Düsenöffnungen (26) entlang den Apsiden des Öffnungsrandes.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasverteiler (17) in Form eines entlang dem Innenumfang des Vergasungsraums verlaufenden Streifens ausgebildet ist, dessen zueinander parallele, an den Langseiten des Vergasungsraums verlaufende Teile etwa in der Mitte durch ein nach unten gerichtetes V-förmiges Teil (18) miteinander verbunden sind.