DE2944945C2

DE2944945C2 -

Info

Publication number: DE2944945C2
Application number: DE19792944945
Authority: DE
Inventors: Ferdinand 6348 Herborn De Selzer
Original assignee: FRANK AG 6340 DILLENBURG DE
Current assignee: ORANIER HEIZ- UND KOCHTECHNIK GMBH, 35683 DILLENBU
Priority date: 1979-11-07
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1990-03-22
Also published as: DE2944945A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennertopf für flüssigen Brennstoff der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein solcher Brennertopf ist der DE-OS 15 01 773 zu entnehmen. Derartige Brennertöpfe werden ohne besondere Zuluftförderung beispielsweise in Ölöfen und Ölkesseln benutzt. Die zur Verbrennung notwendige Zuluft wird durch den vom Kamin erzeugten Unterdruck angesaugt. Dabei sind Löcher derart im Mantel angeordnet, daß die Luftzufuhr in etwa tangential zu der Mantelinnenfläche verläuft, so daß eine gute Verwirbelung zwischen den aufsteigenden Öldämpfen und der eintretenden Luft im Randbereich erfolgen kann. Dieser Verbrennungszustand läßt sich optimal nur für eine bestimmte Ölmenge und einen bestimmten Schornsteinzug erreichen. In der Praxis kann ein bestimmter Schornsteinzug nicht definiert werden und die Ölmenge wird entsprechend dem jeweiligen Wärmebedarf dosiert zugeführt. Dies bedeutet, wenn ein hoher Schornsteinzug vorhanden ist, die benötigte Ölmenge jedoch relativ gering ist, daß die Verbrennung einen hohen Luftüberschußanteil aufweist, der wiederum einen schlechten Wirkungsgrad des Gesamtgerätes hervorruft. Umgekehrt führt ein geringer Schornsteinzug, in Verbindung mit einer größeren Ölmenge, zur unvollständigen Verbrennung und damit zur CO-Bildung, die ebenfalls einen schlechten Wirkungsgrad hervorruft und gleichzeitig erheblich zur Umweltverschmutzung beiträgt. Wird eine größere Ölmenge einem bereits in Betrieb befindlichen heißen Brennertopf zugeführt, kann diese sofort verdampfende Menge sich nicht vollständig mit der Zuluft vermischen, ein Teil des Öldampfes geht unverbrannt in den Schornstein und führt durch Kondensation an den Schornsteinwandungen zu Versottungserscheinungen und gleichzeitig zur Energieverschwendung. Besonders bei Brennertöpfen mit größerem Außendurchmesser und hoher Leistung, wie sie vorzugsweise in Warmwassererzeugern und Warmluftgeräten verwendet werden, kann unverbranntes Öl im Abgas vorhanden sein.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Brennertopf der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß sichergestellt ist, daß sowohl bei kleinster als auch bei größter Brennerstellung, weitestgehend unabhängig von dem durch den Schornstein gebildeten Unterdruck, eine vollständige Verbrennung der Öldämpfe erfolgt, so daß demzufolge kein unverbranntes Öl in die Abgase gelangen kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Brennerringe wird erreicht, daß die eintretende Luft einerseits eine vollständige Verwirbelung, sowohl im Randbereich als auch in der Mitte des Brennertopfes, mit den aufsteigenden Öldämpfen herbeiführt, andererseits durch Wirbelbildung einen Luftüberschuß vermeidet, so daß auch bei Extrembedingungen eine vollständige Verbrennung und damit eine Energieeinsparung erfolgt und daräberhinaus die Umweltverschmutzung reduziert wird. Die gute Verwirbelung ist insbesondere dadurch zu erklären, daß von den Brennerringen der untere Brennerring U-förmig ausgebildet ist, dessen Wirkung durch die V-förmige Ausgestaltung des oberen Brennerringes verstärkt wird. Außerdem wird der CO₂-Gehalt wesentlich erhöht, wodurch der Wirkungsgrad des ölbeheizten Geräts optimiert und damit Energie eingespart wird.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der Ausbildung des oberen Brennerringes gemäß den Ansprüchen 2 bis 5 zeigen Abschnitte des oberen Brennerringes einen Anstellwinkel zu dem Brennertopfradius, so daß auf diese Flächen auftreffende Zuluft abgelenkt und zum Topfinneren geführt wird, wodurch erkennbar auch im Mittenbereich des Brennertopfes eine gute Verwirbelung und Vermischung zwischen Öldampf und Zuluft erzielt wird.

Mit dem unteren Brennerring nach Anspruch 7 wird eine Optimierung der Verwirbelung erreicht.

Die Funktionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Brennertopfes hängt auch entscheidend von der Anordnung und Ausgestaltung der in dem Mantel des Brennertopfes angeordneten Löcher ab. So werden überaus gute Verbrennungsergebnisse erzielt, wenn die Ausbildung der Löcher gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 erfolgt.

Bei der Überprüfung hinsichtlich des Zugbedarfs, der Rußbildung, des Regelbereichs und hinsichtlich der Optimierung des Wirkungsgrades hat sich herausgestellt, daß der Brennertopf vorzugsweise entsprechend Anspruch 13 auszubilden ist.

Damit die Zuluft unter gewünschtem Winkel zum Brennertopfradius in den Brennertopf eindringen kann bzw. um den Anstellwinkel der Abschnitte des oberen Brennerringes in Bezug auf den Brennertopfradius zur Verwirbelung der Zuluft auszunutzen, sind die Löcher vorzugsweise gemäß den Ansprüchen 14, 15 bzw. Anspruch 12 angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen.

Es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Brennertopfes,

Fig. 2 eine ausschnittsweise Ansicht des Brennertopfes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen im oberen Bereich des Brennertopfes angeordneten Brennerring,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. 3,

Fig. 5 einen im unteren Bereich des Brennertopfs angeordneten Brennerring und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-B von Fig. 5.

Ein Brennertopf 10 besteht aus einem ringförmigen Brennerboden 12, auf dem ein Brennermantel 14 aufgesetzt ist. Flüssiger Brennstoff, beispielsweise leichtes Heizöl, tritt über eine Zuleitung 16 ein. Im nicht dargestellten Teil der Zuleitung befindet sich ein Regelventil zur Einstellung der Menge des zufließenden Brennstoffes und damit auch zur Einstellung der Heizleistung im bestimmten Regelbereich. Bei Inbetriebnahme wird der Brennertopf gezündet. Nachfließender Brennstoff verdampft und mischt sich mit durch Öffnungen im Mantel 14 eintretender Luft. Das Gemisch brennt dann als Heizflamme je nach Stellung des Regelventils im oder über dem Brennertopf 10. Die Öffnungen im Mantel 14 werden durch Löcher 26, 28, 30, 32, 34 gebildet, die auf Mantelkreisen in Form von Lochreihen angeordnet sind. Die Lochdurchmesser einer jeden Lochreihe sind gleichbleibend und die Löcher haben regelmäßige Abstände zueinander. Die Verteilung und Größe der Löcher sowie der Verlauf deren Achsen zum Brenntopfradius ist von wesentlicher Bedeutung für das Beriebsverhalten des Brennertopfs in einem Ofen, da davon der Rußwert, der CO₂-Gehalt und unverbranntes Öl in den Abgasen, die Brennergeräusche, die Heizleistung und der Regelbereich sowie die Rückstandsbildung im Brennertopf abhängen.

Der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß zwei Brennerringe 18 und 20 in einem Abstand a zu dem Brennermantel 14 und im Abstand zueinander im Inneren des Brennertopfes 10 angeordnet sind. Dabei ist das Profil des oberen Brennerringes 18 V-förmig und das Profil des unteren Brennerringes 20 U- förmig ausgebildet. Die Brennerringe 18 und 20 liegen auf in das Brennertopfinnere hineinragenden Halterungen in Form von Stiften oder Nieten 22, 24 auf.

Der obere Brennerring 18 besteht aus drei Abschnitten 46 , 48 und 50. Dies ist insbesondere den Fig. 3 und 4 zu entnehmen. Der innere Abschnitt 46 beschreibt zu dem Brennertopfradius einen Winkel von 18°. Die Breite des inneren Abschnitts 46 ist doppelt so groß wie die Summe der Breiten des mittleren und äußeren Abschnittes 48 und 50. Dabei verläuft der äußere Abschnitt parallel oder nahezu parallel zum Brennertopfradius, wohingegen der mittlere Abschnitt gleichfalls einen Winkel zu diesem umschließt. Damit der Brennerring 18 auf den Halterungen 22 gut aufliegen kann, sind an der Unterseite des Brennerringes spezielle Profile 52 eingelassen.

Der untere U-förmige Brennerring 20 (siehe Fig. 5 und 6) weist an der Peripherie Ausnehmungen 60 auf, um den Brennering 20 von oben über die Halterungen 22 in den Bereich der unteren Halterungen 24 einlegen zu können. Die U-förmige Gestaltung des unteren Brennerrings 20 wird durch einen Bodenabschnitt 54 mit zwei parallel zueinander angeordneten nach oben gerichteten Schenkeln 56 und 58 gebildet. Um eine gute Verwirbelung der einströmenden Zuluft mit den aufsteigenden Öldämpfen zu erzielen, ist der Abstand zwischen den Schenkeln 56 und 58 fünf- bis sechsmal größer als die jeweilige Schenkelhöhe.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, weist der Brennertopf 10 fünf Lochreihen auf, in denen die Löcher 26, 28, 30, 32, 34 angeordnet sind. Die Achsen der entsprechenden Löcher sind mit den Bezugszeichen 126, 128, 130, 132 und 134 bezeichnet. Die Achsen der Löcher 26, 28, 30 und 34 beschreiben zu dem Brennertopfradius einen Winkel. Um die entsprechende Orientierung der Achsen zu erzielen, sind die Löcher auf Außensicken 36, 38, 40, 44 angeordnet. Dadurch wird auf einfache Weise der Einstellwinkel der Lochachsen eingerichtet. Mit Ausnahme der Löcher 36 der untersten Lochreihe beschreiben die oberen auf Sicken 38, 40, 44 angeordneten Achsen 128, 130, 134 der Löcher 28, 30 und 34 einen Winkel zum Brennertopfradius, der zur oberen Öffnung des Brennertopfes 10 hinweist. Dagegen weisen die Achsen 126 der unteren Löcher 26 in Richtung auf den Brennertopfboden 42.

Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel weist der Brennertopf 10 einen Außendurchmesser d von 178 mm und eine Gesamthöhe h von 158 mm auf. Die Brennerringe 18 und 20 sind im Abstand a = 2,12 mm von der Innenfläche des Brennermantels 14 angeordnet. Der Brennertopf 10 besteht aus insgesamt fünf Lochreihen, deren Abstand vom oberen Rand des Brennertopfes 10 und deren Anzahl an Löchern pro Lochreihe wie folgt gewählt ist:

l₁ (Löcher 26) = 106,28 mm
30 Stück mit Durchmesser 2,0 mm
l₂ (Löcher 28) = 80,98 mm	19 Stück mit Durchmesser 2,0 mm
l₃ (Löcher 30) = 58,68 mm	18 Stück mit Durchmesser 2,0 mm
l₄ (Löcher 32) = 40,40 mm	19 Stück mit Durchmesser 2,5 mm
l₅ (Löcher 34) = 22,10 mm	88 Stück mit Durchmesser 2,9 mm

Die Brennerringe 18 und 20 haben bei einem Außendurchmesser von 172 mm folgende Maße

Unterer Brennerring 20:
Oberer Brennerring 18:
Innendurchmesser: 115 mm	Innendurchmesser: 122 mm
Höhe der Schenkel 56, 58: 5 mm	Höhe des Abschnitts 46 bzw. 48: 7 mm bzw. 3 mm

Claims

1. Brennertopf für flüssigen Brennstoff mit einem Boden (42), mit einem zylindrischen Mantel (14), in dem sich auf mehreren Mantelkreisen in Reihen angeordnete Löcher (26, 28, 30, 32, 34) für den Luftzutritt befinden, sowie mit zwei im Topfinneren eingelegten Brennerringen (18, 20), die im Abstand (a) von der Innenfläche des Mantels (14) und im Abstand zueinander angeordnet sind und jeweils von Lochreihen (30, 32; 26, 28) umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des oberen Brennerringes (18) V-förmig und das Profil des unteren Brennerringes (20) U-förmig ausgebildet ist.

2. Brennertopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Brennerring (18) aus drei konzentrisch zueinander angeordneten Abschnitten (46, 48, 50) besteht, von denen der innere und mittlere Abschnitt (46, 48) zueinander und mit dem Brennertopfradius einen Winkel einschließen.

3. Brennertopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Abschnitt (46) mit dem Brennertopfradius einen Winkel zwischen 20° und 15°, vorzugsweise von 18° einschließt.

4. Brennertopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des äußeren und mittleren Abschnittes (48, 50) in etwa gleich und ihre Summe geringer als die halbe Breite des inneren Abschnitts (46) ist.

5. Brennertopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Abschnitt (50) parallel oder nahezu parallel zum Brenntopfboden (42) verläuft.

6. Brennertopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Brennerring (20) aus einem parallel zum Brennertopfboden (42) verlaufenden Bodenabschnitt (54) mit zwei parallel zueinander angeordneten, nach oben gerichteten Schenkeln (56, 58) besteht.

7. Brennertopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Schenkeln (56, 58) fünf- bis sechsfach größer als die Schenkelhöhe ist.

8. Brennertopf nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines jeden Loches (28, 30) zwischen den Brennerringen (18, 20) gleich oder nahezu gleich ist.

9. Brennertopf nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines jeden Loches (26, 28, 30) unterhalb des oberen Brennerringes (18) gleich oder nahezu gleich ist.

10. Brennertopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Brennerringen (18, 20) zwei Reihen von Löchern (28, 30) angeordnet sind, wobei die Summe aller Lochflächen einer Reihe von der Summe aller Lochflächen der anderen Reihe um weniger als 10% abweicht.

11. Brennertopf nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aller Lochflächen der unmittelbar oberhalb des oberen (18) bzw. unterhalb des unteren Brennerringes (20) angeordneten Reihe von Löchern (32 bzw. 26)gleich oder nahezu gleich ist.

12. Brennertopf nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (132) jedes der unmittelbar oberhalb des oberen Brennerrings (18) angeordneten Löcher (32) parallel oder nahezu parallel zum Brennertopfboden (42) verlaufen.

13. Brennertopf nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (14) fünf Reihen von Löchern (26, 28, 30, 32, 34) aufweist, von denen die Summe der Lochflächen der obersten Reihe größer als die Summe der Lochflächen jeder der anderen Reihe von Löchern (26, 28, 30, 32) ist, wobei der Durchmesser eines Loches (34, 32, 30, 28) jeweils einer Reihe im Vergleich zu einem unterhalb von diesem angeordneten Loch (32, 30, 28, 26) zumindest gleich oder größer ist.

14. Brennertopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen von Löchern (26, 28, 30, 34) zum Teil in Sicken, vorzugsweise in Außensicken (36, 38, 40, 44) angeordnet sind.

15. Brennertopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (126, 128, 130, 134) der Löcher (26, 28, 30, 34) auf die Mittelachse des Brennertopfes (10) gerichtet sind und mit Ausnahme der Löcher (26) der untersten Reihe parallel zum Brennertopfboden (42) oder zum oberen Bereich des Brennertopfes (10) orientiert verlaufen.