DE2821932A1

DE2821932A1 - Mischeinrichtung zur verbrennung von fluessigen kohlenwasserstoffen, insbesondere heizoel und dieseloel

Info

Publication number: DE2821932A1
Application number: DE19782821932
Authority: DE
Inventors: Karl Bodemer
Original assignee: Individual
Current assignee: Bieler & Lang 7590 Achern De GmbH
Priority date: 1978-05-19
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1979-11-22
Also published as: DE2821932C2

Description

Mischeinrichtung zur Verbrennung von flüssigen Kohlen-
wasserstoffen, insbesondere Heizöl und Dieselöl Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung zur Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Heizöl und Dieselöl.
Die bereits mehrfach bekannten Mischeinrichtungen für automatische Druckzerstöuber-Ölbrenner bestehen im allgemeinen aus einer Brennstoffdüse, die zentrisch von einer Stauscheibe mit Löchern oder Drallschlitzen umgeben ist und von einem Luftführungsrohr, das um die Stauscheibe einen Ringspalt aufweist. Die Verbrennungsluft wird bei diesen bekannten Mischeinrichtungen durch die Löcher und Schlitze der Stauscheibe sowie durch den Ringspalt geführt und gestaut. Diese Mischeinrichtungen haben den Nachteil, daß innerhalb der Mischzone durch die ausströmende kalte Verbrennungsluft eine unvollständige Verbrennung stattfindet.
Es sind ebenfalls Mischeinrichtungen bekannt, die keine Stauscheibe im herkömmlichen Sinne aufweisen und die Verbrennungsluft nur mittels eines Ringspaltes zwischen einem zylindrischen oder nach der Flammenaustrittsseite hin verjüngtem Luftführungsrohr einen Ringspalt aufweisen, wo die gesamte Verbrennungsluft austritt. Diese Mischeinrichtungen haben den Vorteil, daß innerhalb des Mischraumes eine intensive Vermischung der Verbrennungsluft mit dem Ölnebel stattfindet und mit blauer Flamme brennt.
Diese bekannten Mischeinrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß die Flamme sehr instabil ist und erst nach einer Verzögerungszeit von einigen Sekunden blau brennt. In der Startphase brennen diese Mischeinrichtungen erst rot und mit gelber Flamme mit erheblichem Rußanteil, und erst dann, wenn der Heizkessel-Feuerraum nicht zu groß ist, am Schluß mit blauer, rußfreier Flamme. Außerdem ist bekannt, daß die Mischeinrichtungen in verschieden großen Heizkessel-Feuerräumen unterschiedliche Funktionen der Verbrennung aufweisen. Die Flamme dieser Mischeinrichtungen ist daher instabil und von den Temperaturen und den Strömungen im Heizkesselfeuerraum sehr stark abhängig. In der Praxis werden diese Mischeinrichtungen aus diesem Grunde bisher nicht eingesetzt und sind deshalb nahezu unbrauchbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben genannten Mängel zu beseitigen und eine Mischvorrichtung zu schaffen, die vom ersten Moment an mit blau brennender Flamme rußfrei und vom Feuerraum unabhängig funktioniert.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird eine Mischeinrichtung zur Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Heizöl oder Dieselöl, bestehend aus einer Brennstoffdüse, die zentrisch von einer am hinteren Ende geschlossenen, die Zündeinrichtung und den Lichtfühler aufnehmenden Kammer angeordnet ist, der unter Beibehaltung eines Ringspaltes von einem, gegebenenfalls am vorderen Ende verjüngten, Gebläseluftführungsrohr umgeben ist, vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß das vordere zylindrisch, gegebenenfalls verjüngte und die Düse überstehende Ende der Mischkammer auf dem Mantelumfang mit Löchern oder Schlitzen versehen ist und die Mischkammer und das Gebläseluftrohr im Abstand unter Beibehaltung eines ring- oder schlitzförmigen Ringspaltes von einem der Mischkammer überstehenden Flammrohr umgeben sind.
Die vom Gebläse geförderte Verbrennungsluft tritt am vorderen verjüngten Ende des Luftführungsrohres mit hoher Geschwindigkeit aus dem ring- oder schlitzförmigen Luftspalt aus. Durch die hohe Luftgeschwindigkeit am verjüngten Ende des Luftführungsrohres entsteht in der Mischkammer ein starker Rückstromwirbel, der den Brennstoffnebel mit der Verbrennungsluft intensiv vermischt.
Die am Rande der Mischkammer angebrachten Löcher oder Schlitze geben der Flamme eine zusätzliche Stabilität. Durch das diese Mischkammer und das Luftführungsrohr umgebene Flamm- rohr entsteht innerhalb des Flamm - rohres von Beginn der Verbrennung an eine sofortige Rückströmung der heißen Gase innerhalb des Flamm- rohres in die Unterdruckzone der Mischkammer. Das Flamm - rohr, in dem immer konstant dieselbe Temperatur herrscht, macht somit die Flamme von jeglichem Heizkessel-Feuerraum unabhängig. Die Flamme brennt von Anfang und während der gesamten Betriebsdauer mit sehr hoher Temperatur und somit vollkommen rußfrei und nahezu schadstoffrei mit blauer Flamme.
Durch das nach tinten verlängerte Flamm - rohr, das zwischen dem Gebläselufführungsrohr und dem Brennerrohr einen Abstand aufweist und dieser Raum mit der Luftatmosphäre verbunden ist, kann bei größeren Brennstoffmengen selbsttätig zusätzliche Verbrennungsluft angesaugt werden. Die Öffnung für diese atmosphärische Verbrennungsluft ist wahlweise regelbar. Im Zusammenhang mit andersartigen Mischeinrichtungen ist bekannt, daß ebenfalls ein verlängertes Flamm - rohr angebaut ist, und es hat sich gezeigt, daß diese Mischeinrichtungen zwar eine bessere Verbrennungsqualität als die herkömmlichen Mischeinrichtungen aufweisen, jedoch den Nachteil aufweisen, daß durch starke Turbulenzen die Flamme ungewöhnlich laut ist und mit erheblichen Vibrationen verbunden instabil wird und zum Abreißen neigt. Diese Mischeinrichtungen weisen außerdem den Nachteil auf, daß sich der Ölnebel nur unter Luftmangel und erheblichem Aufwand zünden läßt.
Demgegenüber weist die Mischeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung diese Nachteile nicht auf, sondern es ist mit ihr möglich, eine stabile, ruhige und leise brennende, von jeglichem Heizkessel-Feuerraum unabhängige Flamme zu erzeugen. Für kleine und kleinste Brennstoffmengen von ca. 0,6 bis 2 kg/h ist erfindungsgemäß ein hohlzylinderförmiges Flummenführungsrohr vorgesehen, daß im überstehenden Teil des Flamm-röhres im Abstand zur Mischkammer angeordnet ist.
Anhand der Zeichnung soll am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform die Mischeinrichtung für den Brenner gemäß der Erfindung näher erläutert werden.
Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Mischeinrichtung gemäß der Erfindung.
Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist das Düsenrohr 1 mit der Brennstoffdüse 2 zentrisch in der Mitte der Mischkammer 3 angeordnet. Die Mischkammer 3 ist an der Hinterseite 4 geschlossen und weist Öffnungen zum Durchtritt eines Lichtfühlers 5 für UV-Strahlen und eine elektrische Zündung 6 auf. Die hinten geschlossene Mischkammer 3 ist so ausgebildet, daß lediglich um das Düsenrohr 1 und die Düse 2 ein Luftspalt 1' von ca. 1 mm vorgesehen ist. Dieser Luftspalt um die Düse hat den Vorteil, daß an der Düsenbohrung keinerlei Brennstoffrückstände auftreten können. Die Mischkammer 3 ist am hinteren Ende zylindrisch und am vorderen Ende, d.h. an der Flammenaustrittsseite, wie bei 7 dargestellt, verjüngt ausgebildet.
Die Mischkammer 3 wird konzentrisch unter Beibehaltung eines Ringspaltes 8 von dem Gebläseluftführungsrohr 9 umgeben. Durch das Gebläse wird die Luft in Richtung der Pfeile 10 mit hoher Geschwindigkeit durch den Spalt 8 gefördert. Die Mischkammer weist am vorderen, verjüngten Ende 7 Löcher 11 oder Schlitze 12 auf, durch welche die Verbrennungsluft in den Innenraum eintritt und sich mit dem aus der Düse2 kommenden Ölnebel vermischt. Das Gebläseluftführungsrohr 9 ist ferner konzentrisch unter Beibehaltung eines Luftraumes 13 von einem Flammrohr 14 umgeben, das die Mischkammer 3 am vorderen Ende 7 übersteht. Die Verbindung des Flammrohrs 14 mit dem Gebläseluftfishrungsrohr 9 erfolgt über einen zur Flammenaustrittsöffnung hin konkav ausgebildeten Steg 15, der Öffnungen 16 für die atmosphärische Luft, die sich im Raum 13 befindet, aufweist.
Gemäß einer besonderen Ausbildung der Erfindung ist der Winkel cc des verjüngten Gebläseluftführungsrohres 9 kleiner als der Winkel/3 der im oberen Teil verjüngten Mischkammer 3.
In dem überstehenden Teil des Flammrohres 14 ist konzentrisch eine hohlzylinderförmiye Flummenführung 17 angeordnet, die einen kleineren Durchmesser aufweist und die unmittelbar über dem oberen Ende 7 der Mischkammer 3 liegt.
Die Funktion der Mischeinrichtung gemäß der Erfindung ist wie folgt.
Die aus dem Luftspalt 8 austretende Verbrennungsluft wird teilweise um das vordere Ende 7 der Miscikammer geleitet und teilweise durch die Schlitze 12 bzw. die Löcher 11 in den Raum über der DUse 2 eingeleitet. Im Zentrum der Mischkammer entsteht dann die sogenannte Mischzone. Am Ende des Gebläseluftführungsrohres 9 entstehen ein sehr starker Überdruck und eine hohe Luftgeschwindigkeit. Hinter dem Austritt des Luftführungsrohres 9 entsteht somit eine sehr starke Unterdruckzone, so daß heiße Gase in Richtung der kreisförmigen Pfeile 18 in dieser Zone aus dem Flammrohr 14 angesaugt werden. Bei größeren Mengen kann durch das nach unten verlängerte Flammrohr, das mit der atmosphärischen Luft verbunden ist, mittels der Durchtrittsöffnungen 16 atmosphärische Luft in diese Unterdruckzone einströmen.
Durch die dargestellte Anordnung durchflutet die einströmende Gebläseluft zentrisch zur Mitte hin den Ölnebel über der Düse 2 so stark, daß dieser sich mit der Verbrennungsluft intensiv vermischt.
Infolge des nachgeschalteten Flammrohres wird die Mischeinrichtung von jeglichem Feuerraum unabhängig. Die Gesamtverbrennung findet dabei innerhalb der gesamten Mischeinrichtung gemäß der Erfindung statt, wobei durch die Rückströmung der heißen Verbrennungsgase eine nahezu restlose Verbrennung des Brennstoffes erzeilt wird. Die Flamme brennt von der Flammenwurzel bis zum Austritt vollkommen blau, d.h. mit sehr hoher Temperatur. Wie bereits erwähnt, hat die Mischeinrichtung gegenüber den bisherigen Mischeinrichtungen mit nicht leuchtender oder blauer Flamme den Vorzug, daß vom ersten Augenblick der Zündung an eine blaue, rußfreie Verbrennung stattfindet und daß diese Flamme vom Feuerraum oder seinen Strömungen und seinen unterschiedlichen Temperaturen nicht mehr abhängig ist.
Bei kleinen Leistungen kann, wie bereits dargestellt, in der Flammenzone ein Flammenführungsrohr 17 eingebaut werden, welches bei kleinen Leistungen für eine Verbesserung der Flamme sorgt.
Selbstverständlich kann der Durchmesser des Flammrohres 14 den Erfordernissen der Brennerleistung angepaßt und zumindest im vorderen Teil je nach der Brennerleistung größer oder kleiner gewählt werden.
Es ist auch möglich, die Austrittsöffnung an der Vorderseite zu verjüngen.
Leerseite

Claims

Patentansprüc he i Mischeinrichtung zur Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Heizöl oder Dieselöl, bestehend aus einer Brennstoffdüse, die zentrisch von einer am hinteren Ende geschlossenen, die Zündeinrichtung und den Lichtfühler aufnehmenden Kammer angeordnet ist, der unter Beibehaltung eines Ringspaltes von einem, gegebenenfalls am vorderen Ende verjüngten, Geblöseluftfuhrungsrohr umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere zylindrische, gegebenenfalls verjüngte und die Düse (2) überstehende Ende (7) der Mischkammer auf dem Mantelumfang mit Löchern (11) oder Schlitzen (12) versehen ist und die Mischkammer (3) und das Gebläseluftrohr (9) im Abstand unter Beibehaltung eines ring-oder schlitzfijrmigen Ringspaltes (13) von einem der Mischkammer überstehenden Flammrohr (14) umgeben sind.
2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung zwischen dem Flammrohr (14) und dem vorderen Ende des Gebläseluftführungsrohres (9) durch einen zur Flammenaustrittsöffnung hin konkav ausgebildeten, mit Öffnungen (16) für die atmosphärische Luft norgesehenen Ringsteg (15), erfolgt und dieser Lufteintritt regelbar ist.
3. Mischeinrichtung nuch Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im überstehenden Teil des Flammrohres (14) konzentrisch eine hohizylinderförmige Flammenführung (17) kleineren Durchmessers über dem oberen Ende (7) der Mischkammer (3) angeordnet ist.
4. Mischeinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Flamm- rohres (14) verjüngt ausgebildet ist.
5. Mischeinrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des hinteren geschlossenen Teils der Mischkammer das Düsenrohr (1) und die Düse (2) von einem Luftringspalt (1') von ca. 1 mm umgeben sind.
6. Mischeinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des verjüngten Luftführungsrohres gegenüber dem Winkel der verjüngten Mischkammer kleiner ist.
7. Mischeinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Flamm- rohres (14) je nach der Brennerleistung zumindest im vorderen Bereich größer oder kleiner und gegebenenfalls nach vorne hin verjüngt ist.