DE2128809A1

DE2128809A1 - Ölbrenner

Info

Publication number: DE2128809A1
Application number: DE19712128809
Authority: DE
Inventors: Christopher John Farndon Chester Booth (Großbritannien)
Original assignee: C and W Walker Ltd
Current assignee: C and W Walker Ltd
Priority date: 1970-06-10
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1971-12-16
Also published as: DE2128809B2; DE2128809C3; GB1349516A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH 8 MÖNCHEN 22,

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Dr. rer. not. W. KORBER PATENTANWÄLTE

9. Juni 1971

/Ke

O. & W. Walker Limited,
Donnington, Hear Wellington,
Shropshire / England

Pa t ent anm elduns

Ölbrenner

Die Erfindung betrifft einen eingetauchten ölbrenner.

Der erfindungsgemässe ölbrenner enthält einen ölzerstäuber, welcher zerstäubtes Öl und Verbrennungsluft nach unten in eine Brennkammer leitet, deren Boden offen und in einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, eingetaucht ist. Der Querschnitt des unteren Teiles der Brennkammer ist gegenüber dem oberen Teil der Brennkammer stufenartig erweitert. Die Wand der Brennkammer besteht aus Metall und hat im oberen Teil und unteren Teil die gleiche Dicke, wobei die Innenseite der Wand den Flammen ausgesetzt ist und die Aussenseite mit der Flüssigkeit in Eontakt steht.

Vorzugsweise hat die Brennkammer einen kreisförmigen Querschnitt; die Länge des unteren querschnittserweiterten Teiles ist etwa 1/2 bis 1 1/2mal grosser als der Durchmesser.

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Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Ölbrenners bestellt die Brennkammer aus einem oberen divergierenden Teil, dessen Durchmesser sich nach unten kontinuierlich vergrössert, aus einem mittleren zylindrischen Teil, das sich zwischen dem oberen Teil und der stufenartigen Querschnittserweiterung befindet und einen im wesentlichen konstanten Durchmesser hat, der gleich dem unteren Ende des oberen Teiles ist, und aus einem unteren zylindrischen Teil mit im wesentlichen konstantem Durchmesser, der sich von der stufenartigen Querschnittserweiterung bis an das untere Ende der Brennkammer erstreckt.

I¹Ur das Erhitzen einer Flüssigkeit hat der eingetauchte Brenner ™ den Vorteil, dass sich die Brennkammer-unter der Flüssigkeitsoberflache befindet, so dass sie dadurch in unmittelbarem Kontakt mit der Flüssigkeit steht. Die durch die Brennkammer strömenden Gase werden direkt in die'Flüssigkeiten geleitet, in welche der Brenner eingetaucht ist. Dadurch wird auf sehr einfache Weise eine wirksame Wärmeübertragung erzielt. Darüberhinaus ist es nicht erforderlich, die Brennkammer mit feuerfestem Material auszukleiden, so dass der Brenner in der Herstellung relativ billig ist. Es ist sogar so, dass ein feuerfestes Material nicht einmal verwendet werden könnte, da dieses bei Eintritt von Flüssigkeit in den Brenner platzen und aus dem Brenner herausfallen würde.

Obwohl öl ein billigerer Brennstoff als Gas ist, ist Gas bisher deshalb vorgezogen worden, weil es leichter zündet und beim Brennen eine höhere Stabilität hat. Mit öl hat man bisher in dieser Hinsicht einige Schwierigkeiten gehabt. Gas brennt mit einer kontinuierlichen Flamme, Öl muss dagegen in Verbrennungsluft zerstäubt werden, so dass es den kleinsten Tropfen verbrennen kann, von denen jeder eine kleine Flamme inerhalb der Verbrennungszone bildet. Dazu muss jedes öltröpfchen entzündet werden. Diese Tröpfchen brennen an ihr en Oberflächen, wo sie verdampfen. Das öl und die Luft ergeben dann ein molekulares Gemisch. Die Funktion eines ölbrenners besteht daher in erster Linie darin, das öl in kleinste Tröpfchen zu zer-

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stäuben..Zweitens soll der Ölbrenner diese Tröpfchen verdampfen und drittens die zu Gas verdampften Tröpfchen verbrennen, wobei ein Teil der entwickelten Hitze dazu aufgewendet werden muss, um neue Tröpfchen zu verdampfen.

Wie bereits erwähnt, sind bei den Bemühungen, eine geeignete und stabile Flamme mit Heizöl zu erreichen, ziemlich grosse Schwierigkeiten aufgetreten. In einer herkömmlichen Verbrennungskammer werden die eintretenden Öltröpfchen durch die Hitze verdampft, welche von den glühenden Wänden der Verbrennungskammer abgestrahlt wird. Dadurch ist es notwendig, die Brennkammer mit feuerfestem Material auszukleiden, welches zu einer Erhöhung der Kosten und zu einer Verminderung der Wärmeübertragung führt.

Durch die stufenartige Querschnittserweiterung bei der erfindungsgemässen Brennkammer wird eine Turbulenz erzeugt, welche im Gegensatz zu den herkömmlichen ölbrenner eine befriedigende Wärmeübertragung von dem verbrennenden, verdampften öl auf die eingeführten öltröpfchen führt. Dadurch wird eine betriebssichere und stabile Flamme erzeugt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen teilweise geschnittenen Aufriss des untergetauchten Ölbrenners zur Erhitzung von Wasser, beispielsweise für ein Schwimmbecken.

Der in der Zeichnung dargestellte ölbrenner enthält einen ölverbrennenden Zerstäuber 10 herkömmlicher Art, der nach unten in eine Brennkammer 14 gerichtet ist. Die Brennkammer hat Stahlwände gleichmässiger Dicke und besteht aus einem oberen konischen Teil 15» der sich von dem Zerstäuber 10 aus nach unten erweitert. An den oberen konischen Teil 15 schliesst sich ein zylindrischer mittlerer Teil 16 an, der den gleichen Durchmesser wie das untere Ende des oberen Teiles

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15 hat. Am unteren Ende des mittleren Teiles 16 "befindet sich eine stufenartige Querschnittserweiterung 17 ₅ welche das untere Ende des zylindrischen Mittelteiles 16 mit dem oberen Ende ' eines unteren zylindrischen Teiles 18 verbindet. Der untere zylindrische Teil 18 hat einen grösseren Durchmesser als der mittlere zylindrische Teil 16. Am unteren Ende des unteren zylindrischen Teiles 18 ist eine flache kreisförmige Platte vorgesehen, die zu dem unteren Ende einen Abstand aufweist und durch vier Stützen 20 gehalten ist.

Man hat festgestellt, dass es für den unteren Teil 18 der Brennkammer 14 eine kritische minimale Länge gibt, die dadurch definiert ist, dass das Verhältnis dieser Länge zum Durchmesser zwischen 1,5 und 0,5 liegen sollte. Bei der speziellen Ausführungsform sind die Proportionen der Teile etwa wie folgt: Der Durchmesser des unteren Endes des unteren Teiles 18 sei eins. In diesem Falle ist die Höhe des oberen Teiles 15 0₅64; die Höhe des mittleren Teiles 16 ist 1,0 und die Höhe des unteren Teiles 18 ist ebenfalls 1,0. Der Durchmesser des mittleren Teiles 16 und den unteren Endes des oberen Teiles 15 ist 0,67, und der Durchmesser des oberen Endes des oberen Teiles 15 ist etwa 0,33.

Die Brennkammer ist an einer flachen Platte befestigt und der Wasserspiegel kann zwischen den Grenzen variieren, die durch die Linien 26 und 27 angedeutet sind. Auf der Basis der obengenannten Proportionen liegt die Linie 26 0,1 unterhalb der flachen Platte 25 und die Linie 27 1₅0 oberhalb der flachen Platte 25.

Bei Einhaltung dieser Abmessungsverhältnisse kann man eine stabile Flamme erzeugen, wobei das Wasser in Kontakt mit der Aus s ens ei te der Brennkammer 14 und die Flamme in Kontakt mit der Innenseite der Brennkammer 14 steht. Infolge der Wasserkühlung der Wand kann diese nicht zerstört werden. Gleichzeitig wird noch eine gute Wärmeübertragung erzielt. Der Ölbrenner

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ist nocli mit einem Zün&breruier 30 verseilen. Dieser "bestellt aus einer schmalen zylindrischen Brennkammer J1, die an einer Seite des ölbrenners angeordnet ist and sich vertikal erstreckt. Am oberen Ende des Zündbrenners befindet sich ein Einlassrohr 32, durch welches eine Mischung von Gas und Luft in den Zündbrenner eingeleitet wird. Im Boden des Zündbrenners befindet sich eine kleine Öffnung 33· Ausserdem ist am unteren Ende des Zündbrenners eine seitliche Öffnung 34 vorgesehen, welche in die Brennkammer 14 des Ölbrenners mündet. Der Zündbrenner ist ausserdem noch mit einem Zündrohr 37 versehen, welches sich von dem Zündbrenner aus zu einer Stelle erstreckt, die oberhalb der Wasseroberfläche liegt. An dieser Stelle ist das Zündrohr mit einem Zündmechanismus 38 uncL einem Belüftungsventil 39 versehen.

Die ölbrennkammer 14 und die Gasbrennkammer 31 können mit Flammendetektoren 42 und 43 versehen sein, welche auf die ultraviolette Strahlung des Flammen ansprechen und dazu dienen, die öl- bzw. Gaszufuhr zu drosseln, wenn die Flammenbildung zu stark wird.

Wenn der erfindungsgemässe ölbrenner in Betrieb gesetzt werden soll, so wird von den Gebläsen 50 und 51 Luft in die ölbrennkammer 14 und die Gasbrennkammer 3I geblasen, um das System vollständig zu reinigen. Dann wird von einer Gasquelle 52 über eine Venturi-Einrichtung 53 und das Einlassrohr 32 Gas zusammen mit einem für die Verbrennung geeigneten Anteil Luft in die Gasbrennkammer 31 eingeleitet, wobei das Belüftungsventil 39 geöffnet wird, um etwas Gas das Zündrohr 37 hinaufströmen zu lassen. Das in das Zündrohr 37 eingedrungene Gas wird dann mit Hilfe des Zündmechanismus 38 entzündet, so dass sich in der Gasbrennkammer 31 eine Gasflamme bildet. Die das Zündrohr hinaufströmende Gasmenge wird durch eine Drossel 40 bestimmt, welche in dem Belüftungsventil 39 enthalten ist, so dass die Flamme nach dem Entzünden za?urück in die Gasbrenn-

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kammer 31 schlägt. Dann wird die Ölzufuhr eingeschaltet, wobei die Gasflamme, welche durch die Öffnung 34 in die Ölbrennkammer 14 reicht, das Öl entzündet. Wenn es gewünscht ist, kann die Gasflamme nun abgedreht werden, indem das obere Ende des Gasbrenners entweder abgedichtet oder indem man Luft in diesen Teil des Systems einströmen lässt.

Die Öffnung 33 am Boden des Gasbrenners 30 ist deshalb vorgesehen, um Explosionen bei der Gaszündung und damit Beschädigungen des Luftkompressors zu verhindern.

"Vorzugsweise verwendet man als Zündgas Propan, es eignen sich aber auch andere gasförmige Brennstoffe, beispielsweise solche, die einen Brennwert von etwa 3130 kcal/m^ (350 BTU/ft*) haben.

Ansprüche ι 109851/1305

Claims

Ansprüche

Ölbrenner mit einem Ölzerstäuber, welcher zerstäubtes Öl und Verbrennungsluft nach unten in eine Brennkammer leitet, die an ihrem unteren Ende offen ist und die in eine Flüssigkeit, beispielsweise in Wasser, eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer im unteren Bereich eine stufenartige Querschnittserweiterung (17) aufweist und dass die Wand der Brennkammer (14) aus Metall besteht und im oberen und unteren Bereich die gleiche . Dicke aufweist, wobei die Innenseite der Brennkammer den Flammen ausgesetzt ist und die Aussenseite der Brennkammer mit der Flüssigkeit in Kontakt ist.
2. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (14) einen kreisförmigen Querschnitt hat u-nd dass der unterhalb der stufenähnlichen Querschnittserweiterung (17) liegende Bereich der Brennkammer eine Länge hat, die etwa gleich 1/2 bis 1 1/2 mal dem Durchmesser des unteren Bereiches der Brennkammer (14) ist.
3· Ölbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (14) einen oberen divergierenden Teil

(15) aufweist, dessen Durchmesser sich kontinuierlich nach unten erweitert, dass sich an das untere Ende des oberen Teiles (15) ein mittlerer zylindrischer Teil (16) anschliesst, der sich nach unten bis zu der stufenartigen Querschnittserweiterung (17) erstreckt und einen im wesentlichen konstanten Durchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser des oberen Teiles (15) an dessen unterem Ende ist, und dass sich an dem mittleren zylindrischen Teil

(16) ein unterer zylindrischer Teil (18) anschliesst, der sich von der stufenartigen Querschnittswerweiterung (17) aus bis zu dem offenen Ende der Brennkammer (14) nach unten erstreckt und einen im wesentlichen konstanten Durchmesser hat.

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4·. Ölbrenner nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere offene Ende der Brennkammer (14) kreisförmig ist und dass vor diesem unteren offenen Ende der Brennkammer (14) eine Platte mit Abstand angeordnet ist*
5· ölbrenner nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zündbrenner (JO) vorgesehen ist, der sich an einer Seite der Brennkammer (14) befindet und mit dieser durch einen Kanal (34) verbunden ist.
6. Ölbrenner nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer mit einem IfI amm ende tekt or (42) versehen ist, der auf die ultraviolette Strahlung der Flammen anspricht und die Ölzufuhr stoppt, wenn die Flammenbildung zu stark ist.
Der Patentanwalt
I.
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