Öl- und Gasbrenner und Verfahren zu dessen Betrieb Die Erfindung betrifft einen Öl- und Gasbrenner sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb. Ziel der Erfin dung ist, einen Öl- und Gastrenner zu schaffen, bei dem die Hauptverbrennung in einem in Strömungsrich tung sich konisch erweiternden und perforierten Teil desselben stattfinden soll, wobei Sekundärluft durch die Perforation in die Verbrennungszone eintreten kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei die Zeichnungen die Anwend barkeit der Erfindung erläutern sollen, welche auch äquivalente Ausführungen umschliesst. In den Zeich nungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen genannt.
Es zeigen Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Bren ners im Querschnitt, Fig.2 einen Schnitt durch eine gegenüber Fig.1 abgeänderte Ausführungsform, Fig. 3 einen Schnitt einer gegenüber Fig. 2 abgeän derten Ausführungsform, Fig.4 einen Schnitt einer Ausführungsform als Ölbrenner, Fig.5 einen Schnitt einer gegenüber Fig.4 verän derten Ausführungsform.
Jeder der in den Fig.1-5 dargestellten Brenner besitzt einen konischen Teil 10, 20, 30, 40, 50, der einen in Strömungsrichtung grösser werdenden Durch messer besitzt, und nahe des kleineren Durchmessers am vorderen Ende Brennstoffeinspritzmittel 11, 21, 31, 41, 51 und 51' besitzt, um den Brennstoff in das Innere des konischen Teiles einzutragen, und zwar von einer Zuleitung 12, 22, 32, 42, 52, wobei der Brenn stoff durch ein Rohr 13, 23, 33, 43, 53 der genannten Zuleitung zugeführt wird, die jeweils miteinander in Verbindung stehen.
Das äussere Gehäuse jedes Bren ners stellt ein rohrförmiges Teil 14, 24, und 54 dar, der achsgleich mit dem konischen Teil angeordnet -ist, und der den in Strömungsrichtung äussersten Teilab schnitt des konischen Teiles verschiebbar an der inne- ren Oberfläche 15, 25, 55 aufnimmt, bevorzugt jedoch mit einem geringen Stand gegenüber dem hinteren Abschnitt des konischen Teiles, der gegenüber dem rohrförmigen Teil_ durch Ausbuchtungen oder andere geeignete Mittel 1' fixiert ist,
so dass ein ringförmiger Raum 15" zwischen der inneren Oberfläche des rohr- förmigen Gehäuses und dem Endabschnitt des koni schen Teiles entsteht, so dass dieser Abschnitt gegen über der genannten Oberfläche zentriert ist. Das be züglich der Strömungsrichtung vordere Ende des koni schen Teiles ist gegenüber dem Rohrteil durch Teile 16, 26, 36, 46 und 56 gehalten und abgeschlossen, welche Öffnungen 17, 27, 37, 47 und 57 besitzen, um Luftzutritt zu dem Inneren des konischen Teiles zu ermöglichen.
In jedem Brenner ist ein Flammenstab oder ein anderes Flammen-Kontrollmittel 18, 28, 38, 49, und 58 vorgesehen, sowie eine oder mehrere Elek troden 19, 29, 39, 49 und 59, die jeweils in Isolatio nen 18', 28', 38', 48' und 58' sowie 19', 29', 39', 49' und 59' eingebettet sind, wobei die Isolationen in ge eigneter Weise in Platten öder anderen Stützmittel ge halten sind.
Die Verbrennungsluft gelangt in jedem Brenner in der durch den Teil 9 angezeigten Richtung durch öff- nungen 61, 71, 81, 91 und 101.
Der halbe Öffnungswinkel jedes konischen Teiles beträgt vorzugsweise etwa 10 , d. h. der gesamte Win kel zwischen den inneren Seiten beträgt 20 , jedoch kann der halbe Öffnungswinkel von 5-20 variiert werden, und entsprechend der gesamte Winkel zwi schen den inneren Seiten zwischen 10 und 40 . Die Gestalt, Lage und Anordnung der Öffnungen in jedem konischen Teil ist in erster Linie von der Gestalt des Brenners, der Menge der zuzuführenden Luft u. dgl. abhängig, die Öffnungen 61, 71, 81, 91 und 101 sind jedoch bevorzugt nahe dem vorderen Ende des koni schen Teiles kleiner als an dem in Strömungsrichtung hinteren Abschnitt.
Die Enden jeder Elektrode sind jeweils so angeordnet, dass ein genügender Spalt zwi schen dem Ende der Elektrode und einem Abschnitt einer angrenzenden Elektrode vorhanden ist oder einem angrenzenden Abschnitt eines Brenners nahe des Punktes, bei dem Brennstoff zugeführt wird.
Bei einem Brenner gemäss der Erfindung, bei dem Öl verbrannt wird, ist eine 50 -70 Düse erforderlich. Bei Verwendung einer Düse mit einem kleineren Win kel als 45 oder einem grösseren Winkel als 80 ent steht eine qualmende Flamme. Für grössere Brenner, in denen Gas verbrannt wird, d. h., bei solchen, deren Durchmesser über 22-25 cm oder grösser ist, ist es erforderlich, zwei Gaszuleitungen vorzusehen, d. h. eine Zündgasleitung und eine Hauptgasleitung.
Ob gleich in derartigen Brennern einer der Vorteile der Erfindung verloren geht, da es dabei notwendig wird, all die damit erforderlichen Kontroll- und Zufuhrein- richtungen vorzusehen, ist diese Einbusse doch nicht so gross, weil bei solchen grossen Brennern die zusätz lichen Kosten für eine derartige Einrichtung im Ver hältnis nicht so gross sind, wie bei einem kleinen Bren ner.
Während bei normalen ölgefeuerten Brennern der Drosselungsgrad, d. h. das Verhältnis zwischen der Ölzulaufmenge für das stärkste mögliche Feuer und der ölzulaufmenge für das schwächste mögliche Feuer, normalerweise 3:1 für kleine Brenner beträgt, d. h. für Brenner, die einen Durchmesser von weniger als 20 cm aufweisen, und über 4:1 für grosse Brenner beträgt, so ist der Drosselungsgrad bei Brennern gemäss der Erfin dung in der Grössenordnung von 7:1 für grosse Ölbrenner ohne eine Zündflamme und 9:1 für grosse Ölbrenner, bei der eine Zündflamme verwendet wird.
Bei Gasbrennern gemäss der vorliegenden Erfindung kann jeder Drosselungsgrad erreicht werden. Auf diese Weise kann ein erfindungsgemässer Brenner mit einem Zündfeuer (ohne eine gesonderte Zündflamme) betrie ben werden mit einem Durchfluss von 1415 Liter/ Min., und kann direkt auf volles Feuer gebracht wer den, bei einem Durchfluss von 141500 Liter/Min., indem lediglich ein Ventil in der Hauptgasleitung ge öffnet wird.
Die Folge der Stufen bei de Inbetriebnahme eines Brenners ist wie folgt:
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<I>Bei <SEP> Gasbrennern</I>
<tb> 1. <SEP> Niedriger <SEP> Zufluss
<tb> 2. <SEP> Zünden
<tb> 3. <SEP> Prüfen <SEP> des <SEP> Feuers
<tb> 4. <SEP> Steigern <SEP> des <SEP> Zuflusses
<tb> <I>Bei <SEP> Ölbrennern</I>
<tb> 1. <SEP> Geringer <SEP> Ölzufluss
<tb> 2. <SEP> Zünden <SEP> (z. <SEP> B. <SEP> mit <SEP> zwei <SEP> Elektroden <SEP> von <SEP> jeweils
<tb> 10 <SEP> 000 <SEP> Volt)
<tb> 3. <SEP> Prüfen <SEP> des <SEP> Feuers
<tb> 4. <SEP> Öffnen <SEP> zu <SEP> direktem <SEP> vollem <SEP> Zufluss <SEP> oder <SEP> stufen weise <SEP> Veränderung <SEP> zu <SEP> vollem <SEP> Zufluss
<tb> <I>Bei <SEP> Ölbrennern, <SEP> andere <SEP> Betriebsweise</I>
<tb> 1. <SEP> Voller <SEP> Ölzufluss
<tb> 2.
<SEP> Zünden <SEP> (mit <SEP> zwei <SEP> Elektroden <SEP> von <SEP> jeweils <SEP> 10 <SEP> 000
<tb> Volt)
<tb> 3. <SEP> Prüfen <SEP> des <SEP> Feuers
<tb> <I>Bei <SEP> kombinierten <SEP> Öl-Gasbrennern</I>
<tb> 1. <SEP> Geringer <SEP> Gaszufluss
<tb> 2. <SEP> Zünden
<tb> 3. <SEP> Prüfen <SEP> des <SEP> Feuers
<tb> 4.
<SEP> Öffnen <SEP> für <SEP> vollen <SEP> Zufluss Es sei erwähnt, dass bei allen diesen Vorgängen, mit Ausnahme bei Brennern, die im Durchmesser grös- ser als 22,8 cm sind, wie oben erwähnt, und bei kom binierten öl-Gasbrennern, was sich auf die soeben erwähnten bezieht, keine Zündflamme, Zündzufluss oder Zünddüse vorgesehen ist, und dadurch die Anzahl der Stufen und der damit zusammenhängende Umfang an Regeleinrichtungen und infolgedessen auch die Kosten eines Brenners erheblich reduziert sind.
Weiter hin ist infolgedessen auch der Betrieb vereinfacht und der Unterhalt und die Kontrolle des Betriebes sowie dessen Zuverlässigkeit erscheinen erheblich günstiger.
Der Brenner gemäss Fig. 1 stellt eine kleine Einheit dar, in dem nur Gas verbrannt wird. Der Brenner ge- mäss Fig. 2 erlaubt, nur Öl zu verbrennen, das durch die Öleinspritzdüse 21 durch das Rohr 22 zugeführt wird.
Der Brenner gemäss Fig.3 ist eine abgewandelte Ausführung als Öl- und Gasbrenner, bei dem das Öl über die Düse 82 zugeführt wird, die ihrerseits das Öl durch das Rohr 83 erhält. Die Gaszufuhr ist für eine Startflamme wie auch für die volle Flamme vorgese hen. Gas und Öl werden im allgemeinen wahlweise benutzt, um das volle Feuer zu erzielen, jedoch wird in diesem Brenner zum Starten Gas verwendet. Der Bren ner gemäss Fig. 3 kann in der gleichen Weise wie der gemäss Fig. 4 benutzt werden, ist jedoch für grösseren Ölfluss und für geringeren Gasfluss ausgelegt.
Der Brenner gemäss Fig.5 ist ein gasbetriebener, der infolge seiner Grösse eine getrennte Zündgas-Aus- trittsdüse 51' aufweist, welche von einer getrennten Zuleitung 52' gespeist wird. Die Öldüse 92 wird durch ein Rohr 93 gespeist, und kann vorgesehen werden, um die Verwendung von Öl anstelle von Gas für das volle Feuer zu ermöglichen.
Der beschriebene Brenner besitzt mehrere wesent liche Vorteile: Die Notwendigkeit, eine Zündflamme oder ein Zündventil ausser dem Haupt-Verbrennungsventil vor zusehen, entfällt in vielen Fällen; der Brenner kann kleiner sein und nimmt weniger Raum ein, als be kannte Brenner dieser Art, und kann dadurch beque mer in einen Feuerraum eingebaut werden; bestimmte zusammengesetzte Teile, die in den bisher bekannten Brennern erforderlich waren, werden damit überflüssig, so dass der Brenner wirtschaftlicher und leichter herge stellt werden kann.
Ein beschriebener Brenner erlaubt eine günstige Gesamtkonstruktion aus den genannten Gründen des Fortfalles einer getrennten Zündflamme und eines Zündventiles, so dass es demnach nicht erforderlich ist, ein Zündflammen-System und das damit verbundene Regelsystem zur Einleitung des Brennstoffes zu solch einem Ventil vorzusehen.
Der Brenner ermöglicht ferner eine neue und ver einfachte Betriebsweise eines Öl- und Gasbrenners, da sich verschiedene Dinge einschliesslich eines Zünd- feuers erübrigen.
Ein wesentlicher Vorteil ist, dass sich mit dem be schriebenen Brenner ein extrem hoher Drosselungsgrad erzielen lässt.