DE2828319A1 - Liquid fuel burner - utilises air cyclone in mixing and atomising chamber for drawing in fuel - Google Patents
Liquid fuel burner - utilises air cyclone in mixing and atomising chamber for drawing in fuelInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Betrieb eines Brenners ohne BrennstoffpumpeMethod for operating a burner without a fuel pump
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners im Bereiche stöchiometrischer Verbrennung, bei dem flüssiger Brennstoff und Verbrennungsluft in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis in einer Misch- und Zerstäubungskammer zusammengeführt werden, wobei aufgrund der Luftführuny und -dosierung dort ein Unterdruck herstellbar ist, mit dessen Hilfe Brennstoff in die genannte Kammer eingesaugt wird. Die-Erfindung bezieht sich ferner auf eine Brenneranordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a burner in the area of stoichiometric combustion, in which liquid fuel and combustion air in a substantially constant ratio in a mixing and atomizing chamber are brought together, with a negative pressure there due to the air guidance and metering can be produced, with the aid of which fuel is sucked into said chamber. The invention also relates to a burner assembly for performing the Procedure.
Es ist eine Brennerkonstruktion bekannt (niepenberg, Industrie-Olfeuerungen, Verlag Gustav Kopf 8 Co, Stuttgart, 2. Aufl. 1973), bei dem eine zweistufige Luftzufuhr zum bl angewandt ist. Das öl gelangt durch Anwendung einer Injektorkonstruktion an einer Stelle mit Unterdruck in den zentralen Luftstrom, wird also durch die Luft angesaugt. Mit der zeitlich zugeführten Luftmenge kann gleichzeitig die angesaugte ölmenge varriert werden. Nach der genannten Literaturangabe läßt sich auch über einen bestimmten Brennerregelbereich das Verhältnis von öl zu Luft konstant ha1tn.A burner construction is known (niepenberg, industrial oil firing, Verlag Gustav Kopf 8 Co, Stuttgart, 2nd edition 1973), in which a two-stage air supply is applied to the bl. The oil arrives using an injector design at a point with negative pressure in the central air flow, that is, through the air sucked in. With the amount of air supplied over time, the amount of air that is sucked in can simultaneously amount of oil can be varied. According to the cited literature, it can also be said about keep the ratio of oil to air constant within a certain burner control range.
Bei dem bekannten Brenner wird nach dem Venturi-System durch die Luftführung ein Unterdruck erzeugt, in dessen Bereich der angesaugte Brennstoff eingelassen wird.In the case of the known burner, the air duct is based on the Venturi system a negative pressure is generated in which Area of sucked fuel is admitted.
Soweit aus der Literatur ersichtlich, muß der Brennstoff über eine Injektorkonstruktion herangeführt werden. Durch die hohe Luftgeschwindigkeit, die im Bereich der Düsenmündung stattfindet, verteilt sich die Verbrennung auf eine relativ lange Strecke, während in vielen Fällen die Verbrennung auf einem relativ kleinen Raum stattfinden soll.As far as can be seen from the literature, the fuel must have a Injector construction are introduced. Due to the high air speed that takes place in the area of the nozzle mouth, the combustion is distributed over one relatively long distance, while in many cases the combustion on a relatively small space should take place.
Es stellt sich demnach die Aufgabe, einen Brenner der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß von der Konstruktion her keine Zerstäubungsdüse für den Brennstoff erforderlich ist, wobei trotzdem eine im wesentlichen stöchiometrische Verbrennung möglich ist. Die Verbrennung soll in einem relativ kleinen Raum stattfinden. Vernebelung und Vergasung müssen deshalb unter weitgehender Zerschlagung der Brennstoffteilchen in einem begrenzbaren Volumen stattfinden, so daß sich möglichst eine blaue Flamme ausbildet. Die dazu erforderliche Energie soll möglichst gering sein.It is therefore the task of a burner of the type described above Kind to the effect that no atomizing nozzle in terms of construction is required for the fuel, although a substantially stoichiometric Burning is possible. The combustion should take place in a relatively small room. Nebulization and gasification must therefore largely break up the fuel particles take place in a limited volume, so that a blue flame is possible trains. The energy required for this should be as low as possible.
Außerdem sollen Regelungsmöglichkeiten für den Betrieb des Brenners gegeben sein.In addition, there should be control options for the operation of the burner be given.
Diese Aufgaben werden bei Anwendung eines Verfahrens zum Betrieb eines Brenners gelöst, bei dem die Luft so geführt ist, daß sie innerhalb der Misch- und Zerstäubungskammer einen Zyklon ausbildet und bei dem der Brennstoff im Bereich der Achse des Zyklons eingeleitet wird.These tasks are performed when applying a procedure to the Operation of a burner solved in which the air is guided so that it is within the mixing and atomizing chamber forms a cyclone and in which the fuel is initiated in the area of the axis of the cyclone.
Unter "Zyklon" soll hierbei eine Luftbewegung verstanden werden, die kreisförmig ist, wobei aufgrund der Fliehkräfte eine geringfügige Luftverdichtung zum Rand der Mischkammer hin erfolgt. Aufgrund dieser Luftführung ergibt sich überraschenderweise ein Unterdruck im Inneren des Zyklons, der dazu benutzt werden kann, den Brennstoff anzusaugen. Der Brenner benötigt demnach keine Brennstoffpumpe. Dazu ist lediglich erforderlich, daß der Brennstoff im Bereich der Achse des Zyklons eingeleitet wird, da her der Unterdruck erfahrungsgemäß seinen Höchstwert erreicht."Cyclone" is to be understood here as an air movement which is circular, with a slight air compression due to centrifugal forces takes place towards the edge of the mixing chamber. Surprisingly, this air flow results a negative pressure inside the cyclone, which can be used to feed the fuel suck in. The burner therefore does not need a fuel pump. This is just it is necessary that the fuel is introduced in the area of the axis of the cyclone, therefore experience has shown that the negative pressure reaches its maximum value.
Der eingeführte Brennstoff, der vorzugsweise in einem kompakten STrahl, jedoch auch leicht zerstäubt zugeführt werden kann, wird durch die Turbulenzen innerhalb der Luftbewegung sofort zerrissen und in feinste Teilchen aufgeteilt und bei entsprechenden Temperaturverhältnissen rußfrei verbrannt. Vorteilhaft ist dabei, wenn der Brennstoff im wesentlichen als kompakter Strahl mit einem Strahldurchmesser von 0,5 bis 2,0 mm zugeleitet wird. Dabei sei der in der Misch- und Zerstäubungskammer erzeugbare Unterdruck im Bereich des Düseneinlasses zwischen - 0,03 und - 0,15 bar gelegen.The imported fuel, preferably in a compact jet, However, it can also be supplied in a slightly atomized form, due to the turbulence within the movement of air immediately torn and divided into the finest particles and burned soot-free under appropriate temperature conditions. Is beneficial when the fuel is essentially as a compact jet with a jet diameter from 0.5 to 2.0 mm is fed. Here is the one in the mixing and atomizing chamber Negative pressure that can be generated in the area of the nozzle inlet between - 0.03 and - 0.15 bar located.
Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Brennstoffstrahlachse der Relativgeschwindigkeit des Luftstromes bei Eintritt in die Mischkammer etwa zwischen 40 und 250 m/sec. beträgt. Dabei wird diese Geschwindigkeit allerdings nicht direkt gemessen, sondern aufgrund von Messungen der Größen QXA aus der nachfolgenden Gleichung ermittelt: Q v = Geschwindigkeit Q = Menge an Luft in der Zeiteinheit; A = Querschnittsfläche Unter einer "stöchiometrischen Verbrennung im Sinne der Erfindung wird eine solche verstanden, bei der weder Ruß (gemessen nach BACHARACH; Rußzahl 0), noch ein nennenswerter Sauerstoffanteil der Verbrennungsgase auftritt (Sauerstoffgehalt in der Größenordnung 0,o1 bis 0,1 %). Je nach den Erfordernissen kann das Brennverfahren auch unter- oder überstöchiometrisch durchgeführt werden, ohne daß es zur Rußbildung kommt.It has also proven to be advantageous if the speed component perpendicular to the fuel jet axis of the relative speed of the air flow Entry into the mixing chamber between about 40 and 250 m / sec. amounts to. It will however, this speed is not measured directly, but based on measurements of the quantities QXA determined from the following equation: Q v = speed Q = amount of air in the unit of time; A = cross-sectional area under a "stoichiometric" Combustion within the meaning of the invention is understood to be one in which neither Soot (measured according to BACHARACH; soot number 0), still a significant proportion of oxygen the combustion gases occur (oxygen content in the order of 0.1 to 0.1 %). Depending on the requirements, the combustion process can also be under or over stoichiometric can be carried out without the formation of soot.
Unter "flüssigen Brennstoffen" werden insbesondere Heizöle verstanden. Hierbei kann es sich um Heizöle EL, L oder S handeln. Die entsprechenden Viskositätswerte sind gemäß DIN festgelegt. Bei den ölen sinkt die Viskosität mit Erwärmung stark ab, so daß u. U. aus einem schweren Heizöl durch Erwärmung ein solches mit Viskositätseigenschaften eines mittelschweren Heizöles werden kann. Es eignen sich zur Verbrennung jedoch auch andere Stoffe, wie Alkohole, niedrig siedende Aliphate oder Aromate Vorzugsweise wird bei der Durchführung des Verfahrens die gesamte Verbrennungsluft auch als Zerstäubungsmedium eingesetzt, um deren Energiegehalt möglichst voll- ständig zu nutzen. Damit läßtwauch erreichen, daß nur ein relativ geringer Luftdruck für die einströmende Verbrennungsluft eingehalten werden muß. Als weiterer, bedeutender Vorteil ist anzusehen, daß die Brennstoffteilchen mit der Luft völlig homogen durchmischt sind und damit eine sehr kurze Ausbrennzeit erreicht wird."Liquid fuels" are understood to mean, in particular, heating oils. These can be EL, L or S heating oils. The corresponding viscosity values are specified in accordance with DIN. In the case of oils, the viscosity drops sharply with heating, so that, under certain circumstances, a heavy fuel oil can be turned into one with the viscosity properties of a medium-heavy fuel oil through heating. However, other substances such as alcohols, low-boiling aliphatics or aromatics are also suitable for combustion. to use constantly. This makes it possible to achieve that only a relatively low air pressure has to be maintained for the incoming combustion air. Another important advantage is that the fuel particles are mixed completely homogeneously with the air and thus a very short burnout time is achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhih, daß über weite Lastbereiche stöchiometrisch eine Verbrennung durchgeführt werden kann. Die Steuerung der Leistung kann dabei einfach dadurch durchgeführt werden, daß die zeitlich zugeführteVerbrennungsluftmenge durch Steuerung der Antriebsleistung des zugehörigen Ventilators verändert wird. Damit kann dem Verfahren eine sehr einfache Regelmöglichkeit zugrundegelegt werden.The method according to the invention further enables that over a wide area Stoichiometric load ranges a combustion can be carried out. The control The performance can be carried out simply by adjusting the amount of combustion air supplied over time is changed by controlling the drive power of the associated fan. This means that the method can be based on a very simple control option.
Die Brenner anordnung zur Durchführung des Verfahrens besitzt eine Eintrittsöffnung, der eine von einem Mantel umschlossene Misch- und Zerstäubungskammer nachgeordnet ist, in die der Brennstoffstrahl gelangt. Sie besitzt weiterhinY-ine oeffnung, durch die die Verbrennungsluft der Misch- und Zerstäubungskammer zuführbar ist. Diese Merkmale finden sich auch bei dem eingangs genannten Stand der Technik.The burner arrangement for carrying out the method has an inlet opening, which is followed by a mixing and atomizing chamber enclosed by a jacket, into which the fuel jet arrives. It also has a Y-ine opening through which the combustion air can be fed to the mixing and atomizing chamber. These features can also be found in the prior art mentioned at the beginning.
Die Brenneranordnung gemäß Erfindung unterscheidet sich von dem Stand der TEchnik dahingehend, daß die öffnung bzw. die öffnungen zur Zuführung der Verbrennungsluft in den Mantel der Misch- und Zerstäubungskammer eingearbeitet sind und eine Luftführung gestatten, bei der ein Zyklon innerhalb der Misch- und Zerstäubungskammer ausgebildet wird, und daß die Eintrittsöffnung für den Brennstoff zentrisch an der Stirnseite der Kammer angeordnet ist.The burner arrangement according to the invention differs from the prior art technology to the effect that the opening or openings for supplying the combustion air in the jacket of the mixing and atomizing chamber are incorporated and an air duct allow a cyclone to be formed within the mixing and atomizing chamber is, and that the inlet opening for the fuel centrally on the end face the chamber is arranged.
Ublicherweise wird die Luftführung zur Erzeugung eines Zyklons dadurch ermöglicht, daß die Zuführungsöffnungen schräg eingeschnitten sind, eo daß ein Zuluftstrom tangential zu einem imaginären Kreis innerhalb der Mischkammer erfolgt und den Mischkammer-Inhalt in eine Drehung versetzt. Es ist jedoch auch möglich, entsprechend gestaltete Luftleitbleche oder Prallkörper zu verwenden, die den gleichen Effekt hervorrufen. Die Eintrittsöffnung für den Brennstoff ist Hzentri8chN angeordnet; diese Wortwahl beinhaltet auch, daß von der exakten Zentrums lage abgewichen werden kann oder daß auch mehrere Offnungen vorzusehen sind. Wesentlich ist, daß der Brennstoff im Bereich des stärksten Unterdruckes zugeführt wird, um eine möglichst exakte hohe Fließgeschwindigkeit einhalten zu können.Usually the air flow to generate a cyclone is thereby used enables the supply openings to be inclined, eo that a supply air flow takes place tangential to an imaginary circle within the mixing chamber and the mixing chamber contents put in a rotation. However, it is also possible to use appropriately designed air baffles or to use impact bodies that produce the same effect. The entrance opening Hzentri8chN is arranged for the fuel; this choice of words also implies that it is possible to deviate from the exact center position or that several openings are also possible are to be provided. It is essential that the fuel is in the area of the greatest negative pressure is supplied in order to maintain a high flow rate that is as exact as possible can.
Vorzugsweise besitzt der Mantel der Misch- und Zerstäubungskazimer eine zylindrische Innenwand, bei der über Umfang und Länge verteilt einzelne Bohrungen oder Schlitze als öffnungen vorgesehen sind, wobei über den Umfang des Mantels verteilt in rotationssymmetrischer Anordnung drei bis zwanzig, vorzugsweise zwölf Bohrungen oder Schlitze verteilt sind.The jacket preferably has the mixing and atomizing chamber a cylindrical inner wall in which Distributed over the circumference and length individual bores or slots are provided as openings, with over the circumference of the jacket distributed in a rotationally symmetrical arrangement three to twenty, preferably twelve holes or slots are distributed.
Die Misch- und Zerstäubungskammer mündet entweder direkt in den zu erwärmenden Raum eines Heizkessels oder in einen von einem Brennermantel umgebenen Raum. In beiden Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die lichte Weite der Misch- und Zerstäubungskammer von den Brennstoffdüsen bzw. von der Brennstoffdüse bis zum Übergang in die Verbrennungskammer querschnittsgleich ist. Da der Brennstoff nicht zerstäubt, sondern vorzugsweise in einem kompakten Strahl zugeleitet wird, steht er unter nicht allzuhohem Druck. Er kann in einfacher Weise ein- und ausgeschaltet werden durch eine die Eintrittsöffnung schließende und öffnende, elektrisch zu betätigende Ventilnadel.The mixing and atomizing chamber either opens directly into the warming room of a boiler or in one surrounded by a burner jacket Space. In both cases it has proven to be advantageous if the clear width the mixing and atomizing chamber from the fuel nozzles or from the fuel nozzle is of the same cross-section until the transition into the combustion chamber. Because the fuel not atomized, but preferably supplied in a compact jet, he is not under too much pressure. It can be switched on and off in a simple manner are electrically operated by means of an electrically operated one that closes and opens the inlet opening Valve needle.
Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine Brenneranordnung gemäß Erfindung; Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II ... II; Figur 3 in vergrößerter Darstellung die eigentliche Mischkammer mit dem Verschluß.The following is based on an embodiment shown in the drawing the invention explained in more detail. The figures in the drawing show: figure 1 shows a burner arrangement according to the invention; Figure 2 shows a section along the line II ... II; Figure 3 shows the actual mixing chamber with the enlarged view Closure.
In der Figur list eine Ausführungsform einer Brenneranordnung dargestellt. Der, Brennstoff, üblicherweise Heizöl EL mit einer Viskosität von' 5 cSt bei 20 C, wird von einem Vorratsbehälter 31 über eine Leitung 32 dem eigentlichen Brenner zugeführt. Zwischen Vorratsbehälter und Brenner ist ein Schwimmerregler 33 eingebaut, der für einen stet8 gleichen Druck zwischen Brenner-Brennstoffeintritt und Niveau des Schwimmerreglers 33 sorgt. Damit ist für die Proportionalität zwischen Unterdruck und Menge an Brennstoff in der Zeiteinheit gesorgt. Die Leitung 32 endet in einer Bohrung 34, die in einem Ankergehäuse £4 endet.In the figure, an embodiment of a burner arrangement is shown. The, fuel, usually Heating oil EL with a viscosity of 5 cSt at 20 ° C. is fed from a storage container 31 via a line 32 to the actual burner. A float regulator 33 is installed between the storage container and the burner, which ensures that the pressure between the burner fuel inlet and the level of the float regulator 33 is constant. This ensures the proportionality between the negative pressure and the amount of fuel in the time unit. The line 32 ends in a bore 34 which ends in an armature housing £ 4.
In dem Ankergehäuse ist beweglich gelagert ein Weicheisenanker 55, der von der Spule 56 in das Ankergehäuse 54 entgegen der Kraft einer Feder 57 hineingezogen werden kann. Der Anker 55 besitzt einen Kragen 58, der die Bewegung des Ankers in das Gehäuse 54 hinein begrenzt. Der Anker läuft auf der der Spule 56 abgewandten Seite in eine Ventilnadel 60 aus, die eine weitere Bohrung 30 öffnet und verschließt. Die Anker-Spulen-Anordnung ist enthalten in einer Gehäuse-Büchsei61, die mit einem zylindrischen Gehäuse 35 verschraubt ist, das von den beiden Grundseiten des Zylinders her zwei unterschiedlich große, zylindrische Bohrungen aufweist, düe über die Bohrung 30 miteinander in Verbindung stehen. In der einen dieser Bohrungen im Inneren des Ankergehäuses 54 bewegt sich der Weicheisenkren 55; die andere ist die Misch- und Zerstäubungskammer 43.A soft iron armature 55 is movably mounted in the armature housing, which is drawn into the armature housing 54 by the coil 56 against the force of a spring 57 can be. The armature 55 has a collar 58, the movement of the armature in the housing 54 bounded into it. The armature runs on the one facing away from the coil 56 page into a valve needle 60, which opens and closes another bore 30. The armature-coil arrangement is contained in a housing bushing 61, which is equipped with a cylindrical housing 35 is screwed, from the two base sides of the cylinder has two cylindrical bores of different sizes, düe over the bore 30 are in communication with each other. In one of these holes inside the Armature housing 54 moves the soft iron wrench 55; the other is the mixed and Atomization chamber 43.
Das Gehäuse 35 ist eingebettet in eine Stirnwand 51, die Teil des Brennergehäuses ist.The housing 35 is embedded in an end wall 51, which is part of the Burner housing is.
Um einen möglichst gleichmäßigen Fluß des Brennstoffes durch Vergleichmäßigung der Viskosität zu erreichen, ist in den Vorratsbehälter 31 eine Tankheizung 50 eingebaut. Diese kann entweder über einen gesonderten Stromkreis oder über einen Wärmeaustausch mit dem Zentralheizungskessel-Austauscher beheizt werden. Selbstverständlich kann eine solche zusätzliche Heizung bei Vorliegen entsprechender Betriebsbedingungen auch entfallen.In order to achieve the most uniform possible flow of the fuel through equalization To achieve the viscosity, a tank heater 50 is built into the reservoir 31. This can either be via a separate circuit or via a heat exchange can be heated with the central heating boiler exchanger. Of course you can such additional heating when the appropriate operating conditions are present also omitted.
Über einen in die Stirnwand 52 eingearbeiteten ringförmigen Luftkanal 36 mit Anschlußstutzen 37 wird über eine Luftleitung Luft herangeführt. Der Kanal besitzt ferner ein gewichtsbelastetes Ventil 38, mit dessen Hilfe verhindert wird, daß bei ausgeschalteter Brenneranordnung durch die Luftleitung Luft in die Brennkammer eintritt und diese abkühlt. Die Zuluftleitung besitzt ferner ein Regelventil 39, über das die von einem Luftverdichter 40 angesaugte Luft mit einem Druck von etwa zwischen 0,03 bis 0,3 bar in den Luftkanal 36 eingedrückt wird.Via an annular air duct worked into the end wall 52 36 with connecting piece 37 is over an air line supplied air. The channel also has a weighted valve 38 that prevents it is that when the burner assembly is switched off through the air duct air into the Combustion chamber enters and this cools down. The air supply line also has a control valve 39, through which the air sucked in by an air compressor 40 at a pressure of is pressed approximately between 0.03 to 0.3 bar into the air duct 36.
Der Luftkanal 36 endet in den Luftkanälen 44, die zur Zuführung der Verbrennungsluft zur Misch- und Zerstäubungskammer 43 in den Mantel dieser Kammer eingearbeitet sind. Sie gestatten eine Luftzuführung, bei der eine wirbelförmige Luftbewegen (Zyklon) innerhalb der Kammer 43 ausgebildet ist Zu diesem in der Kammer sich ausbildenden Zyklon ist die Eintrittsöffnung für den Brennstoff, d. h. die Bohrung 30, zentrisch an der Stirnseite der Kammer angeordnet.The air duct 36 ends in the air ducts 44, which are used to supply the Combustion air to the mixing and atomizing chamber 43 in the jacket of this chamber are incorporated. They allow an air supply, with a vortex-shaped Air movement (cyclone) is formed within the chamber 43 to this in the chamber The cyclone that forms is the inlet opening for the fuel, i. H. the Bore 30, arranged centrally on the face of the chamber.
Der Mantel der Kammer 43 besitzt eine zylindrische Innenwandung, wobei insgesamt 12 rotationssymmetrisch verteilte Bohrungen 44 vorhanden sind. Diese Bohrungen sind etwa a = 5 mm von der Austrittsöffnung der Bohrung 30 entfernt, gemessen von einer Projektion des Zentrums der Borhungen 44 auf die Achse der Kammer 43.The jacket of the chamber 43 has a cylindrical inner wall, wherein a total of 12 rotationally symmetrically distributed bores 44 are present. These holes are about a = 5 mm from the outlet opening of the bore 30, measured from a projection of the center of the boreholes 44 on the axis of the Chamber 43.
Wesentlich ist, daß die Bohrungen 44 so liegen, daß die Luft bei Eintritt in die Mischkammer in einem Winkel von 10 bis 600 in Abweichung von der Normalen-Richtung geführt ist. Die Luft wird demnach tangential an die Peripherie eines innerhalb der Mischkammer 43 gedachten Kreises geblasen, wie dies aus der Figur 3 hervorgeht. Es ist außerdem möglich, die Anblasrichtung der Bohrungen 44 schräg zur Achse der Kammer 43 zu stellen, so daß die Richtung des Strahles etwas auf die Düsenmündung hin oder von dieser weggerichtet ist.It is essential that the bores 44 are located so that the air enters into the mixing chamber at an angle of 10 to 600 in deviation from the normal direction is led. The air is accordingly tangential to the periphery of an inside the mixing chamber 43 is blown in an imaginary circle, as can be seen from FIG. It is also possible, the blowing direction of the holes 44 obliquely to the axis of the Chamber 43 to put so that the direction of the jet something on the nozzle mouth is directed towards or away from this.
Ferner ist möglich, statt eines Düsenkranzen auch mehrere in Achsenrichtung hintereinander liegende Düsenkränze (gestrichelt angedeutet mit Bezugszahl 49) vorzusehen.It is also possible, instead of one nozzle ring, to have several in the axial direction one behind the other to provide nozzle rings (indicated by dashed lines with reference number 49).
Die Stirnwand 51 bildet den Abschluß eines üblichen Heizkessels, der mit den üblichen Austauscherrohren (nicht dargestellt) und Seitenwänden 52 ausgestattet ist. Aufgrund der guten Zerstäubung, Vermischung und Vergasung und anschließender Verbrennung mit kurzer Flamme kann darauf verzichtet werden, im Heizkessel eine Ausmauerung anzubringen. Die Brenneranordnung ist unempfindlich gegen gekühlte Flächen. Es ist u. U. allerdings nützlich, einen Kühlmantel vorzusehen, in dem das zu erhitzende Kesselwasser vorgeheizt wird. Vorzugsweise wird weiterhin vorgesehen, daß an der Innenseite der Stirnwand ein Brennermantel 63 angeordnet ist, der gegenüber dem Durchmesser der Misch- und Zerstäubungskammer einen wesentlich größeren Durchmesser hat und deren öffnung konzentrisch umgibt. Der Brennermantel 63 kann beispielsweise zylindrisch geformt oder kegelstumpfartig sich öffnend oder verjüngend ausgebildet sein. Andere Formen sind ebenfalls möglich. Vorzugsweise ist die Mischkammer 43 so ausgelegt, daß sie querschnittsgleich von der Düse bis zur Mündung ist.The end wall 51 forms the conclusion of a conventional boiler, the equipped with the usual exchanger tubes (not shown) and side walls 52 is. Due to the good atomization, mixing and gasification and subsequent Burning with a short flame can be dispensed with, one in the boiler To attach brickwork. The burner arrangement is insensitive to cooled surfaces. It may be, however useful to provide a cooling jacket, in which the boiler water to be heated is preheated. Preferably will continue provided that a burner jacket 63 is arranged on the inside of the end wall is, which compared to the diameter of the mixing and atomizing chamber one essential has a larger diameter and concentrically surrounds the opening. The burner jacket 63 can, for example, be cylindrically shaped or open in the manner of a truncated cone or be tapered. Other shapes are also possible. Preferably the mixing chamber 43 is designed so that it has the same cross-section from the nozzle to to the mouth is.
Die starke Wirbelbewegung (Zyklon), die innerhalb der Mischkammer durch das Einblasen der Verbrennungs- und Zerstäubungsluft hervorgerufen wird, setzt sich demnach in Richtung Brennermantel 63 fort und sorgt für die Festlegung einer stabilen, konzentrierten Flamme.The strong vortex movement (cyclone) that occurs inside the mixing chamber caused by the injection of the combustion and atomization air, sets accordingly continues in the direction of the burner jacket 63 and ensures the establishment of a stable, concentrated flame.
Der Brennstoffstrahl 45 (vgl. Fig. 3) tritt aus der Auslaßöffnung 30 nicht in Tröpfchenform, d. h. zersprüht, heraus, sondern anfangs in einem kompakten Strahl mit z. B. 1 mm Durchmesser. Der ölverbrauch liegt bei einer solchen Anordnung, die unter 75 % Vollast gefahren wird, etwa bei 3 - 4 kg öl pro Stunde. Aufgrund der Turbulenzen und Zentrifugalkräfte, die innerhalb des Zyklons wirken, wird der Strahl innerhalb und außerhalb der Mischkammer voll erfaßt, in feine Tröpfchen zerteilt und anschließend im Bereich des Brennermantels verbrannt.The fuel jet 45 (see FIG. 3) emerges from the outlet opening 30 not in droplet form, i.e. H. sprayed out, but initially in a compact Beam with z. B. 1 mm diameter. The oil consumption is with such an arrangement, which is operated under 75% full load, around 3 - 4 kg of oil per hour. Because of the turbulence and centrifugal forces inside the cyclone act, the beam is fully captured inside and outside the mixing chamber, in fine droplets are broken up and then burned in the area of the burner jacket.
Dabei ist festzustellen, daß die Tröpfchengröße so weit herabgesetzt ist, daß eine rußfreie, im wesentlichen mit blauer Flamme ausgestattete Verbrennung stattfindet.It should be noted that the droplet size is reduced so much is that a soot-free, essentially with a blue flame combustion takes place.
Zur Auslösung der Verbrennung ist eine an sich bekannte Zündvorrichtung 47 vorgesehen, die einen Hochspannungs-Zündfunken zwischen zwei Elektroden erzeugt. Durch eine entsprechende Bohrung innerhalb der Stirnwand 52 sind die Elektroden-Hälse durchgeführt. Weiterhin ist zur Überwachung der Flamme ein Flammendetektor 46 vorgesehen, über den bei Ausbleiben der Flamme eine Abschaltung erfolgen kann.An ignition device known per se is used to initiate the combustion 47 is provided, which generates a high-voltage ignition spark between two electrodes. The electrode necks are through a corresponding hole within the end wall 52 carried out. Furthermore, a flame detector 46 is provided for monitoring the flame, which can be used to switch off if there is no flame.
Dadurch, daß die Bohrung 30, durch die das öl einfließt, einen Durchmsser von 1 - 2 mm hat, (je nach Ausführungsform auch Über- und Unterschreitung dieser Werte) führen geringfügige, üblicherweise im Brennstoff enthaltene Verschmutzungen nicht zu einer Verstopfung der Einlaßöffnung, so daß die Betriebsanfälligkeit wesentlich herabgesetzt ist. Versuchsläufe haben gezeigt, daß bei Durchmessern der Einlaßöffnung 30 zwischen 1 und 2 mm und einem Druck der Zerstäubungsluft von 0,03 und 0,15 bar vor dem Eintritt in den Luftkanal innerhalb der Mischkammer 43 einen Unterdruck erzeugt werden kann, der ausreicht, den Brennstoff - Heizöl EL -ohne zusätzliche Pumpen innerhalb der Leitung 32 anzusaugen und einen kompakten STrahl mit ausreichender Kapazität (d. h. 2 - 3 kg öl pro Stunde) zu erzeugen.In that the bore 30 through which the oil flows in has a diameter of 1 - 2 mm, (depending on the embodiment, this can also be exceeded or fallen below Values) result in minor contamination, which is usually contained in the fuel does not lead to clogging of the inlet opening, so that the susceptibility to operation is significant is reduced. Have trial runs shown that at diameters of the inlet opening 30 between 1 and 2 mm and an atomizing air pressure of 0.03 and 0.15 bar before entering the air duct inside the mixing chamber 43 a negative pressure can be generated that is sufficient to feed the fuel - heating oil EL -without additional pumps to suck in within the line 32 and a compact one To generate a jet of sufficient capacity (i.e. 2-3 kg of oil per hour).
Eine weitere Regelmöglichkeit erhält die Brenneranordnung dadurch, daß der Schwimmerregler 33 verschieden einstellbar ist, so daß die Brennstoffzufuhr reguliert werden kann.The burner arrangement is given a further control option by that the float regulator 33 is adjustable so that the fuel supply can be regulated.
Es zeigt sich, daß die Durchmesser der Öffnungen 44 bzw. 49 für die Luft und der Durchmesser der Bohrung 30 relativ genau aufeinander abgestimmt werden müssen. Beispielsweise hat sich erwiesen, daß zwölf Bohrungen mit je 3 mm Durchmeser, vor denen ein Luftdruck zwischen 0,03 und 0,3 bar ansteht, kompatibel sind mit einem Durchmesser der Bohrung 30 von 1 mm Durchmesser, wobei 2 - 3 kg öl pro Stunde (je nach Unterdruck) bei mittlerer Leistung einfließen. Dabei ist auch noch voii Bedeutung, daß der durch den Niveauunterschied Schwimmerregler - Brennstoffeinlaß hervorgerufene Druckunterschied einer Brennstoffsäule zwischen 0 und 30 mm entspricht.It can be seen that the diameter of the openings 44 and 49 for the Air and the diameter of the bore 30 are matched relatively precisely to one another have to. For example, it has been shown that twelve holes with a diameter of 3 mm each, in front of which there is an air pressure between 0.03 and 0.3 bar, are compatible with a The diameter of the bore 30 is 1 mm in diameter, with 2 - 3 kg of oil per hour (each after negative pressure) at medium power. It is also important that caused by the level difference between the float regulator and the fuel inlet Pressure difference corresponds to a fuel column between 0 and 30 mm.
Beobachtet wurde, daß beispielsweise bei Verkleinerung der öleinlaßbohrung bei den genannten Bedingungen auf 0,5 mm keine stabile Flamme mehr herstellbar ist.It has been observed that, for example, when the oil inlet bore is reduced in size under the conditions mentioned, a stable flame can no longer be produced within 0.5 mm.
Da die Bedingungen für die vielen vorkommenden Betriebsbedingungen jedoch einzeln experimentell ermittelt werden müssen, was im fachmännischen Ermessen liegt, sei es bei diesen kurzen Hinweisen belassen.As the conditions for the many operating conditions that occur however, individually must be determined experimentally, what is in the professional judgment be left with these brief notes.
Die Regelung der Brennerleistung kann durch Einstellung der Luftzufuhr durch den Verdichter 40 erfolgen, wodurch der Unterdruck in der Mischkammer variabel eingestellt wird und damit die Brennstoff-Zufuhr durch die Leitung 32 gesteuert ist. Dabei sind zwischen den Stufen Vollast und Null zahlreiche Stufen möglich.The burner output can be regulated by adjusting the air supply done by the compressor 40, whereby the negative pressure in the mixing chamber is variable is set and thus the fuel supply through line 32 is controlled is. Numerous levels are possible between the levels of full load and zero.
Außerdem können die Bohrungen 44 bzw. 49 auch durch Schieber, Blenden und dergleichen regelbar geöffnet und geschlossen werden. Es sei auf die Konstruktionen gemäß Patentanmeldung P 27 29 321.6 der Anmelderin verwiesen (nicht vorveröffentlicht).In addition, the holes 44 and 49 can also be through slides, orifices and the like can be opened and closed in a controllable manner. It was on the constructions referred to in accordance with the applicant's patent application P 27 29 321.6 (not prepublished).
Die Ausstellung des Brenners wird einfach dadurch bewirkt, daß die Bohrung 30 durch die Nadel 60 verschlossen wird. Es sind demnach keine komplizierten Lösch-und Auslaufregelungen, wie bei Zerstäubungsdüsen, ererforderlich In der Figur 3 sind die Einzelteile der magnetischen Steuerung in etwas vergrößerter Form dargestellt. Es sind beispielsweise folgende Abmessungen gewählt: Durchmesser der Kammer 43: 15 mm, Durchmesser der Zuführungskanäle 44: 3 mm, Durchmesser des Brennstoffeinlasses 30: 1 mm, Länge der Kammer: 11 mm.The issuing of the burner is simply effected by that the bore 30 is closed by the needle 60. So they are not complicated Extinguishing and discharge controls, as with atomizing nozzles, are required in the figure 3 the individual parts of the magnetic control are shown in a somewhat enlarged form. For example, the following dimensions are selected: Diameter of the chamber 43: 15 mm, diameter of the feed channels 44: 3 mm, diameter of the fuel inlet 30: 1 mm, length of the chamber: 11 mm.
Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Kammer 43 sollte etwa 0,5 : 1 bis 1 : 0,5 betragen. Diese Maßbeispiele sind jedoch ohne Einschränkung zu betrachten.The length to diameter ratio of the chamber 43 should be approximately 0.5: 1 to 1: 0.5. However, these dimensional examples are without restriction consider.
Sie dienen lediglich der Glaubhaftmachung der wirtschaftlichen Verwendungsweise der Erfindung.They only serve to substantiate the economic use the invention.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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Also Published As
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