DE19527088A1 - Ölverdampfungsbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölverdampfungsbrenner, mit dem unter Druckzufuhr von Verbrennungsluft und unter Bei­ mischung von in den Brenner rückgeführter Abgase der ein­ gedüste flüssige Brennstoff in einer Drallströmung weiter aufgelöst wird.

Ein solcher, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 ausgebildeter Ölverdampfungsbrenner ist bspw. nach der DE 43 09 115 A1 bekannt. Mit solchen Ölverdampfungsbrennern (siehe auch EP 0 436 113) sollen die Schadstoff-Emis­ sionswerte auch bei der Verbrennung flüssiger Brennstoffe minimiert werden, was auch tatsächlich erreichbar ist. Der Brenner nach der vorerwähnten DE 43 09 115 A1 befaßt sich dabei mit dem Problem der bei solchen Brennern etwas kritischen Anlaufphase. Die dazu vorgeschlagene Lösung steht im vorliegenden Fall jedoch nicht im Vordergrund, bei dem es primär um eine günstigere Gestaltung des Dralltopfes mit den Injektoren und der Luft- und Abgaszu­ führung geht. Die Dralltöpfe der Ölverdampfungsbrenner nach den beiden vorgenannten Druckschriften sind nämlich schlank trichterförmig ausgebildet, wie dies nachfolgend anhand einer Darstellung zum Stand der Technik noch näher erläutert werden wird (siehe hierzu auch die der DE 43 09 115 A1 im wesentlichen entsprechende EP 0 617 231).

Diese Ausbildung der Dralltöpfe ging offenbar von der Vorstellung aus, daß die Wände des Dralltopfes an die Form des Brennstoffsprühkegels angepaßt werden müssen. Abgesehen von der etwas schwierigen Fertigung solcher ke­ gelförmigen Dralltöpfe mit den notwendigen Injektoren bzw. Injektoröffnungen, ist auch bei Brennern nach der DE 43 09 115 A1 die Luftzufuhr für die Injektoren zum Miteinsaugen von Abgasanteilen ungünstig, da das Abgas nicht allseitig den Injektoren zuströmen kann. Noch kom­ plizierter ist die Abgasrückführung beim Brenner nach der EP 0 436 113, bei dem ein geeigneter Abgasanteil von ei­ nem Gebläse angesaugt und dann zusammen mit ebenfalls an­ gesaugter Frischluft in den Brenner zurückgeblasen wird. Sofern, wie beim Ölverdampfungsbrenner nach der DE 43 09 115 A1 zusätzliche Röhrchen zwecks Erzeugung eines Sperrvorhanges für die Brenneranlaufphase vorgesehen sind, müssen auch diese, an den schrägstehenden Injektor­ öffnungen orientiert, schrägstehend angeordnet werden.

Unter der Voraussetzung, bei einem Ölverdampfungsbrenner der eingangs genannten Art mindestens die gleichen mini­ mierten Emissionswerte wie bisher auch zu erreichen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gestaltung des Dralltopfes, der Injektoren und die der Luftzufuhr und der Abgasrückführung zu vereinfachen, und zwar verbunden mit der Maßgabe, einerseits die den flüssigen Brennstoff einspritzende Düse unbeschadet einer wirksamen Abgasver­ mischung bis zu einem gewissen Grade verstellen zu können und andererseits die Möglichkeit zu schaffen, aufgrund der einfachen Gestaltung die Brennerbauelemente mit Rück­ sicht auf die jeweilige Brennkammerkonfiguration ver­ stellbar ausbilden und anordnen zu können und schließlich um mehr als zwei Injektoren mit überall gleicher Öff­ nungsgröße vorsehen zu können.

Diese Aufgabe ist mit einem Ölverdampfungsbrenner der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Leitelement aus mindestens zwei gleichförmigen, im wesentlichen zylindrisch gewölbten, über ihre ganze axiale Länge gleiche Querschnitte aufweisenden Leitble­ chen gebildet ist, deren jeweils benachbarten vorder- und rückwärtigen Wandbereiche durch radialen Versatz zueinan­ der die Injektoren begrenzen, und daß die Luftzufuhrein­ richtung aus zur Brennerachse parallelen, in Distanz vor den Injektoren angeordneten, mit den Luftausströmöffnun­ gen versehenen Röhrchen gebildet ist, die, wie die Leit­ bleche, an einer düsenseitigen, ringförmigen Luftzufuhr­ kammer angeordnet sind.

Das Ganze stellt also praktisch gewissermaßen einen zy­ lindrischen, von allen Seiten zugänglichen Käfig dann dar, wenn mehr als zwei Injektoren vorhanden sind, und bei zwei sich diametral gegenüberstehenden Injektoren stehen sich nur zwei entsprechende Leitbleche gegenüber, denen jeweils die Luftzuführröhrchen zugeordnet sind. Die Leitbleche haben dabei alle gleiche Form und Größe und ersetzen den bisher für solche Brenner üblichen, trich­ terförmigen Dralltopf. Da, quer zur Brennerachse gesehen, auf jedem Niveau des erfindungsgemäßen Brenners gleiche Geometrien vorliegen, spielt es insofern für den ausge­ sprühten Brennstoffkegel auch keine Rolle, ob die Düsen­ mündung etwas vor, genau in oder etwas über der Ansatz­ ebene der Leitflächen steht, d. h., die Düse kann insoweit axial verstellt bzw. eingestellt werden, wenn dies die jeweilige Brennkammergeometrie verlangen sollte.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich nach den Un­ teransprüchen, die im Rahmen der nachfolgenden Beschrei­ bung anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausfüh­ rungsbeispielen mit erläutert werden.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 eine einfache Ausführungsform des Brenners in Seitenansicht;

Fig. 2 eine Ansicht des Brenners gemäß Fig. 1 von links;

Fig. 3 eine Ansicht des Brenners gemäß Fig. 1 von rechts;

Fig. 4 in Ansicht ein Röhrchen zur Luftzufuhr;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Brenners in Seitenansicht mit insgesamt sechs Leitblechen und Injektoren;

Fig. 6 eine Ansicht des Brenners gemäß Fig. 5 von links;

Fig. 7 eine Ansicht des Brenners gemäß Fig. 5 von rechts;

Fig. 8, 9 stark schematisiert Verstellmöglichkeiten der Röhrchen und der Leitbleche und

Fig. 10 perspektivisch einen Ölverdampfungsbrenner be­ kannter Art.

Der Ölverdampfungsbrenner besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Leitelement 3 zur Ausbildung der Drallströmung, wo­ bei am Leitelement 3 mindestens zwei Injektoren 5 für die Einleitung der Verbrennungsluft und die Ansaugung von Ab­ gasen aus der Brennkammer K angeordnet sind und eine Öl­ zufuhrleitung 2 mit Düse D in den vom Leitelement 3 be­ grenzten Raum 3′ gerichtet ist und wobei ferner vor den Injektoren 5 eine Luftzufuhreinrichtung 6 mit in den In­ jektor 5 gerichteten Luftausströmöffnungen 8 angeordnet ist. Diesbezüglich wird auf die Fig. 1, insbesondere aber auf die Vergleichsfigur 10 verwiesen, die einen herkömm­ lichen Ölverdampfungsbrenner zeigen.

Für einen solchen Brenner ist nun unter Verweis auf die Fig. 1 bis 7 wesentlich, daß das Leitelement 3 aus minde­ stens zwei gleichförmigen, im wesentlichen zylindrisch gewölbten, über ihre ganze axiale Länge L gleiche Quer­ schnitte aufweisenden Leitbleche 311 gebildet ist, deren jeweils benachbarten vorder- und rückwärtigen Wandberei­ che 9, 10 durch radialen Versatz zueinander die Injekto­ ren 5 begrenzen, und daß die Luftzufuhreinrichtung 6 aus zur Brennerachse 11 parallelen, in Distanz vor den Injek­ toren 5 angeordneten, mit den Luftausströmöffnungen 8 versehenen Röhrchen 12 gebildet ist, die, wie die Leit­ bleche 3′′, an einer düsenseitigen, ringförmigen, das Ge­ häuse 1 bildenden Luftzufuhrkammer 13 angeordnet sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 handelt es sich um einen Ölverdampfungsbrenner mit nur zwei Injekto­ ren 5, die durch die versetzte Zuordnung, wie darge­ stellt, entstehen, d. h., in diesem Falle bilden die Leit­ bleche 3′′ einfache Zylinderflächen mit einer Bogenlänge in der Größenordnung von etwa 220°. Ohne die Leitbleche 3′′ selbst zu verändern, ist es ohne weiteres möglich, diese sowohl in radialer Richtung als auch quer zueinan­ der zu versetzen, um Mündungsgröße und Kanallänge der In­ jektoren 5 an die jeweiligen Umgebungsbedingungen anzu­ passen. Das zusätzlich angedeutete Röhrchen 17 dient zum Einbau einer Brennerüberwachung.

Im Gegensatz zu einem trichterförmigen Dralltopf gemäß Vergleichsfigur 10, hat eine derartige Ausbildung auch noch den Vorteil, daß ohne weiteres mehr als zwei Injek­ toren 5 vorgesehen werden können, was dort mit Rücksicht auf die relativ kleinen Durchmesser in Düsennähe nicht in Betracht gezogen werden kann. Eine solche Ausführungsform mit sechs Leitblechen 3′′ und von diesen gebildeten Injek­ toren 5 ist in den Fig. 5 bis 7 verdeutlicht. Im Gegen­ satz zu den Vierkantröhrchen 12 sind hierbei die Röhrchen 12 im Querschnitt kreisförmig. Die auch hier untereinan­ der gleichförmigen Leitbleche 3′′ sind entsprechend kurz, weisen aber geradlinige Verlängerungen 15 auf, die für ent­ sprechend große Injektoreinmündungen sorgen.

Im Grund nicht zwingend notwendig, und das gilt für beide Ausführungsformen, sind die Leitbleche 3′′ und auch die Röhrchen 12 am anderen Ende an einer Ringblende 16 fixiert, deren Öffnung 16′, wie sich gezeigt hat, für eine Stabi­ lisierung der austretenden Flamme sorgt.

In den Fig. 8, 9 sind stark schematisiert Verstell- bzw. Einstellmöglichkeiten für die runden Röhrchen 12 und die Leitbleche 3′′ angedeutet, wobei, was die Röhrchen 12 be­ trifft, diese in Drehfassungen gelagert sein müssen.

Ein Stellring 18, gelagert am Luftzuführungsgehäuse 1 für die Röhrchen 12, nimmt dann bei Drehung über Nuten und Fortsätze 19 an den Röhrchen 12 diese mit und verstellt damit die Luftaustrittsöffnungen 8 mehr oder weniger di­ rekt auf die Injektoröffnungen ein, die hier nicht ange­ deutet sind. Auf diese Weise ist mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung auch auf die vorerwähnt kritische Anlauf­ phase solcher Ölverdampfungsbrenner Einfluß zu nehmen, da bei entsprechender Stellung der Öffnungen 8 die Injekto­ ren 5 für das Ansaugen von Abgasanteilen nicht mehr wirk­ sam werden können.

Gemäß Fig. 9 ist es auch möglich, die Leitbleche 3′′ um Drehpunkte 20 drehbar zu lagern oder im Wölbungsverlauf der Leitbleche 3′′, gestrichelt angedeutet, zu verschie­ ben, wodurch ebenfalls entsprechende Einflußnahmen mög­ lich werden, die sich nicht nur auf die Anlaufphase be­ ziehen müssen, sondern insofern auch die gesamten Strö­ mungsverhältnisse im und zum Brennerinnenraum beeinfluß­ bar machen.

Sofern eine brennkammerseitige Ringblende 16 vorhanden ist (wie in Fig. 1 dargestellt), die von den Röhrchen 12 getragen wird, können die Leitbleche 3′′ nur an dieser be­ festigt bzw. gelagert werden, und zwar unter Ausbildung eines leitblechfreien Spaltes S zwischen Gehäuse 1 und den düsenseitigen Enden der Leitbleche 3′′.

Claims (6)

1. Ölverdampfungsbrenner, mit dem unter Druckzufuhr von Verbrennungsluft und unter Beimischung von in den Bren­ ner rückgeführter Abgase der eingedüste flüssige Brenn­ stoff in einer Drallströmung weiter aufgelöst wird, be­ stehend aus einem Gehäuse (1) mit einem Leitelement (3) zur Ausbildung der Drallströmung, wobei am Leitelement (3) mindestens zwei Injektoren (5) für die Einleitung der Verbrennungsluft und die Ansaugung von Abgasen aus der Brennkammer (K) angeordnet sind und eine Ölzufuhr­ leitung (2) mit Düse (D) in den vom Leitelement (3) be­ grenzten Raum (3′) gerichtet ist und wobei ferner vor den Injektoren (5) eine Luftzufuhreinrichtung (6) mit in den Injektor (5) gerichteten Luftausströmöffnungen (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitelement (3) aus mindestens zwei gleichförmi­ gen, im wesentlichen zylindrisch gewölbten, über ihre ganze axiale Länge (L) gleiche Querschnitte aufweisenden Leitblechen (3′′) gebildet ist, deren jeweils benachbar­ ten vorder- und rückwärtigen Wandbereiche (9, 10) durch radialen Versatz zueinander die Injektoren (5) begren­ zen, und daß die Luftzufuhreinrichtung (6) aus zur Bren­ nerachse (11) parallelen, in Distanz vor den Injektoren (5) angeordneten, mit den Luftausströmöffnungen (8) ver­ sehenen Röhrchen (12) gebildet ist, die, wie die Leit­ bleche (3′′), an einer düsenseitigen, ringförmigen, das Gehäuse (1) bildenden Luftzufuhrkammer (13) angeordnet sind.

2. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Injektoren (5) begrenzenden Leitbleche (3′′) zuströmseitig vor den gewölbten Wandbereichen (14) mit ebenflächigen Verlängerungen (15) versehen sind.

3. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (3′′) und die Röhrchen (12) brennkam­ merseitig mit einer Ringblende (16) versehen sind.

4. Ölverdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (3′′) unter Beibehaltung ihrer achsparallelen Anordnung zur Brennerachse (11) einstell- und fixierbar angeordnet sind.

5. Ölverdampfungsbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen (12) um ihre Achse (12′) drehverstell­ bar ausgebildet und angeordnet sind.

6. Ölverdampfungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (D) längs der Brennerachse (11) verstellbar ausgebildet ist.