DE3815311A1 - Mischeinrichtung fuer oelbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für Öl­ brenner, bestehend aus einem Mischrohr als Durchlaß für die Ver­ brennungsluft, das sich an seinem vorderen Ende konisch verjüngt, und aus einer im Mischrohr im Bereich der konischen Verjüngung angeordneten Stauscheibe, die am zentralen Düsenstock befestigt ist und mit diesem axial im Mischrohr verschiebbar ist, wobei die Stauscheibe aus einer kreisförmigen Scheibe mit einer zentralen Öffnung zur Einführung des Brennstoffs und eines ersten Teils der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum, mit radialen Schräg­ schlitzen zur tangentialen Einführung eines zweiten Teils der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum, und aus einem stirnsei­ tig zum Verbrennungsraum weisenden Ring an ihrem Außenumfang be­ steht, zwischen dem und der Innenwand des Mischrohrs ein dritter Teil der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum einleitbar ist.

Einen solchen Aufbau weisen praktisch alle heute in Ölbrennern verwendeten Mischeinrichtungen auf. Die Anordnung der Stauscheibe im Verbrennungsluftstrom dient dem Zweck, im Bereich der Flamme eine gute Durchmischung von Brennstoff und Luft und damit eine möglichst vollkommene Verbrennung des Brennstoffs zu erreichen. Diese Durchmischung wird einerseits durch den tangen­ tial durch die radialen Schrägschlitze eingeführten Verbrennungs­ luftanteil und andererseits durch einen sich hinter der Stau­ scheibe ausbildenden Unterdruck gefördert, durch den Verbrennungs­ gase und darin noch enthaltene unverbrannte Brennstoffteilchen zur Flammenwurzel zurückgeführt werden.

Die verschiebbare Anordnung des Düsenstocks mit der Stauscheibe ist deshalb erforderlich, weil die Brenner in der Regel für einen Leistungsbereich ausgelegt werden und erst bei der Installation die Einstellung auf die bereitzustellende Wärme­ leistung und die jeweilige Kesselausbildung erfolgt, d. h. es wird die für die geforderte Wärmeleistung benötigte Brennstoffdüse eingebaut und dementsprechend durch Verschieben des Düsenstocks die entsprechende Luftmenge eingestellt, die den Zwischenraum zwischen dem Stauscheibenring und dem Mischrohr durchströmen muß.

Diese Mischeinrichtung hat sich in der Praxis bewährt, jedoch hat sich gezeigt, daß mit der beschriebenen herkömmlichen Bauart die neueren strengen Forderungen hinsichtlich der Schad­ stoffbegrenzung der Abgase nur mit geringem Sicherheitsabstand erfüllbar sind.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine Mischeinrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszuge­ stalten, daß die Schadstoffe im Abgas, insbesondere der NO _x - Gehalt, wesentlich vermindert werden und der feuerungstechnische Wirkungsgrad verbessert wird.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in geringem Abstand hinter der kreisförmigen Scheibe eine im Durchmesser kleinere Abdeckscheibe angeordnet ist, die eine zentrale Öffnung besitzt, deren Durchmesser kleiner als der der ersten kreisförmigen Scheibe ist, und die auf ihrer Rückseite vom Düsenkopf verschlossen ist, daß nahe dem äußeren Umfang in der kreisförmigen Scheibe mehrere Durchlässe angebracht sind, und daß Drallerzeuger zur Verdrallung des Verbrennungsluftanteils vorgesehen sind, der zwischen dem Mischrohr und dem Ring der Stauscheibe in den Verbrennungsraum eintritt.

Durch die Ausbildung und Anordnung der Abdeckscheibe wird zweierlei erreicht. Einerseits wird dadurch, daß ihre zen­ trale Öffnung auf der Rückseite durch den Düsenkopf verschlossen ist, ein Eintreten des ersten Verbrennungsluftanteils in den Verbrennungsraum in axialer Richtung unterbunden. Es verbleibt für den ersten Verbrennungsluftanteil nur der Weg durch den Zwi­ schenraum zwischen den beiden Scheiben und die zentrale Öffnung in der Stauscheibe. Der erste Verbrennungsluftanteil wird dadurch stark verringert, so daß im Bereich der Flammenwurzel ein erhöh­ ter Luftmangel herrscht. Dies bedeutet an dieser Stelle eine ge­ ringere Temperatur der Flamme und dadurch eine Senkung der NO _x - Emission. Da der erste Verbrennungsluftanteil radial zwischen Stau- und Abdeckscheibe zuströmt, wird andererseits verhindert, daß sich als Folge der unterstöchiometrischen Verbrennung im zen­ tralen Bereich der Stauscheibe Koks ansetzen kann.

Die Durchlässe nahe dem Umfang der Stauscheibe sind er­ forderlich, um auch im äußeren Bereich der Stauscheibe eine Ver­ schmutzung zu verringern, und um dort wegen des fehlenden zentra­ len Axialimpulses die Mischleistung zu verbessern.

Die Verdrallung des dritten Verbrennungsluftanteils schließlich sorgt dafür, daß die Rückströmung verstärkt und da­ durch die Durchmischung von Luft und Brennstoff verbessert wird, und daß außen soviel mehr Luft zugeführt wird, daß der im Bereich der Flammenwurzel vorhandene Luftmangel im hinteren Teil der Flamme kompensiert wird und somit die Verbrennung insgesamt leicht überstöchiometrisch abläuft.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden als Drallerzeuger die normalerweise innen im Mischrohr angebrachten, nach innen weisenden Flügel verwendet, die als Führung für den Ring der Stauscheibe dienen und für die Funktion als Drallerzeu­ ger schraubenförmig verwunden werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung des vorderen Be­ reichs einer Mischeinrichtung und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Rückseite der Stau­ scheibe in Fig. 1.

Die Mischeinrichtung besteht in üblicher Weise aus einem Mischrohr 1, das an seinem vorderen Ende konisch verjüngt ist, und aus einer Stauscheibe 2, die aus einer kreisförmigen Scheibe 3 und einem an deren Umfang integral angebrachten Ring 4 besteht. In der Scheibe 3 befindet sich eine zentrale Öffnung 5, durch die der Brennstoff und ein erster Verbrennungsluftanteil in den Verbrennungsraum geleitet wird. In der Scheibe 3 sind vier radiale Schrägschlitze 6 vorgesehen, durch die tangential ein zweiter Teil der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum ein­ führbar ist. Ein dritter Teil der Verbrennungsluft schließlich strömt durch den Zwischenraum zwischen dem konischen Bereich des Mischrohrs 1 und dem Ring 4 der Stauscheibe 2 in den Verbren­ nungsraum. Die Stauscheibe 2 ist über Haltearme 7 am Düsenstock 8 befestigt, wobei der Düsenstock 8 mit der Stauscheibe 2 in axia­ ler Richtung verschiebbar ist, wodurch die Größe des Zwischen­ raums zwischen dem Mischrohr 1 und dem Ring 4 veränderbar ist. Der Ring 4 wird dabei durch Flügel 9 geführt, die aus radial von der Innenwand des Mischrohrs 1 nach innen ragenden Blechen beste­ hen.

Auf der Rückseite der Scheibe 3 ist in geringem Abstand eine Abdeckscheibe 10, z. B. mittels dreier Arme 11 (Fig. 2) befestigt. Die Scheibe 10 besitzt einen wesentlich geringeren Durchmesser als die Scheibe 3, und auch ihre zentrale Öffnung 12 ist wesentlich kleiner als die Öffnung 5 in der Scheibe 3. Der Kopf der Brennerlanze 8 liegt an der Rückseite der Öffnung 12 an, so daß diese praktisch verschlossen ist. Somit ist dem ersten Verbrennungsluftanteil der Weg in axialer Richtung durch die Öffnung 5 versperrt. Statt dessen muß dieser Verbrennungsluftan­ teil durch den schmalen Zwischenraum 13 zwischen den Scheiben 10 und 3 zur Öffnung 5 strömen und ist dadurch erheblich kleiner als wenn die Abdeckscheibe 10 fehlen würde, so daß an der Flammenwur­ zel hinter der Scheibe 3 ein erheblicher Luftmangel vorhanden ist. Dadurch, daß der erste Verbrennungsluftanteil durch den schmalen Zwischenraum 13 zwischen den beiden Scheiben 10 und 3, der beispielsweise nur etwa 2 mm groß ist, strömen muß, verläuft diese Strömung in radialer Richtung, so daß verhindert wird, daß sich als Folge der unterstöchiometrischen Verbrennung im zen­ tralen Bereich der Stauscheibe Koks ansetzen kann.

Nahe dem Umfang der Scheibe 3 sind vier Durchlässe 14 vorgesehen, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einfache Bohrungen sind, die jeweils um 90° gegeneinander versetzt sind. Die Durchlässe 14 können jedoch auch andere Abmessungen und For­ men haben, und es können gegebenenfalls auch mehr als vier Durch­ lässe vorhanden sein. Diese Durchlässe sorgen dafür, daß auch im äußeren Bereich der Stauscheibe eine Verschmutzung verringert wird, und daß dort eine axiale Luftströmung erfolgt, die im Um­ fangsbereich wegen des fehlenden zentralen Axialimpulses die Mischleistung verbessert und auch im äußeren Bereich der Stau­ scheibe die Verschmutzung verringert.

Während normalerweise bei solchen Mischeinrichtungen der außen an der Stauscheibe vorbeigeführte dritte Verbrennungs­ luftanteil unverdrallt in den Verbrennungsraum eintritt, sieht die Erfindung Drallerzeuger vor, für die die vorhandenen Füh­ rungsflügel 9 ausgenutzt werden können, indem sie schraubenförmig verwunden werden. Durch die Verdrallung wird durch Erhöhung des Unterdrucks die Rückströmung verstärkt, so daß die Durchmischung von Luft und Brennstoff verbessert wird und auch nicht verbrannte Brennstoffteilchen in erhöhtem Maße wieder in den Verbrennungs­ prozeß zurückgeführt werden. Zugleich wird die Menge des dritten Verbrennungsluftanteils so eingestellt, daß im hinteren Bereich der Flamme Luftüberschuß herrscht und damit der Luftmangel im Be­ reich der Flammenwurzel kompensiert wird, so daß insgesamt die Verbrennung überstöchiometrisch abläuft.

Claims (3)

1. Mischeinrichtung für Ölbrenner, bestehend aus einem Mischrohr als Durchlaß für die Verbrennungsluft, das sich an sei­ nem vorderen Ende konisch verjüngt, und aus einer im Mischrohr im Bereich der konischen Verjüngung angeordneten Stauscheibe, die am zentralen Düsenstock befestigt und mit diesem axial im Mischrohr verschiebbar ist, wobei die Stauscheibe aus einer kreisförmigen Scheibe mit einer zentralen Öffnung zur Einführung des Brenn­ stoffs und eines ersten Teils der Verbrennungsluft in den Ver­ brennungsraum, mit radialen Schrägschlitzen zur tangentialen Ein­ führung eines zweiten Teils der Verbrennungsluft in den Verbren­ nungsraum, und aus einem stirnseitig zum Verbrennungsraum weisen­ den Ring an ihrem Außenumfang besteht, zwischen dem und der In­ nenwand des Mischrohrs ein dritter Teil der Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in geringem Abstand hinter der kreisförmigen Scheibe (3) eine im Durchmesser kleinere Abdeckscheibe (10) angeordnet ist, die eine zentrale Öffnung (12) besitzt, deren Durchmesser kleiner als der der ersten kreisförmigen Scheibe (3) ist, und die auf ihrer Rück­ seite vom Düsenkopf verschlossen ist, daß nahe dem äußeren Umfang in der ersten kreisförmigen Scheibe (3) mehrere Durchlässe (14) angebracht sind, und daß Drallerzeuger (9) zur Verdrallung des Verbrennungsluftanteils vorgesehen sind, der zwischen dem Misch­ rohr (1) und dem Ring (4) der Stauscheibe (2) in den Verbren­ nungsraum tritt.

2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchlässe (14) nahe dem Umfang der ersten Scheibe (3) gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.

3. Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Drallerzeuger im Mischrohr (1) ange­ brachte, nach innen weisende schraubenförmig verwundene Flügel (9) verwendet sind, die als Führung für den Ring (4) der Stau­ scheibe (2) dienen.