Drallflammen-Mischvorrichtung für Ölbrenner

Abstract

 Eine Drallflammen-Mischvorrichtung für Ölbrenner mit einer in einem stromab konisch verengten Brennerrohr (1) angeord­neten Zerstäuberdüse (7), mit einer der Zerstäuberdüse zu­geordneten axial verschieblichen Stauscheibe (12), welche eine mittige Öffnung (13) aufweist, von der im wesentli­chen radial nach außen Schlitze (14) ausgehen, die durch aus der Ebene der Stauscheibe abgebogene flügelartige Ab­schnitte gebildet sind, und welche mit einer zylindrischen Begrenzung (16) in Fortsetzung ihres Außenumfangs - in Strömungsrichtung gesehen - versehen ist, soll der Flamme einen die Zündung und praktisch schadstofffreie Verbren­nung des Heizöls begünstigenden, erhöhten Drall verleihen. Hierzu hat das Brennerrohr (1) stromab der Verengung (3) eine Einschnürung (6) und/oder zur Brennerrohrlängsachse einen Anstellwinkel aufweisende Sicken (4) und/oder ragt die Zerstäuberdüse (7) mit einer Düsenmündung (17) in die Ebene der Stauscheibe (12) hinein.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Drallflammen-Mischvor­richtung für Ölbrenner mit einer in einem stromab konisch verengten Brennerrohr angeordneten Zerstäuberdüse, mit ei­ner der Zerstäuberdüse zugeordneten axial verschieblichen Stauscheibe, welche eine mittige Öffnung aufweist, von der im wesentlichen radial nach außen Schlitze abgehen, die durch aus der Ebene der Stauscheibe abgebogene flügelarti­ge Abschnitte gebildet sind, und welche mit einer zylin­drischen Begrenzung in Fortsetzung ihres Außenumfangs - in Strömungsrichtung gesehen - versehen ist.

[0002] Eine gattungsgemäße Mischvorrichtung ist bereits aus der DE-PS 35 42 174 bekannt. Im Brennerrohr ist ein im Durch­messer kleineres Führungsrohr angeordnet, das axial ver­stellbar ist und eine topfartig ausgebildete Stauscheibe aufnimmt. Die Stauscheibe dient der Flammenhaltung, d.h. sie stellt ein Gleichgewicht zwischen der Ausströmgeschwin­digkeit eines Brennstoff-Luftgemisches und der Rückzündge­schwindigkeit der Flamme bei beabsichtigter Rezirkulation im Verbrennungsraum ein. Die Stauscheibe bildet mit dem Brennerrohr einen einstellbaren Ringspalt, wobei die Stau­scheibe von einem Primärluftstrom für eine unterstöchiome­trische Vorverbrennung und der Ringspalt von einem Sekun­dürluftstrom für eine vollständige Verbrennung des Heizöls durchströmt werden. Dabei gelangt das Heizöl von der Zer­stäuberdüse durch eine zentrische Öffnung der nachgeordne­ten Stauscheibe, die einen sechsspitzflächigen Durchlaß bildet, in die Verbrennungszone. Schlitze in der Stau­scheibe geben der hindurchtretenden Primärluft einen Drall auf, der eine Mischung von Heizöl und Luft sowie eine Ver­gasung des Heizöls fördert. Durch eine verhältnismäßig große Schlitzbreite im Bereich der mittigen Öffnung wird ein örtlich begrenzter starker Wirbeleffekt erzielt, wel­cher das Zünden nach jeder Regelzuschaltung des Brenners begünstigt.

[0003] Bei dieser Mischvorrichtung ist jedoch nachteilig, daß die Drallbewegung des Verbrennungsgasgemisches relativ unge­hindert in eine axiale Aströmbewegung umgesetzt wird, wo­durch die Vermischung von Heizöl und Luft sowie Vergasung des Heizöls beeinträchtigt werden. Unterstützt wird dies noch durch die mit einer hohen Geschwindigkeit von z.B. mehr als 10 Metern pro Sekunde durch die mittige Öffnung der Stauscheibe in Strahlform strömende Primärluft, welche die gewünschte Drallführung im Zentrum der Misch- und Ver­brennungszone behindert und durch ihren Stoßimpuls die Zündwilligkeit des Verbrennungsgasgemisches verringert. Ferner setzt die vornehmlich in Axialrichtung des Brenner­rohres abströmende Sekundärluft den Drall des Verbrennungs­gasgemisches herab.

[0004] Das DE-GM 77 24 029 offenbart eine ähnliche Mischvorrich­tung, bei der das Führungsrohr mit vier gleichmäßig am Um­fang verteilten Flossen versehen ist, die mittels Winkel­profilstücken gebildet sind und gewährleisten, daß das Führungsrohr genau koaxial in das Brennerrohr eingesetzt ist. Diese Abstützung von Führungsrohr und eingesetzter Stauscheibe ist jedoch konstruktiv relativ aufwendig und ändert auch nichts an der drallvermindernden Wirkung der axial ausgerichteten Sekundärluftströmung.

[0005] Die DE-PS 24 61 078 offenbart bereits eine Feuerungsanlage mit einem Brenner, der außen einen Ringspalt für eine Zu­fuhr von Sekundärluft hat, die vor dem Austritt in einen Verbrennungsraum durch Öffnungen einer Platte strömt, denen schaufelförmige Leitbleche zugeordnet sind, um eine Ablenkung der Luft zur Außenseite des Flammenkerns zu be­wirken, so daß ein Luftmantel mit einer schraubenlinien­förmig verlaufenden Strömungsrichtung gebildet wird. Die Lochplatte hat jedoch hohe Druckverluste und erzeugt in­folge unstetiger Übergänge eine unvollständig ausgebildete Drall-Mantelströmung, die noch nicht den wünschenswerten Mischungs- und Vergasungseffekt hat. Zudem ist die ein zentrales Führungsrohr haltende zusätzliche Drallplatte herstellungstechnisch relativ aufwendig.

[0006] Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Mischvorrichtung für Ölbrenner zu schaffen, die der Flamme einen erhöhten Drall verleiht, welcher die Zündung und praktisch schadstofffreie Verbren­nung des Heizöls begünstigt.

[0007] Hierzu ist bei einer ersten erfindungsgemäßen Lösungsvari­ante in Verbindung mit den gattungsgemäßen Merkmalen vor­gesehen, daß das Brennerrohr stromab der konischen Ver­engung eine von dieser radial vorstehende Einschnürung hat.

[0008] Die erfindungsgemäß vorgesehene Einschnürung verringert die Flammen-Fluchtgeschwindigkeit in Axialrichtung des Brennerrohres und unterstützt somit die als Flammenhal­tungs-Vorrichtung bereits vorgesehene Stauscheibe. Dadurch bleibt der Drall der Primärluft der Flamme in größerem Um­fang erhalten, so daß in einer Mischzone vor der Ein­schnürung eine intensive Mischung des Heizöls mit der Luft und dessen stärkere Vergasung stattfindet. Es resultiert ein intensiv gemischtes Verbrennungsgas, welches einen schnellen Ausbrand mit einer kürzeren Flamme mit der Cha­rakteristik einer sogenannten "Blauflamme" fördert, wobei weniger fester Kohlenstoff, dafür jedoch mehr Kohlenmon­oxid aufbereitet wird. Vorteilhafterweise fällt praktisch kein Ruß im Abgas an, sind im Abgas geringere Anteile an Kohlenmonoxid enthalten und ist auch eine Minderung der Stickstoffoxidbildung festzustellen.

[0009] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Verhältnis eines kleinsten Einschnürungsdurchmessers zu einem kleinsten Durchmesser der angrenzenden konischen Verengung etwa 0,85 bis 0,8, wobei eine praktisch zufrie­denstellende Verminderung der Flammen-Fluchtgeschwindig­keit unter Erhöhung des Flammendralls erreicht werden.

[0010] Bei einer praktischen Weiterbildung ist die Einschnürung von einem - vorzugsweise durch Einbördeln einer Brenner­rohrmündung - in dem Brennerrohr gehaltenen Ringkörper ge­bildet. Verschiedenen Einsatzfällen kann leicht durch Ver­wendung unterschiedlicher Ringkörper Rechnung getragen werden.

[0011] Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die Einschnürung von einer Ausformung, insbesondere Einbördelung der Brenner­rohröf fnung des Brennerrohres gebildet, wodurch ein zusätz­liches Bauteil eingespart wird.

[0012] Nach einer Ausgestaltung bildet die Einschnürung eine koni­sche Düse mit einem Konuswinkel von 90° bis 180°, deren Ko­nusspitze vor oder in der Ebene der Brennerrohröffnung liegt. Die Düse ist z.B. von einem im Brennerrohr gehalte­nen Ringkörper oder einer Ausformung des Brennerrohres ge­bildet und bewirkt insbesondere ein verlustarmes und gleich­mäßiges Abströmverhalten der Verbrennungsprodukte.

[0013] Bei einer zweiten Lösungsalternative ist in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen, wahlweise aber auch in Verbindung mit den Merkmalen der ersten Lösungsalternative vorgesehen, daß das Brennerrohr neben der Brennerrohrmün­dung mehrere um die Brennerrohrlängsachse - vorzugsweise gleichmäßig - verteilt angeordnete, zum Brennerrohrzentrum ausgerichtete rippenartige Vorsprünge hat, daß die Vor­sprünge die zylindrische Begrenzung der Stauscheibe seit­lich führen, und daß die Vorsprünge zur Brennerrohrlängs­achse einen Anstellwinkel haben. Der Anstellwinkel kann 0° betragen, ist jedoch bevorzugt deutlich größer.

[0014] Die erfindungsgemäß vorgesehen Vorsprünge bilden zum einen eine herstellungstechnisch günstige Führung und seitliche Halterung für die Stauscheibe. Zum anderen verleihen sie der Sekundärluftströmung aufgrund ihres Anstellwinkels über 0° zur Brennerrohrlängsachse einen Drall, welcher die eingeschlossene Flamme stabilisiert und den Drall der Primärluftströmung unterstützen kann. Somit behindert der Drall der Sekundärluft auch eine Umsetzung der Drehbewe­gung der Primärluft in eine Längsbewegung.

[0015] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Vorsprünge in einem Schnitt parallel zur Brennerrohrlängsachse trop­fenförmig. Die entsprechend bekannten Tragflügelprofile im Querschnitt tropfenförmigen Vorsprünge sorgen für eine gut durchgebildete Drallströmung der Sekundärluft und gleichmäßige sowie kontrollierte Strömungsverhältnisse in der Misch- und Verbrennungszone.

[0016] Bevorzugt sind vier bis sechs Vorsprünge um die Brenner­ rohrlängsachse verteilt angeordnet, welche die Drallströ­mung gut durchbilden und zugleich den Strömungsquerschnitt im Ringspalt vernachlässigbar mindern.

[0017] Bevorzugt haben die Vorsprünge zur Brennerrohrlängsachse einen Anstellwinkel von 15 bis 45°, wodurch die erwünschte kurze Flamme bei ausreichender Flammen-Fluchtgeschwindig­keit erreicht werden.

[0018] Nach einer anderen Ausgestaltung verleihen die Vorsprünge einer zwischen Brennerrohr und zylindrischer Begrenzung der Staubscheibe durchtretenden Sekundärluftströmung den gleichen Drehsinn, wie die Stauscheibe einer die Schlitze durchströmenden Primärluftströmung, so daß die Drallwir­kung der beiden Teilluftströme einander unterstützen.

[0019] Bei einer dritten Lösungsalternative ist in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen, wahlweise aber auch in Verbindung mit den Merkmalen der ersten und/oder zweiten Lösungalternative vorgesehen, daß die Zerstäuberdüse mit einer Düsenmündung in die mittige Öffnung der Stauscheibe hineinragt und in der Ebene der Stauscheibe angeordnet ist.

[0020] Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Düsenmündung in der Öffnung und Ebene der Stauscheibe wird der relativ große Querschnitt der Öffnung verringert. Hierdurch wird erreicht, daß sich auch im Zentrum eine gedrallte Luftzu­führung einstellt, d.h. daß der die Öffnung durchtretende Strahl durch den Drall der Primärluft aus den angrenzenden Schlitzen zumindest am äußeren Umfang gedämpft und mitge­dreht wird. Auch dies begünstigt eine bessere Einmischung des Heizöls in die Verbrennungsluft und eine stärkere Ver­gasung des Heizöls und verbessert die Zündwilligkeit des Verbrennungsgasgemisches vor der Zerstäuberdüse.

[0021] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung trägt die Zerstäuber­düse ein Paar Zündelektroden, von denen jede in Brenner­rohrlängsrichtung etwa S-förmig stromabwärts zur Brenner­rohrlängsachse gebogen ist, wobei jede Zündelektrode an Elektrodenfuß und Elektrodenspitze etwa parallel zur Bren­nerrohrlängsachse ausgerichtet ist, und sind die Zündelek­troden durch die mittige Öffnung der Stauscheibe hindurch­geführt und stehen mit den Elektrodenspitzen stromabwärts über die Ebene der Stauscheibe vor. Die solchermaßen ange­ordneten Elektrodenspitzen liegen in einem für die Zündung günstigen Bereich des Verbrennungsgasgemisches. Dabei ste­hen die Zündelektroden mit den Elektrodenspitzen bevorzugt um etwa 3 mm über die Ebene der Stauscheibe vor.

[0022] Zum Erzeugen eines starken Zündfunkens sind die Zündelek­troden nach einer Fortbildung ausgehend vom Elektrodenfuß aufeinander zu gebogen und neben der Elektrodenspitze etwa parallel zueinander ausgerichtet. Hierzu haben die Elek­trodenspitzen voneinander bevorzugt einen Abstand von etwa 3 mm.

[0023] Bei Stauscheiben besteht die Gefahr, daß die noch nicht ausgebrannte Flamme mit relativ kaltem Metall in Berührung kommt und dort die Ölpartikel durch Crackvorgänge Koksab­lagerungen bilden. Diese Gefahr besteht auch bei den vor­stehend beschriebenen Mischvorrichtungen nach der Erfin­dung, zumal diese generell eine Verringerung der Flammen-­Fluchtgeschwindigkeit anstrebt. Zudem können sich trotz der erfindungsgemäßen Anordnung der Düsenmündung bei er­höhten Luftstaudrucken Zündunwilligkeiten ergeben. Aus der DE-PS 35 42 174 sind vorteilhafte Maßnahmen bekannt, die den vorstehend beschriebenen Effekten entgegenwirken. Die­se sind vorteilhaft auch bei einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung vorgesehen.

[0024] Nach einer - sämtliche Lösungsvarianten betreffenden - Ausgestaltung ist deshalb vorgesehen, daß die Breite der Schlitze im Anschluß an die mittige Öffnung größer ist als im mittleren Bereich und daß die Breite der Schlitze im mittleren Bereich so bemessen ist, daß noch eine Luftfilm­bildung erzielt wird. Dadurch wird nicht nur ein das Zün­den des Brenners begünstigender Wirbeleffekt nahe der mit­tigen Öffnung erzielt, sondern im mittleren Schlitzbereich eine Wirbelbildung vermieden, wobei eine ausreichende Luftfilmbildung auf dem anschließenden Flächenbereich eine Verkokung desselben verhindert. Die durch den Flächenbe­reich strömenden Ölpartikel werden hingegen ausreichend verbrannt.

[0025] Nach einer Ausgestaltung ist die Breite der Schlitze im radial äußeren Endbereich größer als im mittigen Bereich. Im äußeren Schlitzbereich prallt ein starker Luftstrom mehr oder weniger direkt auf die zylindrische Begrenzung, um dann rotierend im Becher zur Abrißkante abgeleitet zu werden. Dies ist für das Freihalten der äußeren Schlitz­bereiche von Koksablagerungen vorteilhaft. Bevorzugt ist der Verlauf der radial äußeren Endbereiche der Schlitze derart, daß die durch diese tretende Luftströmung im Win­kel von annähernd 45° auf die Begrenzung trifft. Dadurch wird ein verhältnismäßig starker Luftstrom durch die zy­lindrische Begrenzung umgelenkt und ihm eine entsprechende Rotation erteilt. Zu diesem Zweck kann der radial äußere Endbereich der Schlitze bogenförmig gekrümmt sein. Vor­zugsweise sind die Schlitze insgesamt bogenförmig ge­ krümmt, beispielsweise mit einem einzigen Radius. Der bo­genförmige Verlauf der Schlitze hat den weiteren Vorteil, daß der durch die Schlitze hindurchtretende Luftstrom auf­gefächert und der zugeordnete Flächenbereich der Stau­scheibe vollständig beaufschlagt wird.

[0026] Bevorzugt beträgt das Verhältnis vom Radius der Begrenzung zum Radius der Schlitze etwa 1,82. Eine vorteilhafte Brei­te der Schlitze im radial inneren und/oder äußeren Bereich kann etwa 2 mm betragen. Wie bereits erwähnt, muß die Breite der Schlitze im mittleren Bereich so bemessen sein, daß noch eine Luftfilmbildung erzielt wird. Dies ist bei einer Breite von etwa 0,7 mm der Fall.

[0027] Ferner ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorge­sehen, daß die mittige Öffnung sechsspitzig ausgebildet ist, wobei die Schlitze von den Spitzen ausgehen. Hier­durch werden insbesondere die Herstellungs- und Strömungs­bedingungen verbessert.

[0028] Bei einer vierten Lösungsalternative ist in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen, wahlweise aber auch in Verbindung mit den Merkmalen der ersten, zweiten und/oder dritten Lösungsalternative vorgesehen, daß das Brennerrohr eine koaxiale Rohrhülse trägt, die in Strömungsrichtung über die konische Verengung hinausragt, vorn eine radial vorstehende Einschnürung hat und in einen Spalt zwischen ihr und dem Brennerrohr mündende Injektionsöffnungen auf­weist. Die Rohrhülse bewirkt eine tertiäre Gasströmung durch die Injektionsöffnungen in dem Bereich der Brenner­rohrmündung infolge des dort herrschenden Unterdruckes. Die Tertiärströmung hat zum einen eine Minderung der Schadstoffanteile der Verbrennungsgase zur Folge. Zum anderen verringert die radial nach innen gerichtete ter­tiäre Strömung die Flammen-Fluchtgeschwindigkeit in Axial­richtung, womit die zur Einschnürung des Brennerrohres schon erwähnten Vorteile einhergehen. Die Mischvorrichtung kann eine Einschnürung nur an der Rohrhülse aufweisen, aber auch an Rohrhülse und Brennerrohr mit einer Ein­schnürung versehen sein.

[0029] Im letztgenannten Fall ist es hinsichtlich der Strömungs­verluste besonders günstig, wenn gemäß einer Weiterbildung die Innenabmessungen der Einschnürung der Rohrhülse den­jenigen der Einschnürung des Brennerrohres entsprechen.

[0030] Für eine konzentrierte Einbringung der Tertiärströmung in den Mündungsbereich haben die Einschnürungen von Rohrhülse und Brennerrohr bevorzugt einen axialen Abstand von etwa 5 mm voneinander.

[0031] Gemäß einer Weiterbildung sind die Injektionsöffnungen an der Rohrhülse in Strömungsrichtung vor der Brennerrohrmün­dung angeordnet, wodurch das Ansaugen durch die Injek­tionsöf fnungen gefördert und einem Ausblasen der Primär- und Sekundärluftströmung durch die Injektionsöffnungen entgegengewirkt wird.

[0032] Grundsätzlich reicht eine einzige Injektionsöffnung z.B. in Form eines Langloches aus. Für eine gleichmäßige Strö­mungsverteilung innerhalb des Spaltes zwischen Rohrhülse und Brennerrohr sind die Injektionsöffnungen jedoch bevor­zugt über den Umfang der Rohrhülse verteilte (Lang-)Löcher.

[0033] Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Er­findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungs­formen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Mischvorrichtung mit einem Ringkörper als Ein­schnürung, einem Brennerrohr mit Sicken und in der Ebene einer Stauscheibe angeordneter Düsenmündung in einem Längs schnitt (mit winkligem Schnittver­lauf);

Fig. 2 Zerstäuberdüse mit Zündelektroden derselben Vor­richtung in der Vorderansicht;

Fig. 3 Düsenbuchse mit Stauscheibe und Zentrumsscheibe derselben Vorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V der Fig. 3;

Fig. 6 Brennerrohr derselben Vorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 7 ein anderes Brennerrohr mit von einer Ausformung gebildeter Einschnürung in einem Teilschnitt neben der Brennerrohrmündung;

Fig. 8 ein anderes Brennerrohr mit von einer anders abge­winkelten Ausformung gebildeten Einschnürung in ei­nem Teilschnitt nahe der Brennerrohrmündung;

Fig. 9 ein anderes Brennerrohr mit einer vorgesetzten Rohr­hülse.

[0034] Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Brennerrohr 1, welches einen etwas verjüngten, jedoch zylindrischen Mit­ telabschnitt 2 und daran angrenzend eine konische Ver­engung 3 hat, die entlang eines Mischraumes der Länge A ausgebildet ist. Im Bereich der Verengung 3 sind in das Brennerrohr sechs Sicken 4 eingeformt, die innen eine Teilzylindermantelfläche umgrenzen. Neben einer Brenner­rohrmündung 5 ist in das Brennerrohr 1 ein Ringkörper 6 eingebördelt, der den Mischraum - bezogen auf einen Strom­richtungspfeil ST - stromabwärts begrenzt.

[0035] In dem Brennerrohr 1 ist längsverschieblich eine Zerstäu­berdüse 7 gehalten. Die Zerstäuberdüse 7 trägt außen eine Düsenbuchse 8, die mit einer Feststellschraube 9 festge­legt ist.

[0036] Stromaufwärts ist an der Düsenbuchse 8 eine Zentrumsschei­be 10 befestigt, welche Luftverteilungszwecken dient. Stromabwärts ist an einer Stirnseite der Düsenbuchse 8 ein Halter 11 für eine Stauscheibe 12 festgelegt.

[0037] Die Stauscheibe 12 hat eine mittige Öffnung 13 und davon ausgehend im wesentlichen radial nach außen sich er­streckende Schlitze 14. Außen ist die Stauscheibe 12 über eine umlaufende Randsicke 15 mit einer zylindrischen Be­grenzung 16 verbunden, die an den Innenflächen der Sicken 4 des Brennerrohres 1 geführt ist. Stromaufwärts wird der Mischraum der Länge A von der Stauscheibe 12 begrenzt. Auf Einzelheiten der Düsenbuchse und der daran befestigten Teile wird weiter unten noch eingegangen.

[0038] Die in Strömungsrichtung ST anströmende Verbrennungsluft wird von der Zentrumsscheibe 10 zum Teil radial nach außen abgelenkt, so daß ein Sekundärluftstrom S die Kanäle zwi­schen Brennerrohr 1, Sicken 4 und zylindrischer Begrenzung 16 durchströmt und von außen in den Mischraum der Länge A gelangt. Ein weiterer Anteil der Verbrennungsluft gelangt als Primärluftstrom P durch die Schlitze 14 und die Öffnung 13 der Stauscheibe 12 in den Mischraum hinein. Aufgrund einer weiter unten noch erläuterten Orientierung der Sicken 4 sowie der Schlitze 14 gelangen Sekundär- und Primärluftstrom jeweils mit einem gleichgerichteten Drall in den Mischraum hinein, dessen Umwandlung in eine axiale Bewegung von dem Ringkörper 6 behindert wird.

[0039] Außer der Verbrennungsluft wird dem Mischraum der Länge A noch Heizöl zugesetzt, wozu die Zerstäuberdüse 7 mit einer Düsenmündung 17 in die mittige Öffnung der Stauscheibe 12 hineinragt und genau in der Ebene der Stauscheibe angeord­net ist. Aufgrund des Dralls der Verbrennungsluft wird das von der Zerstäuberdüse 7 abgegebene Heizöl im Mischraum fein vermischt und zugleich vergast.

[0040] Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist an der Dü­senbuchse 8 zum Zünden des in dem Mischraum der Länge A erzeugten Verbrennungsgasgemisches ein isolierender Träger 18 festgeschraubt, der stromabwärts ein Paar Zündelektro­den 19 aufweist. Die Zündelektroden 19 sind in Brenner­rohrlängsrichtung etwa S-förmig stromabwärts zur Brenner­rohrlängsachse gebogen, wobei sie mit einem etwa parallel zur Brennerrohrlängsachse ausgerichteten Elektrodenfuß 20 in dem Träger 18 gehalten sind. Mit einer Elektrodenspitze 21 durchgreifen sie die Öffnung 13 der Stauscheibe 12, wo­bei sie für eine optimale Zündung einen Zündabstand Z von etwa 3 mm von der Ebene der Stauscheibe 12, einen Elektro­denabstand E voneinander von ca. 3 mm und einen Mündungs­abstand M vom Zentrum der Düsenmündung 17 von ca. 6 mm haben.

[0041] Zur Regulierung des Verhältnisses von Sekundär- und Pri­märluftstrom sowie der Länge A des Mischraumes ist die Zerstäuberdüse 7 mitsamt der Düsenbuchse 8 und der daran befestigten Stauscheibe 12 sowie den Zündelektroden 19 axial verschiebbar. Wird die Stauscheibe 12 weiter stromab verschoben, so verringert sich aufgrund der konischen Ver­engung 3 der freie Querschnitt für den Sekundärluftstrom S, so daß dieser auf Kosten des Primärluftstroms P abnimmt.

[0042] Wie die Fig. 3 in gegenüber Fig. 1 seitenverdrehter Dar­stellungsweise zeigt, hat die Düsenbuchse 8 innen eine der Außenkontur der Zerstäuberdüse 7 entsprechende Aufnahme 22 mit Gewindebohrungen für die Feststellschraube 9 und für die Befestigungsschraube des Trägers 18. Die Zentrums­scheibe 10 und der Halter 11 sind jeweils stirnseitig an der Düsenbuchse 8 durch Einbördeln gehalten. Wie die Fig. 3 bis 5 zeigen, hat der Halter 11 hierzu einen zentralen Haltering 22, von dem drei Haltearme 23 ausgehen und zu Befestigungslaschen 24 für die Stauscheibe 12 geführt sind. Außerdem sind an den Haltering 22 seitlich Stützarme 25 für den Träger 18 der Zündelektroden angeformt.

[0043] Der Fig. 4 ist entnehmbar, daß die mittige Öffnung 13 der Stauscheibe 12 die Form eines sechsspitzflächigen Durch­lasses hat, dessen lichte Weite mehr als 15 mm beträgt. Von Spitzen der Öffnung 13 aus erstrecken sich die Schlitze 14, die mittels nach außen aus der Ebene der Stauscheibe 12 abgebogener Flügel 26 (vgl. Fig. 3) gebil­det werden. Die Schlitze sind kreisbogenförmig gekrümmt, wobei sie in Radialrichtung variable Schlitzbreiten haben. Dies und die Bogenform der Schlitze bewirkt eine starke Wirbelbildung nahe der Öffnung 13 und eine Auffächerung der Luftströmung über den ganzen Flächenbereich zwischen den Schlitzen, so daß eine gute Zündwilligkeit erreicht und eine Verkokung auf dem Flächenbereich vermieden wird.

[0044] Wie die Fig. 6 näher zeigt, hat das Brennerrohr 1 im Be­reich der Verengung 3 einen Konuswinkel α von ca. 12°. Die Sicken 4 haben in einem Schnitt parallel zur Brennerrohr­längsachse ein tropfenförmiges Profil und sind um einen Anstellwinkel β von ca. 15° zur Brennerrohrlängsachse ge­neigt. Der Anstellwinkel β beträgt maximal ca. 45°,

[0045] Anstatt des zusätzlichen Ringkörpers 6 kann die Brenner­rohrmündung 5 - wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt - angren­zend an die konische Verengung 3 auch eine Einbördelung 27 oder 28 aufweisen. Die senkrecht zur Brennerrohrlängsachse ausgerichtete Einbördelung 27 hält die Flamme besser im Mischraum zurück, verursacht aber größere Strömungsver­luste. Die Einbördelung 27 kommt einer Düse mit einem Ko­nuswinkel von 180° gleich. Dagegen ist die Einbördelung 28 um ca. 45° zur Brennerrohrlängsachse geneigt, was einem Düsenwinkel γ von 90° gleich kommt. Hierdurch wird der Drall bei nicht all zu hohen Strömungsverlusten in der Flamme gehalten.

[0046] Soweit das Brennerrohr gemäß Fig. 9 mit dem aus Fig. 1 bzw. 6 übereinstimmt, wurden identische Bezugszeichen ver­wendet und wird auf obige Erläuterungen Bezug genommen.

[0047] Zusätzlich hat das Brennerrohr 1 eine auf den zylindri­schen Mittelabschnitt 2 aufgeschobene und dort ange­schweißte, im wesentlichen zylindrische Rohrhülse 29, die in Strömungsrichtung ST etwas über die Brennerrohrmündung 5 hinausragt und vorn eine radial vorstehende Einschnürung 30 hat. Der Abstand der Einschnürungen 6 und 30 voneinan­der beträgt etwa 5 mm.

[0048] Im Bereich der konischen Verengung 3 des Brennerrohres 1 ist zwischen Brennerrohr und Rohrhülse 29 ein nach vorn divergierender Ringspalt 31 ausgebildet. In diesen münden Langlöcher 32, die in Strömungsrichtung vor der Brenner­rohrmündung 5 auf einer kreisringförmigen Umfangslinie der Rohrhülse 29 gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

[0049] Infolge des im Bereich der Brennerrohrmündung 5 herrschen­den Unterdruckes wird durch die Langlöcher 32 eine tertiäre Gasströmung angesaugt und radial in das Verbrennungsge­misch eingebracht. Hierdurch wird die Vermischung der Ver­brennungsgase weiter begünstigt, zumal auch die tertiäre Gasströmung infolge der Strömungsführung durch die Außen­fläche der Sicken 4 einen Drall aufweisen kann.

[0050] Die Rohrhülse 29 kann auch im Bereich der konischen Ver­engung 3 des Brennerrohres befestigt sein.

[0051] Das Brennerrohr 1 bzw. die Rohrhülse 29 wird bevorzugt aus einem Stahl mit der Werkstoff-Nummer 1.4878 hergestellt.

Ansprüche

1. Drallflammen-Mischvorrichtung für Ölbrenner mit einer in einem stromab konisch verengten Brennerrohr (1) an­geordneten Zerstäuberdüse (7), mit einer der Zerstäu­berdüse zugeordneten axial verschieblichen Stauschei­be (12), welche eine mittige Öffnung (13) aufweist, von der im wesentlichen radial nach außen Schlitze (14) abgehen, die durch aus der Ebene der Stauscheibe (12) abgebogene flügelartige Abschnitte (26) gebildet sind, und welche mit einer zylindrischen Begrenzung (16) in Fortsetzung ihres Außenumfangs - in Strömungs­richtung gesehen - versehen ist, dadurch gekennzeich­net, daß das Brennerrohr (1) stromab der konischen Ver­engung (3) eine von dieser radial vorstehende Einschnü­rung (6, 27, 28) hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis eines kleinsten Einschnürungsdurch­messers zu einem kleinsten Durchmesser der angrenzen­den Verengung (3) etwa 0,85 bis 0,8 beträgt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung von einem - vor­ zugsweise durch Einbördeln einer Brennerrohrmündung (5) in dem Brennerrohr (1) gehaltenen Ringkörper (6) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung von einer Ausfor­mung (27, 28) des Brennerrohres (1) gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung (6, 27, 28) eine konische Düse mit einem Konuswinkel (γ) von 90° bis 180° bildet, deren Konusspitze vor oder in der Ebene der Brennerrohröf fnung (5) liegt.

6. Mischvorrichtung nach dem Oberbegriff des Ansprüches 1, insbesondere in Verbindung mit den Kennzeichnungsmerk­malen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (1) neben der Brennerrohrmündung (5) mehrere um die Brennerrohrlängsachse - vorzugswei­se gleichmäßig - verteilt angeordnete, zum Brennerrohr­zentrum ausgerichtete rippenartige Vorsprünge, vorzugs­weise Sicken (4) hat, daß die Vorsprünge die zylindri­sche Begrenzung (16) der Stauscheibe (12) seitlich führen, und daß die Vorsprünge (4) zur Brennerrohr­längsachse einen Anstellwinkel (β) haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (4) in einem Schnitt parallel zur Brennerrohrlängsachse tropfenförmig sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß vier bis sechs Vorsprünge (4) um die Brennerrohrlängsachse verteilt angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (4) zur Brennerrohr­längsachse einen Anstellwinkel (β) von 15 bis 45° haben.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (4) einer zwischen Brennerrohr (1) und zylindrischer Begrenzung (16) der Stauscheibe (12) durchströmenden Sekundärluftströmung (S) den gleichen Drehsinn verleihen, wie die Stau­scheibe (12) einer die Schlitze (14) durchströmenden Primärluftströmung (P).

11. Mischvorrichtung nach dem Oberbegriff des Ansprüches 1, insbesondere in Verbindung mit den Kennzeichnungsmerk­malen der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (7) mit einer Düsenmündung (17) in die mittige Öffnung (13) der Stauscheibe (12) hin­einragt und in der Ebene der Stauscheibe angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (7) ein Paar Zündelektroden (19) trägt, von denen jede in Brennerrohrlängsrichtung etwa S-förmig stromabwärts zur Brennerrohrlängsachse gebogen ist, wobei jede Zündelektrode (19) an Elektro­denfuß (20) und Elektrodenspitze (21) etwa parallel zur Brennerrohrlängsachse ausgerichtet ist, und daß die Zündelektroden (19) durch die mittige Öffnung (13) der Stauscheibe (12) hindurchgeführt sind und mit den Elektrodenspitzen (21) stromabwärts über die Ebene der Stauscheibe vorstehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektroden (19) mit den Elektrodenspitzen (21) etwa 3 mm über die Ebene der Stauscheibe (12) vorstehen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektroden (19) ausgehend vom Elektrodenfuß (20) aufeinander zu gebogen sind und neben der Elektrodenspitze (21) etwa parallel zueinan­der ausgerichtet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenspitzen (21) einen Abstand von etwa 3 mm voneinander haben.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (14) im Anschluß an die mittige Öffnung (13) größer ist als im mittleren Bereich und daß die Breite der Schlitze (14) im mittleren Bereich so bemessen ist, daß noch eine Luftfilmbildung erzielt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (14) im radial äußeren Endbereich größer ist als im mittleren Bereich.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der radial äußeren Endbereiche der Schlitze (12) derart ist, daß die durch diese tretende Luftströmung im Winkel von annähernd 45° auf die Be­grenzung (16) trifft.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der radial äußere Endbereich der Schlitze (14) bo­genförmig gekrümmt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (14) insgesamt bogenförmig gekrümmt sind, vorzugsweise mit einem einzigen Radius.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Verhältnis vom Radius der Begrenzung (16) und Radius der Schlitze (12) etwa 1,82 ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (14) ra­dial innen und/oder radial außen etwa 2 mm beträgt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (14) im mittleren Bereich annähernd 0,7 mm beträgt.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, ge­kennzeichnet durch eine in an sich bekannter Weise sechsspitzig ausgebildete mittige Öffnung (13), von deren Spitzen die Schlitze (14) ausgehen.

25. Mischvorrichtung nach dem Oberbegriff des Ansprüches 1, insbesondere in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeich­net, daß das Brennerrohr (1) eine koaxiale Rohrhülse (29) trägt, die in Strömungsrichtung (ST) über die ko­nische Verengung (3) hinausragt, vorne eine radial vorstehende Einschnürung (30) hat und in einen Spalt (31) zwischen ihr und dem Brennerrohr (1) mündende In­jektionsöf fnungen (32) aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenabmessungen der Einschnürung (30) der Rohrhülse denjenigen der Einschnürung (6) des Brenner­rohres (1) entsprechen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Einschnürungen (30, 6) von Rohrhülse (29) und Brennerrohr (1) einen axialen Abstand von etwa 5 mm voneinander haben.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, da­durch gekennzeichnet, daß die Injektionsöffnungen (32) an der Rohrhülse (29) in Strömungsrichtung (ST) vor der Brennerrohrmündung (5) angeordnet sind.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, da­durch gekennzeichnet, daß die Injektionsöffnungen über den Umfang der Rohrhülse (29) verteilte (Lang-)Löcher (32) sind.

Zeichnung