[0001] Die Erfindung betrifft einen Einsatz für eine Vorrichtung zuin Zünden bzw. Verbrennen
von Brennstoffen, insbesondere eine Heizvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
[0002] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Zünden bzw. Verbrennen
von Brennstoffen, insbesondere eine Heizvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
9.
[0003] Entsprechende Einsätze bzw. Vorrichtungen, wie etwa Mischzündeinrichtungen mit einer
Ölzerstäubungsvorrichtung bzw. einer Gasverbrennungseinrichtung mit einem diese Ölzerstäubungsvorrichtung
bzw. Gasverbrennungsvorrichtung umgebenden Rohr sind hinlänglich bekannt. Das betreffende
Rohr weist um seinen Umfang verlaufende ringförmige Einschnürungsabschnitte oder Aufweitungsabschnitte
auf. Aufgund dieser Konstruktion ist die Temperaturverteilung innerhalb des Rohres,
das auch als Flammrohr bezeichnet werden kann, bezogen auf den gesamten Durchmesser,
gleich.
[0004] Aufgrund dieser bekannten, generell verwendeten Ausführung der gattungsgemäßen Vorrichtung
bzw. des gattungsgemäßen Einsatzes treten lokal in einer Heizvorrichtung sehr hohe
Temperaturen auf, die zu einem vergleichsweise sehr hohen Anteil an Stickoxiden in
dem Verbrennungsgas bzw. in dem Abgas führen.
[0005] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Einsatz bzw. eine Vorrichtung
vorzuschlagen, die beim Verbrennen von Brennstoffen zu einem geringeren Anteil von
Stickoxiden im Verbrennungsgas bzw. im Abgas führt.
[0006] Diese Aufgabe wird durch einen Einsatz mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen
gelöst.
[0007] Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 löst die der vorliegenden
Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gleichermaßen.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß der Erfindung werden durch die Unteransprüche
definiert.
[0009] Die gemäß der Erfindung zu erzielenden Vorteile beruhen darauf, daß der Einsatz in
Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in Längserstreckungsrichtung der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung
erstreckte Abschnitte aufweist, die zumindest teilweise in unterschiedlichen Entfernungen
zu der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung enden, wobei die Abschnitte zur Achse der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung
hin einwärts ausgerichtet sind. Hierdurch wird in einem ersten Bereich eine Verengung
des Querschnitts des Einsatzes erzeugt, der dazu führt, daß zugeführtes Verbrennungsgas
bzw. Luft zusammen mit Heißgasen zum Flammeninneren geleitet wird, wobei ein Sauerstoffmangel
vorliegt. Durch diesen Sauerstoffmangel wird die Flammenkerntemperatur gesenkt und
der Anteil an thermischen Stickoxiden wird wirksam verringert.
[0010] Durch weitere in einer größeren Entfernung zur Brennstoff-Ausstoßeinrichtung endende
Abschnitte gebildete zweite Zonen wird ein weiterer Teil des benötigten Verbrennungsgases
bzw. der benötigten Verbrennungsluft zugeführt, so daß der Flamme der erforderliche
Verbrennungssauerstoff portionsweise über eine vergrößerte Strecke zugeführt wird.
Folglich wird zwar die für eine vollständige und effektive Verbrennung erforderliche
Luft- bzw. Sauerstoßmenge zugeführt, jedoch über einen mit technischen Mitteln verlängerten
Bereich, so daß der Verbrennungsbereich verlängert wird. Hierdurch werden die maximal
auftretenden Temperaturen verringert und folglich lassen sich die anfallenden Mengen
an thermischen Stickoxiden (NO, NO
x) verringern.
[0011] Wesentlich ist dabei auch, daß die Verjüngungen des Einsatzes nicht als geschlossene
Kegel ausgebildet sind. Hierdurch würde nämlich die Flammgeschwindigkeit im Bereich
der ersten Einschnürung so stark ansteigen, daß die Flammgeschwindigkeit größer wäre
als die Zündgeschwindigkeit des Brennstoff-Luftgemisches. Dieses würde dazu führen,
daß die Flamme von der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung bzw. von dem erwünschten Bereich
abhebt und sich die Verbrennung kaum noch in einem wünschenswerten Umfange regulieren
ließe.
[0012] Durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Einsatz bzw. eine erfindungsgemäß ausgebildete
Vorrichtung ist es möglich, die Summe der sich ergebenden Gasströmungsgeschwindigkeiten
zu verkleinern, obwohl die Luftgeschwindigkeit im Bereich der durch zumindest einige
der Abschnitte gebildeten ersten Einschnürung ziemlich hoch ist. Dies liegt daran,
daß die Geschwindigkeit der Luft bzw. der Verbrennungsgase dort, wo die Abschnitte
bzw. Lamellen Öffnungen freilassen, stark herabgesetzt ist. Damit vermag die hohe
Strömungsgeschwindigkeit nicht auf die Flamme zurückzuwirken, so daß sich die Flamme
in dem gewünschten und gegebenenfalls optimalen Bereich halten läßt und nicht dazu
tendiert, sich von dem optimalen Bereich zu lösen.
[0013] Vorteilhafterweise sollten die Abschnitte in Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in der
Längserstreckungsrichtung der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung zumindest teilweise unterschiedlich
lang sein, wobei die betreffenden Abschnitte vorzugsweise in Gruppen im wesentlichen
gleich lang sind. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die jeweiligen
Abschnitte in zwei Stufen gleich lang sind und somit in zwei Gruppen aufgeteilt werden.
Gegebenenfalls könnten auch noch weitere Gruppen, z.B. eine dritte Gruppe bzw. Stufe
von im wesentlichen gleich ausgebildeten Abschnitten bzw. Lamellen, vorgesehen sein,
eventuell bei größeren Heizvorrichtungen.
[0014] Unterschiedlich lange Gruppen bzw. Stufen mit den betreffenden Abschnitten lassen
sich auch dadurch einstellen, daß die Abschnitte zumindest teilweise unterschiedlich
weit einwärts ausgerichtet bzw. einwärts gebogen sind.
[0015] Ganz erhebliche Vorteile lassen sich dadurch erzielen, daß die in einer unterschiedlichen
Entfernung von der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung endenden Abschnitte über eine umlaufende
Erstreckung in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind.
[0016] Hierbei können entweder die zu vorderst endenden Abschnitte mittels eines Ringes,
Zylinders oder dergleichen zusammengefaßt werden oder die hinteren Abschnitte können
entsprechend zusammengefaßt werden.
[0017] Werden die Abschnitte bzw. Lamellen mittels eines derartigen Ringes oder Zylinders
oder dergleichen zusammengefaßt, so ergibt sich hierdurch eine Stabilisierung der
Abschnitte bzw. Lamellen, so daß die Lamellen während des Betriebes durch thermische
Einflüsse weder ausgelenkt noch in den Positionen versetzt werden können. Zudem wird
durch diese Ausbildung erreicht, daß die Luftaustrittströme getrennt werden. Dabei
wird der Luftaustrittstrom, der durch die am wenigsten weit nach vorne erstreckten
Abschnitte bzw. Lamellen erzeugt wird, nach innen gelenkt und der Luftaustrittstrom,
der durch die am weitesten nach vorne gezogenen Lamellen erzeugt wird, wird nach außen
gelenkt.
[0018] Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich dadurch, daß die Erstreckung bzw.
der Ring an der radial nach innen gerichteten Kante der jeweiligen Abschnitte angeordnet
wird. Dabei sind die Lamellen bzw. Abschnitte vorteilhafterweise in zwei unterschiedlich
weit von der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung endende Gruppen unterteilt.
[0019] Ist die Erstreckung bzw. der Ring auf der kürzeren Lamellengruppe angeordnet, so
kann die Trennung der Luftäustrittströme noch günstiger ausfallen. Dabei kann sich
die äußere Luft der kurzen Abschnitte bzw. Lamellen besser mit der inneren Luft der
am weitesten nach vorne erstreckten Abschnitte bzw. Lamellen verbinden.
[0020] Weisen sämtliche Gruppen von gleich langen Lamellen eine entsprechende Erstreckung
bzw. einen entsprechenden Ring oder Zylinder auf, so lassen sich die erwähnten Vorteile
für bestimmte Anwendungen noch verbessern.
[0021] Besonders vorteilhaft ist eine Kombination unterschiedlich langer und unterschiedlich
weit einwärts ausgerichteter Abschnitte, die gegebenenfalls Gruppierungen mit unterschiedlichen
Stufen ergeben können.
[0022] Die einzelnen Abschnitte können kontinuierlich und/oder deskontinuierlich gleichermaßen
oder unterschiedlich geformt bzw. einwärts ausgerichtet sein. Vorteilhafterweise wird
im Bereich des Einsatzes vor der bzw. im Verlauf der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung,
nachfolgend Öl- bzw. Gaseinspritzdüse, kurz "Düse" genannt, mindestens ein Staukörper
angeordnet. Dieser Staukörper weist vorteilhafterweise in Fortsetzung der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung
bzw. der Längserstreckungsrichtung der Düse eine im wesentlichen mittige Öffnung auf,
durch die der Brennstoff bzw. eine diesem entsprechende Flamme hindurchtreten kann.
Durch diesen auch als Stauschaube zu bezeichnenden Staukörper wird dafür gesorgt,
daß im Bereich vor der Stauscheibe eine Druckerhöhung, und im Bereich hinter der Stauscheibe
eine Druckerniedrigung auftritt, die in Verbindung mit der Erfindung dazu führt, den
Verbrennungsbereich noch weiter auseinanderzuziehen, indem durch den zusätzlichen
Unterdruck, der auch dazu geeignet ist, die Flamme an einem vorgegebenen Punkt zu
halten, der Verbrennungsbereich noch weiter auseinandergezogen wird, wodurch die maximal
auftretenden Temperaturen weiter gesenkt werden können, was die Erzeugung von Stickoxiden
weiter verringern kann.
[0023] Dabei muß zwischen dem Staukörper und dem Einsatz vorteilhafterweise ein hinreichender
Abstand bleiben, um für die Zufuhr einer hinreichenden Menge an Verbrennungsgas bzw.
Verbrennungsluft dienen zu können.
[0024] Der Staukörper kann vorteilhafterweise einen in Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in
Längserstreckungsrichtung der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung erstreckten zylinderförmigen
bzw. konischen oder trichterartigen, sich vorzugsweise erweiternden Bereich aufweisen.
Hierdurch läßt sich die besagte Unterdruckzone stärker ausprägen, was dazu führt,
daß die Flamme im Bereich des Staukörpers bzw. der Stauscheibe festgehalten wird.
Die genannten Effekte lassen sich noch dadurch verstärken, daß der zylinderförmige
bzw. konische oder trichterartige Bereich sich zumindest teilweise in Brennstoff-Ausstoßrichtung
unterschiedlich weit erstreckende Teilbereiche aufweist. Weitere Verbesserungen lassen
sich beispielsweise dadurch erzielen, daß der Staukörper um die im wesentlichen mittige
Öffnung herum gegebenenfalls mit dieser mittigen Öffnung verbundene Ausnehmungen aufweist.
[0025] Durch die genannten Ausgestaltungen des Staukörpers, die in einer bestimmten, jedoch
beliebigen Kombination zur Anwendung kommen können, lassen sich einerseits die Flamme
an einem bestimmten Punkt im Brennraum fixieren und andererseits derart auseinanderziehen,
daß die Spitzentemperatur in der Flamme gesenkt wird, wodurch der Anteil an Stickoxid
im Abgas gesenkt werden kann.
[0026] Anstelle eines erfindungsgemäß ausgebildeten Einsatzes können auch mehrere Einsätze,
die ähnlich oder gleichermaßen ausgebildet sind, zum Einsatz gelangen. Dabei kann
ein Einsatz den anderen Einsatz umgeben bzw. kann ein Einsatz von mehreren anderen
Einsätzen umgeben werden. Auch ist es zu bevorzugen, wenn zwischen den einzelnen Einsätzen
Freiräume bzw. Kanäle verbleiben, über die Verbrennungsgas bzw. Verbrennungsluft zugeführt
werden kann.
[0027] Versuche haben gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn die Abschnitte des
erfindungsgemäß ausgebildeten Einsatzes in mindestens eine, vorzugsweise zwei Stufen
aufgeteilt sind, und die den jeweiligen Stufen zugeordneten Abschnitte im wesentlichen
gleich ausgebildet sind. So kann eine erste Stufe aus kürzeren, in einem vorgegebenen
Maße nach innen gebogenen Abschnitten bzw. Lamellen bestehen, während die zweite Stufe
aus längeren, ebenfalls nach innen gebogenen Abschnitten bzw. Lamellen bestehen kann.
Hierdurch wird der Bereich, über den hinweg der Flamme Verbrennungsluft zugeführt
wird, erstreckt. Außerdem wird, wie bereits darauf hingewiesen wurde, ein erster Bereich
mit einer Sauerstoffunterversorgung erzeugt, was dazu führt, daß die Spitzentemperaturen
in der Flamme gesenkt werden, wodurch bei der Verbrennung weniger Stickoxide erzeugt
werden.
[0028] Versuche haben gezeigt, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn der Abstand zwischen
der hintersten Vorderkante des Staukörpers in Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in der
Längserstreckungsrichtung der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung, und dem in Längserstreckungsrichtung
vordersten Ende jeweilig vergleichbar ausgebildeter Abschnitte bzw. jeweilige Stufen,
etwa gleich 0 bis etwa 0,5 mal dem Durchmesser D des Einsatzes ist.
[0029] Ferner haben umfangreiche Versuche gezeigt, daß der Durchmesser des in Brennstoff-Ausstoßrichtung
bzw. in Längserstrecküngsrichtung der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung vorderen Endes
der Abschnitte bzw. Lamellen, die jeweils in etwa gleich ausgebildet sind, bzw. der
Abschnitte bzw. Lamellen der ersten Stufe, etwa gleich dem 0,7- bis etwa 1,3-fachen
des Durchmessers des Staukörpers betragen sollte. Der entsprechende vorteilhafte Abmessungsbereich
der zweiten Stufe liegt zwischen dem 0,7- bis 1,7-fachen des Durchmessers des Staukörpers.
[0030] Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zünden bzw. Verbrennen von Brennstoffen, die
vorzugsweise als Heizvorrichtung zu verwenden ist, wird vorteilhafterweise mit einem
Einsatz gemäß der Erfindung bzw. gemäß einer der zuvor erörterten bevorzugten Ausführungsformen
ausgestattet.
[0031] Besonders vorteilhaft ist es darüber hinaus, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung
mit mindestens einer Gebläseeinrichtung ausgestattet ist, die dem Brennraum ein Verbrennungsgas
bzw. Verbrennungsluft zuführt. Dabei wird durch die Luftströmung bevorzugt vor der
Stauscheibe ein Überdruck erzeugt, während hinter der Stauscheibe ein Unterdruck erzeugt
wird. Der Einsatz mit seinen vorzugsweise in Gruppen wenigstens im wesentlichen gleichermaßen
ausgebildeten Abschnitten bzw. Lamellen sorgt für eine in Längserstreckungsrichtung
verteilte Zuführung der Verbrennungsluft, mit den oben aufgeführten vorteilhaften
Konsequenzen. Dabei steht die für die Verbrennung erforderliche Luft mit einem Druck
von etwa 4 bis 30, vorzugsweise 6 bis 20 Millibar, an dem Staukörper bzw. der Stauscheibe
an. Für Kleinere Brennerleistungen reicht ein geringerer Überdruck aus, während für
größere Brennerleistungen ein höherer Überdruck bzw. der daraus resultierende Unterdruck
zu bevorzugen ist, um die Flamme in dem erwünschten, vorgegebenen Bereich festzuhalten.
[0032] Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert, wobei weitere Vorteile und
Merkmale gemäß der Erfindung offenbart werden. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine aufgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Einsatzes;
- Fig. 2
- eine Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Einsatzes in
einer Frontalansicht;
- Fig. 3
- eine Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei anstelle einer Öleinspritzdüse (Fig. 1) eine
Gaszuführeinrichtung angeordnet ist;
- Fig. 4
- einen Einsatz mit einem alternativ ausgebildeten Staukörper in einer aufgeschnittenen
Seitenansicht;
- Fig. 5
- einen erfindungsgemäßen Einsatz in einer Frontansicht, wobei diese Figur auf Abmessungsverhältnisse
gerichtet ist;
- Fig. 6
- in einer aufgeschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform eines Einsatzes mit einer
zusätzlichen Rezirkulationseinrichtung;
- Fig. 7
- eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform eines Einsatzes mit einem
Stabilisationsring;
- Fig. 8
- eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform eines Einsatzes mit einem
unterschiedlich angeordneten Stabilisationsring; und
- Fig. 9
- eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform eines Einsatzes mit mehreren
Stabilisationsringen.
[0033] In den Figuren sind fünktionsgleiche bzw. in ihrer Funktion zumindest im wesentlichen
übereinstimmende Bestandteile in der Regel mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
[0034] In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Einsatzes mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet. Der Einsatz 1 umgibt eine Stauscheibe
2, eine Ölzerstäubungsdüse 4 und eine Zündeinrichtung 3.
[0035] Der erfindungsgemäße Einsatz 1 weist zwei Gruppen von wenigstens im wesentlichen
gleich ausgebildeten Abschnitten bzw. Lamellen 10, 12 auf, die von einem Grundkörper
11 ausgehen. Die Lamellen 10 sind in Längserstrecküngsrichtung der Ölzerstäubungsdüse
4 kürzer als die Lamellen 12 der zweiten Gruppe bzw. zweiten Stufe des erfindungsgemäß
ausgebildeten Einsatzes 1.
[0036] Die Abschnitte bzw. Lamellen 10 weisen einen ersten aus der Wandung des Einsatzes
1 abgewinkelten Abschnitt 10a auf, der über eine kontinuierliche Rundung in einen
zweiten, weiter nach innen gebogenen Abschnitt 10b übergeht. Die Lamellen 10 enden
an ihrem in Längserstreckungsrichtung der Ölzerstäubungseinrichtung bzw. Düse 4 vorderen
Ende 10c. Die von hinten zugeführte Luft wird über die Lamellen 10 in das Innere eines
Brennraumes geführt, in dem dieser Einsatz 1 angeordnet ist. Dabei sind die Abschnitte
bzw. Lamellen 10 so ausgebildet, daß nicht hinreichend viel Luft nach innen geleitet
wird, um die zu der zugeführten Menge an Brennstoff passende Menge an Verbrennungsluft
zuzuführen, wodurch in einem definierten Bereich ein Sauerstoffmangel entsteht, der
dazu führt, daß der zugeführte Brennstoff dort, wo er ansonsten, falls eine hinreichende
Luftzuführ vorhanden wäre, nicht vollständig verbrannt wird. Hierdurch werden die
Verbrennungstemperaturen gesenkt und es werden weniger Stickoxide erzeugt.
[0037] Die Abschnitte bzw. Lamellen 12 sind in dem Bereich, in dem die Lamellen 10 bereits
einwärts in Richtung auf eine Symmetrieachse des Einsatzes gebogen sind, noch unverändert
in Erstreckungsrichtung des Grundkörpers des Einsatzes 1 ausgerichtet. Mit anderen
Worten, ein Teilabschnitt 12a einer jeden Lamelle 12 läßt den Luftstrom der zugeführten
Verbrennungsluft in einem Bereich, in dem die Lamellen 10 bereits wirksam sind, im
wesentlichen noch unbeeinflußt. Später, im einem Bereich 12b, sorgen die Lamellen
12 dafür, daß ein weiterer Anteil der Verbrennungsluft nach innen abgelenkt wird.
Endabschnitte 12c der Lamellen 12 sorgen letztendlich dafür, daß der weitere Anteil
der Verbrennungsluft ebenfalls nach innen geleitet wird, wodurch die noch für die
wenigstens im wesentlichen vollständige Verbrennung des zugeführten Brennstoffes erforderliche
Verbrennungsluft zugeführt wird, wodurch die noch nicht verbrannten Anteile des Brennstoffes
nachverbrannt werden können.
[0038] Vorteilhaft ist es, soweit zwischen den ersten Lamellen 10 und zweiten Lamellen 12
Schlitze (s. Fig. 1) vorhanden sind, diese zu verschließen oder bei der Herstellung
der Lamellen dafür zu sorgen, daß sich keine Schlitze bilden. Bestehende Schlitze
können z.B. durch Anschweißen von Blechen verschlossen werden. Schlitze können ansonsten
durch geeignete plastische Verformung der Einsatzwand vermieden werden.
[0039] Würde die Gruppe der ersten Lamellen 10 und die Gruppe der zweiten Lamellen 12 jeweils
als geschlossene Trichter bzw. Kegel ausgebildet werden, so würde die Flammengeschwindigkeit
im Bereich der Einschnürung so stark steigen, daß die Flammengeschwindigkeit größer
wäre als die Zündgeschwindigkeit des Öl-Luft-Gemisches bzw. eines Gas-Luft-Gemisches
(siehe Fig. 3). Dies würde zum Abheben der Flamme führen, was undefinierte Bedingungen
hervorrufen würde.
[0040] Die Stauscheibe 2 weist ein wenigstens in etwa mittiges Loch bzw. eine mittige Öffnung
2a auf, durch die Brennstoff hindurchtreten kann. Ein Abschnitt 2b dient als Hindernis
für einen von hinten kommenden Strom der Verbrennungsluft. Dieser kann im wesentlichen
senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Düse 4 oder stromabwärts stark konisch aufgeweitet
bzw. nach außen hin etwas zurückweichend ausgebildet sein. Das heißt, der Abschnitt
2b ist aus der Radialebene von der Öffnung 2a ausgehend mit einem Winkel oberhalb
von 0°, vorzugsweise ca. 5° bis 15° oder 20° ausgelenkt. Auch größere Winkel bis zu
35° und darüber hinaus sind verwendbar. Der an den Abschnitt 2b anschließende Abschnitt
2c weist zur Radialebene vorzugsweise einen Winkel von etwa 50° bis 90° auf. An diesen
Abschnitt 2b schließt sich bei etwa 2/3 des Radius des Einsatzes 1 ein weitere Abschnitt
2c an. Dieser ist in Erstrecktingsrichtung der Düse 4 stromabwärts leicht konisch
aufgeweitet und von etwa derselben Länge wie der Abschnitt 2b. Zwischen dem aufgeweiteten
Ende des Abschnitts 2c und der Innenseite des Einsatzes 1 besteht ein Abstand von
vorzugsweise etwa 1/12 des Innendurchmessers des Einsatzes 1, wobei dieser Abstand
in etwa zwischen 1/10 und 1/14 des Innendurchmessers dieses Einsatzes 1 liegen kann.
Die Abschnitte 2c des Staukörpers bzw. der Stauscheibe 2 sorgen dafür, daß die an
der Stauscheibe vorbeigeleiteten Anteile der Verbrennungsluft in den Wirkbereich der
Lamellen 10, 12 gelangen.
[0041] Die von hinten, beispielsweise mittels eines Ventilators zugeführte Verbrennungsluft,
steht an dem Abschnitt 2b der Stauscheibe 2 an. Hier entsteht in der Brennstoff-Ausstoßrichtung
vor der Stauscheibe eine Überdruckzone, in der ein Überdruck vorzugsweise zwischen
6 und 20 Millibar herrschen kann. Ein Teil der Luft wird durch die Öffnung 2a der
Stauscheibe 2 geleitet, während die verbleibenden Mengen der Verbrennungsluft durch
den Zwischenraum zwischen der Stauscheibe 2 und dem Einsatz 1 hindurchgeleitet wird.
In der Brennstoff-Ausstoßrichtung hinter der Stauscheibe 2 bzw. hinter dem Abschnitt
2b entsteht eine Unterdruckzone, die dazu führt, daß die Flamme an einem vorgegebenen
Punkt festgehalten werden kann. Dementsprechend wird die Stauscheibe auch als Flammenhalter
bezeichnet. Der durch die Stauscheibe 2 entstehende Unterdruck wird in einem erstreckten
Bereich durch die geteilte Zuführ von Verbrennungsluft über die Lamellen 10, 12 ausgeglichen,
und der Raum, in dem ansonsten die Verbrennung des Brennstoffes ablaufen würde, ist
in Längserstreckungsrichtung über einen größeren Bereich erstreckt, wobei die Verbrennungstemperaturen
und damit der Anteil an Stickoxiden stark reduziert wird.
[0042] Der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die Lamellen 10 weiter nach innen gebogen sind,
während die Lamellen 12 auf einem größeren Durchmesser angeordnet sind. Je nach Art
der Heizeinrichtung, bei der der erfindungsgemäße Einsatz verwendet werden soll, können
die Lamellen 10, d.h. die kürzeren Lamellen, auch weniger weit nach innen gebogen
sein, insbesondere weniger weit als die längeren Lamellen 12.
[0043] Im Inneren, zwischen den Lamellen 10, 12 des Einsatzes 1, ist der Staukörper bzw.
die Stauscheibe 2 zu erkennen. Zwischen dem Rand 2d der Stauscheibe 2 und dem durch
die Lamellen 10 vorgegebenen Durchmesser ist in der Draufsicht noch ein geringer Abstand
verblieben. Jedoch können die Lamellen 10 auch weiter nach innen gebogen sein, so
daß hier in der Draufsicht der Freiraum zwischen dem Einsatz 1 und der Stauscheibe
2 nicht mehr zu erkennen ist. Entsprechendes kann auch für die Lamellen 12 gelten.
[0044] In dem Fall der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 sind die Lamellen 10, 12 gleich
groß. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Lamellen 10 größer oder Kleiner
auszubilden als die Lamellen 12, um bestimmte Effekte bei der Steuerung der Strömung
der Verbrennungsluft zu erzielen.
[0045] Die Stauscheibe 2 weist mehrere Ausnehmungen 2e auf, über deren Dimensionierung der
hinter der Stauscheibe entstehende Unterdruck bzw. der vor der Stauscheibe entstehende
Überdruck, wie auch die hinter der Stauscheibe zur Verfügung stehende Menge an Verbrennungsluft,
zusätzlich einstellbar sind.
[0046] In der Fig. 3 sind prinzipiell der Einsatz 1 bzw. die Stauscheibe 2 gleichermaßen
ausgebildet, wie die betreffenden Teile gemäß den Fig. 1 und 2.
[0047] Anstelle der Ölzerstäubungsdüse 4 ist jedoch eine Gasdüse 5 mit einer Vielzahl von
Öffnungen vorgesehen. Ein Teil der Öffnungen ist noch vor der Stauscheibe angeordnet,
während ein Teil dieser Öffnungen, durch die der gasförmige Brennstoff hindurchtreten
kann, hinter der Stauscheibe 2 liegt. Es ist jedoch auch möglich, sämtliche Öffnungen
der Düse 5 hinter der Stauscheibe 2 anzuordnen, oder die Öffnungen der Düse 5 in einer
anderen Art und Weise vor oder hinter der Stauscheibe anzuordnen. Es ist lediglich
erforderlich, die Luftzuführ in einer entsprechenden Art und Weise zu steuern, indem
beispielsweise die Öffnung 2a oder andere Bestandteile der Stauscheibe 2 anders dimensioniert
werden, oder der Freiraum zwischen der Stauscheibe 2 und dem Einsatz 1 anders dimensioniert
wird. Dementsprechend können auch die Lamellen 10 und 12 derart dimensioniert werden,
daß eine andere Anordnung der Düse 5 möglich wird. Entsprechendes gilt auch für die
Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 bzw. die Düse 4.
[0048] In der Fig. 4 ist abweichend von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 eine Stauscheibe
2 mit zylinderförmigen Seitenwänden 2c vorgesehen. Die zylinderförmigen Seitenwände
2c verlaufen in einem rechten Winkel zu dem Abschnitt 2b der Stauscheibe 2. Der Abschnitt
2c der Stauscheibe weist erstreckte Abschnitte 2f auf, so daß das Ende 2d der Stauscheibe
2 in der Brennstoff-Ausstoßrichtung einmal weiter erstreckt ist und einmal eine geringere
Erstreckung aufweist. Hierdurch läßt sich die Strömung der Verbrennungsluft zusätzlich
beeinflussen und damit der Unterdruckbereich jenseits der Stauscheibe 2 einstellen.
[0049] Wie zu erkennen ist, beginnen die einzelnen Lamellen 10, 12 allesamt entlang der
gleichen Ursprungslinie 14. Sofern die Lamellen durch Ausschneiden oder Herausstanzen
aus dem Material des Grundkörpers des Einsatzes 1 hergestellt werden, ist dieses zu
bevorzugen. Sofern jedoch das Material gezogen wird, kann die Ursprungslinie der Lamellen
10 gegenüber der Ursprungslinie der Lamellen 12 auch in Längserstreckungsrichtung
versetzt sein.
[0050] Der Abstand zwischen der hinteren Endlinie 2d der Stauscheibe 2 und dem vorderen
Ende 10c der Lamellen 10 kann erfahrungsgemäß bevorzugt ungefähr 0 bis 0,5 mal dem
Durchmesser des Einsatzes 1 betragen.
[0051] Wie aus der Fig. 5 zu erkennen ist, kann die Teilung der Lamellen des Einsatzes bzw.
der jeweiligen Gruppen bzw. Stufen von Lamellen von 4 bis 24 oder sogar darüber hinausgehen.
Der Innendurchmesser der längeren Lamellen 12 kann zwischen dem 0,5- und dem 1,5-fachen
des Durchmessers der Stauscheibe 2 liegen. Der bevorzugte Bereich liegt zwischen dem
0,7- und dem 1,3-fachen des Durchmessers der Stauscheibe 2. Der Innendurchmesser,
der durch die Lamellen 12 gebildet wird, kann etwa von dem 0,5- bis zu dem 2-fachen
des Durchmessers der Stauscheibe 2 angelegt sein, wobei jedoch ein Bereich vom 0,7-
bis 1,7-fachen des Durchmessers der Stauscheibe 2 bevorzugt wird.
[0052] Der Fig. 6 ist zusätzlich noch ein Überrohr 20 zu entnehmen, das dazu dient, die
in der Brennkammer vorhandenen Gase aufgrund der Flammengeschwindigkeit bzw. des durch
die Flamme bewirkten Gasstroms rezirkulieren zu lassen. Diese Maßnahme kann zu einer
zusätzlichen Nachverbrennung von Brennstoffresten führen. Das Überrohr 20 kann dabei
in etwa den gleichen Durchmesser wie der Einsatz 1 aufweisen oder aber einen etwas
größeren Durchmesser als der Grundkörper des Einsatzes 1 aufweist. Auch ein etwas
Kleinerer Durchmesser könnte durchaus als zweckmäßig angesehen werden, wobei auch
das Überrohr 20 mit den Lamellen 10, 12 entsprechenden Lamellen versehen sein könnte.
[0053] Während bei den vorstehenden Ausführungsformen nur jeweils zwei Gruppen von Lamellen
10, 12 beschrieben worden sind, ist es auch ohne weiteres möglich, eine dritte oder
weitere Gruppen von wenigstens im wesentlichen gleich ausgebildeten Lamellen mit einer
unterschiedlichen Längserstreckung vorzusehen.
[0054] Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung aus dem Einsatz 1, der Stauscheibe
2 und der Düse 4 bzw. 5, die auch als Verbrennungskopf bezeichnet werden könnte, ist
unter anderem in einer ganz wesentlichen Reduzierung des Anteils an Stickoxiden zu
sehen.
[0055] Der für einen erfindungsgemäßen Einsatz bzw. einen erfindungsgemäßen Verbrennungskopf
zu veranschlagende Aufwand ist demgegenüber verhältnismäßig gering, so daß eine Kosten/Nutzenanalyse
ganz eindeutig zugunsten des Nutzens ausfällt. Der erfindungsgemäße Einsatz läßt sich
in sehr wirtschaftlicher Weise auch bei herkömmlichen Heizbrennern einsetzen. Die
Umbauarbeiten, die hierfür erforderlich sind, sind nur sehr gering und lassen sich
gegebenenfalls durch eine entsprechende Modifikation des erfindungsgemäß ausgebildeten
Einsatzes in der Regel zum größten Teil erledigen.
[0056] In Fig. 7 ist eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt,
die hinsichtlich der Anordnung und Ausführung des Einsatzes 1 bzw. des Flammrohres
1, der Stauscheibe 2 und der Zündeinrichtung 3 bzw. der Brennstoffdüse 4 vergleichbar
ausgebildet ist, wie die Ausfühungsform gemäß Fig. 1. Anstelle der Ausführungsform
gemäß Fig. 1 können natürlich auch entsprechende Ausbildungen gemäß den Fig. 3, 4
oder 6 herangezogen werden, um die im folgenden erörterte wesentliche technische Änderung
vorzusehen.
[0057] Gemäß Fig. 7 ist auf den länger erstreckten Lamellen 12 an der vorderen, einwärts
gerichteten Kante 12d der Lamellen 12 ein Ring 28 vorgesehen, der im wesentlichen
starr mit jeder der Lamellen 12 dieser Lamellengruppe verbunden ist. Der Ring 28 wirkt
sowohl auf die Luftströme als auch auf die Flamme und die mechanische Stabilität des
Einsatzes 1 selbst stabilisierend. Dabei ist der Ring 28 vorzugsweise geschlossen
ausgebildet.
[0058] Durch diese sehr vorteilhafte Ausbildung ist es möglich, einerseits den Bereich,
in dem die Verbrennung auftritt, zu strecken, wodurch eine perfektere Verbrennung
erzielt wird, und andererseits ist es möglich, in einem durch den Ring 28 vorgegebenen
Bereich eine besonders strikte Führung der Flamme zur Verfügung zu stellen, die aber
durch die axialen Zwischenräume zwischen den kürzeren Lamellen 10 und den längeren
Lamellen 12 zumindest bereichsweise wieder aufgelöst werden kann.
[0059] Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist ein dem Ring 28 entsprechender
Ring 26 an den kürzeren Lamellen 10 festgelegt. Auch hierdurch werden die in Verbindung
mit Fig. 7 erörterten und auch in der Beschreibungseinleitung dargelegten Vorteile
erzielt.
[0060] Bei der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform sind beide Gruppen von Lamellen 10,
12 mit entsprechenden Ringen 26, 28 ausgestattet, so daß die erörterten Wirkungen
verstärkt werden können bzw. kombiniert werden können.
1. Einsatz für eine Vorrichtung zum Zünden bzw. Verbrennen von Brennstoffen, insbesondere
für eine Heizvorrichtung,
mit einem vorzugsweise zylindrischen Grundkörper und
mit dem Grundkörper zugeordneten Abschnitten,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abschnitte (10, 12) in der Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in der Längserstreckungsrichtung
des Einsatzes (1) zumindest teilweise in unterschiedlichen Entfernungen von einer
Brennstoff-Ausstoßeinrichtung (4, 5) enden.
2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (10, 12) in der Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in der Erstreckungsrichtung
der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung zumindest teilweise unterschiedlich lang sind, und/oder
daß die Abschnitte (10, 12) zumindest teilweise unterschiedlich weit einwärts in Richtung
auf die Mittelachse bzw. Symmetrieachse des Grundkörpers (12) des Einsatzes (1) ausgerichtet
sind.
3. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen und/oder hinteren Abschnitte (10, 12) über eine umlaufende Erstreckung
(26, 28) in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind, wobei die Erstreckung(en)
(26, 28) vorzugsweise als Ring bzw. als radial und/oder axial zum Grundkörper (11)
erstreckter Zylinder ausgebildet ist.
4. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Einsatzes (1) vor der bzw. im Verlauf der Brennstoff-Ausstoßrichtung
mindestens ein Staukörper (2), insbesondere eine Stauscheibe (2), angeordnet ist,
wobei der Staukörper (2) bevorzugt einen in der Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in
Längserstreckungsrichtung der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung (4, 5) erstreckten zylinderförmigen
bzw. konischen oder trichterartigen, sich insbesondere erweiternden Bereich (2c),
aufweist.
5. Einsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (2c) in der Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in der Längserstreckungsrichtung
der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung (4, 5) sich unterschiedlich weit erstreckende Teilbereiche
(2f) aufweist, und der Staukörper (2) insbesondere um die im wesentlichen mittige
Öffnung (2a) herum gegebenenfalls mit dieser verbundene Ausnehmungen (2e) aufweist.
6. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Fortsetzung des Grundkörpers des Einsatzes (1), vorzugsweise teilweise überdekkend,
ein Überrohr (20) vorgesehen ist.
7. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein den Einsatz umgebender weiterer Einsatz mit einwärts gerichteten
und/oder unterschiedlich längserstreckten Abschnitten (10, 12) vorhanden ist.
8. Einsatz nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einer hintersten Vorderkante (2d) des Staukörpers (2) in
Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in Längserstreckungsrichtung der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung
(4, 5) und dem in Längserstreckungsrichtung vorgesehenen Ende (10c) vergleichbar ausgebildeter
Abschnitt bzw. einer entsprechenden Stufe, etwa 0 bis etwa 0,5 mal den Durchmesser
D des Einsatzes (1) beträgt, wobei gegebenenfalls der Durchmesser, insbesondere der
Innendurchmesser, der durch die kürzeren Abschnitte (10) gebildet wird, in etwa gleich
dem 0,7- bis 1,3-fachen des Durchmessers des Staukörpers (2) ist, bzw. gegebenenfalls
der Durchmesser bzw. Innendurchmesser, der durch die längeren Abschnitte (12) gebildet
ist bzw. durch die zweite Stufe bzw. Gruppe von Abschnitten (12) gebildet ist, etwa
gleich dem 0,7-bis 1,7-fachen des Durchmessers des Staukörpers (2) ist.
9. Vorrichtung zum Zünden bzw. Verbrennen von Brennstoffen, insbesondere Heizvorrichtung,
a) mit mindestens einer Brennstoff-Ausstoßeinrichtung (4, 5),
b) mit einem Brennraum,
c) mit einem in der Richtung des Brennstoffausstoßes bzw. in der Erstreckungsrichtung
der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung (4, 5) die Brennstoff-Ausstoßeinrichtung (4, 5)
wenigstens teilweise umgebenden Einsatz (2) mit Abschnitten an dem einen Ende,
dadurch
gekennzeichnet, daß
d) die Abschnitte in der Brennstoff-Ausstoßrichtung bzw. in der Erstreckungsrichtung
der Brennstoff-Ausstoßeinrichtung (4, 5) zumindest teilweise unterschiedlich lang
sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (1) wenigstens einzelne der Merkmale mindestens eines der Ansprüche
2 bis 8 aufweist.