DE1222195B - OElbrenner mit steuerbarem OElumlauf und einer Druckzerstaeuberduese - Google Patents

Description

• Ölbrenner mit steuerbarem Ölumlauf und einer Druckzerstäuberdüse Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölbrenner mit steuerbarem Ölumlauf und einer Druckzerstäuberdüse, deren Teile zueinander unbeweglich sind, wobei eine Düsenkammer die Düsenaustrittsöffnung aufweist und wobei die Druckzerstäuberdüse in einem als Düsenträger ausgebildeten Steuerteil eingesetzt ist, in welchem sich ein den Ölzulauf öffnendes und schließendes Vorlaufventil und eine den ölzu- und Ölrücklauf verbindende überbrückungsleitung befindet, die durch ein mit dem Vorlaufventil in Wirkverbindung stehendes Steuerorgan beim Öffnen des Vorlaufventils zwangläufig abschließbar ist.
• Ölbrenner, die mit einer sogenannten Rücklaufdüse ausgerüstet sind, gehören seit langem zum Stande der Technik.
• Durch Verwendung einer derartigen Rücklaufdüse trachtet man die starke Abhängigkeit der Zerstäubergemischfeinheit von der Belastung, wie diese bei normalen Druckdüsen bekannt ist, zu umgehen, indem diese Rücklaufdüsen bei Laständerung ein ungefähres Konstanthalten der in die Wirbelkammer zugespeisten Brennstoffmenge ermöglichen. Durch die Rückleitung eines Teils des Brennstoffes gelingt es somit, fast unabhängig von der Last, trotz sich ändernder aus der Düse austretender Brennstoffmenge über den ganzen Regelbereich in der Wirbelkammer eine annähernd gleichbleibende Geschwindigkeit zu erzeugen, was wiederum eine ungefähr gleichbleibende Zerstäubungsfeinheit ergibt.
• Es gelangen insbesondere zwei Arten von Rücklaufdüsen zur Anwendung: solche mit und solche ohne Regulierorgane im Düsenmundstück. Es ist einleuchtend, daß bei einem derart feinen Aggregat, wie es eine Zerstäuberdüse darstellt, jedes in der Drallkammer oder deren Bereich befindliche Regulierorgan einen relativ groben Fremdkörper darstellt, der die strömungstechnisch optimale Ausbildung des Brennstoffflusses bezüglich anschließender Zerstäubung nicht in jeder Steuerlage zu gewährleisten vermag. Zudem sind derartige Regulierorgane normalerweise zentral in der Düse angeordnet und stehen meistens mindestens in die Wirbelkammer, vielfach aber auch noch in den konischen Teil vor der Düsenmündung vor, wo bekannterweise die größten Brennstoffgeschwindigkeiten von im allgemeinen um 100 m/sec herrschen. Da bei derart hohen Geschwindigkeiten auf die Dauer die verwendeten Materialien der Regulierorgane der erodierenden und kavitierenden Wirkung des kreisenden Brennstoffes nicht widerstehen können, werden diese Organe derart formverändert, daß sie ihre Funktion nicht mehr in vorgesehener Weise erfüllen können. Es entstehen dann tropfende Düsen oder, sofern es sich um Regulierorgane handelt, Veränderungen in der Reglercharakteristik und sogar ein Pendeln im System.
• Müssen derartige Düsen für Schweröle benützt werden, kommt dem Anfahrvorgang insofern größte Bedeutung zu, als beim Einspritzen der Brennstoff sofort optimal zerstäubt werden muß. Dazu darf die Viskosität des Brennstoffes einen vorbestimmten Wert nicht überschreiten, sofern er nicht nur zerstäubt, sondern auch elektrisch gezündet werden soll. Es ist daher wichtig, solche Düsengestänge vor dem Inbetriebsetzen der Brennkammer vorzuwärmen, was am einfachsten durch Zirkulation erwärmten Öles im Düsengestänge erreicht wird. Es sind derartige Ölbrenner bekannt, bei welchen vor und während des Betriebes vorgewärmtes Öl durch das Doppelrohr eines Düsengestänges zirkuliert. Bei dieser Ausführung wird die Zirkulation im Düsenrohr nicht nur in der Anwärmperiode aufrechterhalten. Dies erfordert eine übergroße Dimensionierung der Brennstofförderaggregate. Weiterhin ist bei dieser bekannten Einrichtung eine gewöhnliche, nicht regulierbare Druckzerstäuberdüse vorgesehen, so daß außer einem optimalen Zerstäuberbetriebspunkt bei bestimmtem Brennstoffdurchsatz die Qualität des Zerstäubungsgemisches in allen andern Lastbereichen wesentlich abnimmt. Dies wirkt sich nachteilig auf die Verbrennung aus.
• Bei einer ähnlichen Konstruktion wird das Abschlußventil gleichzeitig als Druckregulierventil benützt. Auch bei dieser Ausführung wird im Teillastbereich eine schlechte Zerstäubung und damit tiefere Wirkungsgrade die Folge sein. Zum Stande der Technik gehören ferner Ölbrenner mit gewöhnlichen, nicht regulierbaren Zerstäuberdüsen, welchen der Brennstoff durch eine einzige Leitung zugeführt wird. Das Öffnen und Schließen der DüsennadelderDruckzerstäuberdüse wirdvomBrennstoffdruck bewirkt. Auch diese Ausführung kann bezüglich Konstanz des Zerstäubungsspektrums:in.allen Lastbereichen nicht genügen, da sich .die. der Düsenkammer zugeführte Brennstoffmenge und damit die Zerstäubungsgeschwindigkeit - mit der Belastung ändert.
• Bei einer anderen bekannten Ausführung ist ein Ölbrenner mit einer Rücklaufzerstäuberdüse vorgesehen, welche sich- jedoch nur für den Betrieb mit Leichtöl -eignet, da keine Abschlußmittel angeordnet sind, welche sowohl den ölzulauf als auch den Ölrücklauf abschließen. Daher -wird der Brennstoff direkt und - ohne Vorwärmung des Düsengestänges eingespritzt.
• Man kennt ferner eine ölbrenneranordnung, bei welcher Ventile im Vorlauf und-Rücklauf einer Rücklaufdüse liegen. Bei dieser Ausführung erfolgtraber die Lastregulierung ebenfalls dadurch, daß mehr oder weniger Brennstoff in die Wirbelkammer gelangt, was eine mehr oder weniger große Tangentialgeschwindigkeit des Brennstoffes in der Wirbelkammer zur Folge hat. Da bei einer Dralldüse der Haupteffekt des Zerstäubens durch die viel größere -Umfaßgeschwindigkeit des Brennstoffes und nicht durch die zur Düsenachse relativ kleine Austrittsgeschwindigkeitskomponente erreicht wird, resultiert daraus wiederum eine starke Abhängigkeit des mittleren Tropfendurchmessers des- zerstäubten -Brennstöffes von-Ider Belastung der Düse. Diese starke Abhängigkeit der mittlerenTropfengröße des erzeugten Brennstoff-Tropfengemisches von der Belastung der Düse ist aber ein derart :gewichtiger Nachteil, daß@ für viele Zwecke solche .Düsen -nicht verwendbar- sind: -Weiterhin= ist bei dieser bekannten Ausführung. im- Wirbelraum ein Düsenabschlußorgan vorgesehen; welches insbesondere bei hoher Belastung,-d: h:-groß6n-Drehgeschwindigkeiten des Brennstoffs in :der Drallkamnier,- stärtem erodierendem Verschleiß unterworfen ist, was schon nach -kurzer Betriebszeit..eein Tropfen- dieser Düse-zur Folge hat. -Tropfende Düsen sind aber vielfach `Grund von Brennkammerexplosionen; so., daß derartige Düsen bei Betrieben -mitfstark schwankender Belastung-nicht--verwendet werden können. -. Die bekannten Konstruktionen--voü.Düsengestän= gen, -bei welchen die Möglichkeiten der .Regulierung der Zerstäüberdüse_nicht..derart erfolgt;-daß, das-Tropfengemisch-in weitem. Bereich lastunabhängig ist, weisenden Nachteil- auf, daßtbei- kleinen Leistungen eine schlechte _Zerstäubung mit rußender- Verbrennungund,' der..Gefahr.des Auslöschens der FlammeIerrscht und die: Regulierung störanfälhg sowie. dem Verschleiß durch Erosion und Kavitation unterworfen . ist- und daß ferner derartige Düsen. tropfen. ..
• Die vorliegende Erfindung .bezweckt die- Schaffung eines-Ölbrenners, welcher die. vorerwähnten Nachteile vermeidet und erlaubt, eine über den ganzen Regelbereich-optimale-Verbrennung; :eine über -lange- Betriebszeiten praktisch-unzerstörbarv=äußerst betriebssichere Regulierung und die. Düse zu= -schaffen. Der Ölbrenner. gemäß.-der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in: an sich-bekannter-Weise.eine D.üsenrücklaufleitung.zwischen der Düsenkammer und der Rücklaufleitung vorgesehemist

  und daß in derRücklaufjpitungein Rücklaufventil ange-

  ordnet ist, das mit dem=Vorlaufventil in Wirkverbin-

  dung steht und zugleich mit diesem geöffnet oder

  geschlossen wird.

  Damit wird nicht nur ein ölbrenner geschaffen, der

  mit einer regulierbaren Druckzerstäuber- und Rück-

  laufdüse ausgerüstet ist, sondern bei welchem eine

  Vollautomatisierung und Zündung ermöglicht wird.

  Es herrschen, bedingt durch die in Wirkverbindung

  stehenden Ventile und die Düsenrücklaufleitung im

  Ölbrenner sowohl im Anfahren wie auch während des

  Betriebes und beim Abstellen eindeutig klare Zer-

  stäubungsverhältnisse, was einen sicheren Lauf der

  Anlage zur Folge .hat. Diesem Zweck dient die in-

  terne Zirkulation des warmen öls im Düsenstock bei

  geschlossenen Ventilen sowie, in Kombination mit

  diesem Merkmal,. die Sicherung einer optimalen.Ver-

  brennung, d. h. einer optimalen Zerstäubung über

  einen weiten Lastbereich.

  Der- Ölbrenner.gemäß-der Erfindung löst also nicht

  nur das Problem .der internen Zirkulation-des Brenn-.

  Stoffes im Düsenstock, -sondern verbindet damit =eine

  besondere Düsenkopfkonstruktion- der. Zerstäuber-

  düse, welche eine einwandfreie Regulierung erlaubt

  und damit :die Vorteile -bekannter Ausführungen-zu-

  sammenbringt, ohne deren-Nachteile in.Kauf-zu-neh-

  men.-Damit augenblicklich vom Vorwärmeprozeß auf

  den Betrieb -geschaltet werden kann, müssen alle ent-

  sprechenden-Steuerorgane -miteinander gekuppelt sein,

  wie dies das Düsengestänge gemäß der Erfindung bei-

  spielsweise zeigt.

  Eiz.Ausführungsbeispiel-des Erfindungsgegenstan-

  des wird anschließend'an-Hand von-Figuren--erläu-

  tert. Es. zeigt . - . _ _ - - .. - . . . - .. _ . ..,

  F -i g. 1 einen vergrößerten Ausschnitt mit Steuerteil

  und Druckzerstäuberdüse der Anordnung nach ,17 i g. 2,, -

  . -F i-g: 2sinenLängsschnitt durch den.ganzenDüsen--

  stock mit-Zerstäuberdüse und. Steuerorgan.--- - --

  Mit 1 ist eine Druckzerstäuberdüse und@mit 2 -ein

  Druckzerstäuber- bezeichnet,-der eine zentrale Düsen=

  rücklaufleitung 3 für den - Ölrücklauf- aufweist. - Ein-

  Vorlaufventil4,@ist am -Ende einer irr- einem :Rohr 5=

  vorgesehenen. Spindel .6 angeordnet. Der Ventilsitz

  dieses Ventils'4-ist.als auswechselbarer.--Gewindeein-

  satz 7 eingeschraubt. Die Elemente 4.-bis-7 beziehen

  sich -auf Teile, - welche auf der Vorderseite- liegen,

  während ein Rücklaufventil.8; eine Rücklaufleitung-9;

  eine Spindel 10 und . ein -Ventilsitz 11 zur Rücklauf-

  seite .gehören: Hinter den-Ventilen 4; 7-und 8;-11 ist

  zwischen dem Ölvorlauf- -und- dem,=Ölrücklauf- eine

  Überbrückungsleitung.12- angeoränet,@ deren -Durch-

  flußquerschnitt mittels--einer Regelschraube 13- ver=

  änderbar ist. Auf den Ventilspindeln 6 und IG ist im

  Ausführungsbeispiel je ein: durchbohrtes- Steuerorgan

  in:Form eines Kolbens 14 bzw:15 so angeordnet, daß

  bei geschlossenen Ventilen 4-und 8--die. Überbrük-

  kungsleitung den Öldurchgang= von der- -Vorlauflei-

  tung 5 in--die; Rücklaufleitung 9 freigibt, während bei

  geöffneten--Ventilen die Überbrückungsleitung -12

  durch die, Kolben.14 und-15-abgesperrt-,ist.--Außer

  Kolben sind auch- andere- Organe -zum Offenhalten

  und Verschließen der Überbrückungsleitung 12 denk-

  bar.

  Die Ölzirkulation wird -z. B. durch -eine .Zahnrad-

  pumpe 16- gewährleistet. In-den-Ölvorlauf-ist ein- ein--

  stellbares Druckregulierventil 17 a -und in -den -Öl-

  rücklauf ein -gleichartiges. Yentil 17-b eingebaut:-=Die

  Betätigung der Ventilstangen .6-und 10 kann --- wie

  im Ausführungsbeispiel - durch einen Elektromagneten 18 über ein Hebelgestänge 19 erfolgen. Es ist vorgesehen, daß z. B. bei Ausfall des elektrischen Stroms im Elektromagneten 1.8 die Ventile 4 und 8 mittels än den Ventilstangen angreifender Schließfedern 20 automatisch geschlossen werden. Die Fließrichtung des Öls im Vorlauf und im Rücklauf ist durch den Linienzug A-B-C kenntlich gemacht. Dabei fließt der Brennstoff durch die Vorlaufleitung 5 durch Bohrungen 23 des Steuerkolbens 14, den Einsatz 7, die verschiedenen Bohrungen zum Zerstäuber 2 und in die Düsenkammer 21. Von hier aus teilt sich der Brennstoffstrom: Ein Teil strömt durch die Düsenaustrittsöffnung 22 und zerfällt in ein Tropfengemisch. Der Rest fließt durch die Düsenrücklaufleitung 3 und weitere Kanäle, welche teilweise durch den Düsenträger 24 führen, sowie Bohrungen 25 im Kolben 15 zurück, in die Rücklaufleitung 9 und von dort über Druckregulierventile 17b und 17a in den Brennstoffbehälter (nicht dargestellt).
• Statt eines Elektromagneten für die Betätigung der Ventile 4 und 8 kann auch eine pneumatische oder eine hydraulische Einrichtung denselben Zweck erfüllen. Selbstverständlich kann für die Betätigung des Vorlauf- und Rücklaufventils eine einfache Handregulierung oder eine umschaltbare Regulierung für Handbetätigung oder automatische Betätigung vorgesehen sein. Auch könnte das Steuerorgan statt über ein Hebelgestänge direkt auf die Ventilstangen einwirken.
• Statt der beiden Ventilstangen 6 und 10 könnte auch nur eine einzige Ventilstange vorgesehen sein, mittels welcher sowohl das Vorlauf- als auch das Rücklaufventil betätigt werden kann.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Ölbrenner mit steuerbarem Ölumlauf und einer Druckzerstäuberdüse, deren Teile zueinander unbeweglich sind, wobei eine Düsenkammer die Düsenaustrittsöffnung aufweist und wobei die Druckzerstäuberdüse in einem als Düsenträger ausgebildeten Steuerteil eingesetzt ist, in welchem sich ein den Ölzulauf öffnendes und schließendes Vorlaufventil und eine den Ölzu- und Ölrücklauf verbindende überbrükkungsleitung befindet, die durch ein mit dem Vorlaufventil in Wirkverbindung stehendes Steuerorgan beim Öffnen des Vorlaufventils zwangläufig abschließbar ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zusätzlich in an sich bekannter Weise eine Düsenrücklaufleitung (3) zwischen der Düsenkammer (21) und der Rücklaufleitung (9) vorgesehen ist und daß in der Rücklaufleitung (9) ein Rücklaufventil (8) angeordnet ist, das mit dem Vorlaufventil (4) in Wirkverbindung steht und zugleich mit diesem geöffnet oder geschlossen wird.
2. 2. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites mit dem Rücklaufventil (8) in Wirkverbindung stehendes Steuerorgan (15) beim Öffnen des Rücklaufventils (8) zwangläufig die verbindende überbrückungsleitung abschließt.
3. 3. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die überbrückungsleitung (12) verschließbare Steuerorgan (14 bzw. 15) durch einen mindestens hinter einem der Ventile (4, 8) angeordneten, mit demselben wirkungsverbundenen Kolben gebildet ist, welcher Kolben (14 bzw. 15) für das Öffnen und Schließen der überbrückungsleitung (12) vorzugsweise auf der Ventilstange (6 bzw. 10) angeordnet ist und für die Dosierung der durch die überbrückungsleitung (12) fließenden Ölmenge Regelmittel, z. B. eine Drosselschraube (13), vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 659 695, 604 083; österreichische Patentschriften Nr. 185 916, 193 056; schweizerische Patentschrift Nr. 274 369; französische Patentschriften Nr. 972161, 957 490; französische Zusatzpatentschrift Nr. 60 305; britische Patentschriften Nr. 790 064, 637 960.