DE4009221C2 - Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Brenner dieser Art ist aus der DE 35 32 777 A1 bekannt. Um ohne Beeinträchtigung der Verbrennungsqualität kürzere Flammenlängen zu ermöglichen, ist bei diesem Brenner am Austrittsende des Flammrohres eine Blende vorgesehen, die mehrere Flammenaustrittsschlitze aufweist. Die Blende ist hierbei hülsenförmig gestaltet, wobei deren Wandung wellenartig in die Hülsenmitte eingezogen ist, derart, daß die Hülse an ihrem flammrohrseitigen Ende im wesentlichen den Kreisquerschnitt beibehält und am anderen Ende sternförmig eingeschnürt ist und dabei die Flammenaustrittsschlitze gebildet sind. Durch diese Ausgestaltung ist zwar ein gutes Startverhalten des Brenners sowie eine pulsationsfreie Verbrennung zu bewerkstelligen, der dazu erforderliche Bauaufwand ist jedoch erheblich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brenner der vorgenannten Gattung in der Weise auszubilden, daß bei geringem Bauaufwand eine gute Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches, vor allem auch bereits in der Startphase, in der Brennkammer erreicht und somit der Anteil der Stickoxide in den Abgasen während der gesamten Betriebsdauer des Brenners in einem erheblichen Maße reduziert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Aus der US 35 89 848 ist ein Ölbrenner bekannt, bei dem zur Rückführung von Verbrennungsgasen aus dem Flammenbereich des Brenners in dem Brennerrohr ein umlaufender Prallring eingesetzt ist. Die Verbrennung in der Startphase ist durch den Prallring jedoch nicht zu beeinflussen.

Bei dem Brenner gemäß der Erfindung bildet sich bereits in der Startphase eine stabile blaubrennende Flamme aus, so daß stets eine schadstoffarme Verbrennung gegeben ist. Die Einschnürung wirkt nämlich gewissermaßen als Bremse für die Flamme, durch die diese in das Innere der Brennkammer abgelenkt wird. Dadurch entsteht ein Wirbel, durch den eine Rückführung der Flamme und/oder der Verbrennungsgase und damit ein guter Ausbrand bewerkstelligt werden. Außerdem werden durch den Wirbel die Schwingungen der Flamme gebrochen, so daß die Betriebsgeräusche des Brenners vor allem auch bei einem Kaltstart in einem erheblichen Maße gemindert werden.

Ferner ist von Vorteil, daß in der Brennkammer die Flammenbildung durch Einbauten nicht beeinträchtigt wird. Vielmehr wird durch die vorgesehene Einschnürung, für die der Bauaufwand äußerst gering ist und durch die die Stabilität des Brennerrohres gesteigert wird, die Brennerflamme stabilisiert. Irgendwelche Bauteile sind demnach, um eine optimale Verbrennung zu erzielen, nicht aufzuheizen, so daß bereits in der Startphase eine stabile blaubrennende Flamme und damit eine schadstoffarme Verbrennung gegeben ist. Und da somit auch keine Einbauten und Halterungen umspült werden, arbeitet der erfindungsgemäß ausgebildete Brenner äußerst geräuscharm. Durch die Ausgestaltung des Brennerrohres wird außerdem nicht nur bezüglich der Verbrennungsqualität eine weitgehende Kesselbrennkammer-Unabhängigkeit erreicht, sondern es werden auch mit nahezu jedem bekannten Brenner äußerst günstige Stickoxidwerte erzielt. Diese können nämlich ohne Schwierigkeiten leicht nachgerüstet werden, so daß kurzfristig die durch Heizungen gegebenen Abgasbelastungen gemindert werden können.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Brenners dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt

Fig. 1 den Brenner mit einer in dessen Brennerrohr eingearbeiteten Einschnürung in einem Längsschnitt und

Fig. 2 die bei dem Brenner nach Fig. 1 vorgesehene Einschnürung in einer vergrößerten Darstellung.

Der in der Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Brenner dient zur stöchiometrischen Verbrennung eines flüssigen Brennstoffes und besteht im wesentlichen aus einem Brennerrohr 11 und einer Zerstäuberdüse 12, der über eine mit einem Filter 17 versehene Brennstoffleitung 15 mittels einer in dieser eingesetzten Pumpe 16 aus einem Vorratsbehälter 14 der Brennstoff zugeführt wird. Die Zerstäuberdüse 12, der eine Zündelektrode 18 oder eine Zündkerze zugeordnet ist, ist von einer Luftzuführungsleitung 13 umgeben, in der die von einem Ventilator 19 geförderte Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Luftzuführungsleitung 13 ist hierbei durch eine Verlängerung des Brennerrohres 11 gebildet, die mittels eines Flansches 5 an der Wand 4 eines Heizkessels 2 befestigt ist, so daß das Brennerrohr 11 in dessen Kesselraum 3 hineinragt.

Zwischen dem Brennerrohr 11 und dem Luftzuführungsrohr 13 ist eine Blende 21 eingesetzt, die zentrisch mit einer Blendenöffnung 22 versehen ist. Auf diese Weise ist in dem Brennerrohr 11 eine Brennkammer 20 geschaffen, in der der eingebrachte Brennstoff verbrannt wird und aus dessen Brennkammeröffnung 23 die Flamme austritt.

Um das Kaltstartverhalten des Brenners 1 zu verbessern und um die Betriebsgeräusche zu senken, ist in das Brennerrohr 11 des Brenners 1 im vorderen Bereich der Brennkammer 20 eine umlaufende Einschnürung 31 eingearbeitet, die durch eine eingerollte Sicke 32 gebildet ist. Die Einschnürung 31 sollte hierbei in einem Abstand s vor der Brennkammeröffnung 23 angeordnet sein, der etwa 1/3 der Länge l der Brennkammer 20 entspricht. Außerdem sollte die Einschnürung 31, deren Höhe h mindestens etwa der Wandstärke des Brennerrohres 11 entsprechen sollte, in dem in die Brennkammer 20 ragenden Bereich einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen, und die Übergänge 33 zwischen der Einschnürung 31 und dem Brennerrohr 11 sollten konkav, deren Spitze 34 dagegen konvex gekrümmt sein.

Die Einschnürung 31, durch die die Stabilität des Brennerrohres 11 gesteigert wird, wirkt insbesondere in der Startphase als Bremse, da durch diese die Flamme in das Innere der Brennkammer 20 abgelenkt wird und somit ein Wirbel entsteht und in der Brennkammer 20 dadurch eine Reduktionszone, in der ein guter Ausbrand gegeben ist, gebildet ist. Außerdem werden durch diesen Wirbel die Schwingungen der Flamme gebrochen, so daß die Betriebsgeräusche des Brenners 1 vor allem auch bei einem Kaltstart gemindert werden.

Claims (5)

1. Brenner zur stöchiometrischen Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes, bestehend aus einer Zerstäuberdüse (12), der über eine Brennstoffleitung (15) der Brennstoff zuführbar ist, einer die Zerstäuberdüse (12) umgebenden Luftzuführungsleitung (13) für die von einem Ventilator (19) der Zerstäuberdüse (12) zuzuführende Verbrennungsluft und einer durch ein in einen Kesselraum (3) ragendes Brennerrohr (11) gebildeten Brennkammer (20), die im hinteren düsenseitigen Bereich mit einer Stauscheibe oder einer Blende (21) und im vorderen Bereich mit einer in die Brennkammer (20) ragenden Einrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als umlaufend ausgebildete Einschnürung (31) ausgebildet ist, die durch eine in das Brennerrohr (11) eingerollte Sicke (32) gebildet und die in einem Abstand (s) vor der stromabwärtigen Brennkammeröffnung (23) angeordnet ist, der etwa 1/3 der Länge (l) der Brennkammer (20) entspricht.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung (31) in dem in die Brennkammer (20) ragenden Bereich einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder beide Übergänge (33) zwischen der Einschnürung (31) und dem Brennerrohr (11) konkav gekrümmt ausgebildet sind.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (34) der Einschnürung (31) konvex gekrümmt ausgebildet ist.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) der Einschnürung (31) mindestens etwa der Wandstärke des Brennerrohres (11) entspricht.