Finden Sie jetzt Ihren Energie-Experten! 2919 registrierte Profis direkt erreichen und kostenlos vergleichen!
Jetzt lesen: So funktioniert energie-experten.org

Experten-Ratgeber über Typen, Wartung und Austausch von Ölbrennerdüsen

Was ist eine Ölbrennerdüse? Welche Aufgabe hat sie und wie erfüllt sie diese bautechnisch? Wie muss eine Ölbrennerdüse gewartet werden und was ist dabei zu beachten?

Auf halber Strecke etwa, zwischen dem Füllstutzen des Heizöltanks und dem Schornsteinkopf einer Ölfeuerungsheizung befindet sich der Ölkessel und in diesem der Ölbrenner. Wichtiges Bauteil dessen ist die Ölbrennerdüse. Ohne sie wäre der Betrieb der Ölheizung unmöglich. Wir erklären Ihnen in diesem Artikel, welche Aufgabe die Ölbrennerdüse erfüllt und wie sie dieser bautechnisch gerecht wird. Sie erfahren dabei viele praktische Tipps zur Wartung und zum Umgang mit dem kleinen, höchst sensiblen Bauteil.

Fachbetriebe für Ölheizungen in Ihrer Nähe finden

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

Aufgabe und Funktionsweise einer Ölbrennerdüse

Zur Verbrennung von Heizöl muss dieses zunächst zu Dampf bzw. Gas verändert werden. Dies geschieht meistens durch seine Erwärmung. Der Öldampf wird dann mit Brennluft mit ausreichend Sauerstoff vermischt. Die Temperatur dieses Gemisches wird über den Entzündungspunkt erhöht. Dabei müssen ständig Brennstoff und Luft beigemischt werden, um eine effiziente und permanente Verbrennung zu gewährleisten. Der Verdampfungsprozess selbst ist in der Regel jedoch zu langsam, um größere Heizleistungen zu erreichen, und für einen Dauerbetrieb zu schwer zu beherrschen. Daher werden sogenannte Öl-Düsen bzw. Öl-Brennerdüsen eingesetzt.

Ölbrennerdüse von Danfoss (Foto: Danfoss)
Ölbrennerdüse von Danfoss (Foto: Danfoss)
Ölbrennerdüse von STEINEN (Foto: STEINEN)
Ölbrennerdüse von STEINEN (Foto: STEINEN)
Ölbrennerdüse von tetec thermo-technik (Foto: tetec thermo-technik)
Ölbrennerdüse von tetec thermo-technik (Foto: tetec thermo-technik)

Die Ölbrennerdüse sitzt im Ölheizkessel und sorgt dafür, dass das in sie einströmende Heizöl im integrierten Düsenfilter filtriert wird, anschließend in der sogenannten Wirbelkammer „rotiert“ und so aufbereitet schließlich die Düse verlässt – und zwar durch deren spezielle Bohrung und speziell angeordnete Tangentialschlitze. Um das Öl in kleine Tröpfchen zu zerteilen, wird das Öl von einer Motor getriebenen Pumpe unter ca. 10 bar Druck zur Düse gefördert. Der Druck wird in den tangentialen Schlitze des Verteilerkopfes in Beschleunigungsenergie umgewandelt und führt zur Wirbelbildung in der Wirbelkammer. An diesem Punkt wurde die Hälfte der Druckenergie in Beschleunigungs-Energie umgewandelt.

Dabei entstehen viele feine Öltröpfchen, ein Öltröpfchennebel aus Öl und Luft quasi, der sich in die Brennkammer ergießt, wo er mit einem speziellen Zündmechanismus gezündet wird und verbrennt. Die dabei entstehende Wärme dient zum Erwärmen von Heiz- und Brauchwasser.

Die Eigenschaften des Ölnebels werden maßgeblich von der Anordnung und Art und Weise der Bohrung und der Tangentialschlitze der Ölbrennerdüse beeinflusst. Denn die Art der Tangentialschlitze des Düsenkegels bestimmen, wie das Heizöl in die Wirbelkammer (Raum zwischen Düsenkegel und Düsenbohrung) und letztlich in die Düsenbohrung eintritt. Da das Öl an die Seiten der Bohrung gedrückt wird, bildet sich dabei ein Luftkern. Das Heizöl verlässt dann als Hohlstrahl die Öldüse und bildet je nach der Form der Düsenbohrung einen Hohl-, Voll- oder Halbvollkegel mit Sprühwinkeln von 30° bis 90° aus. Die Gestaltung der Tangentialschlitze, die Düsenbohrung sowie der Öldruck bestimmen dabei den Öldurchsatz.

Bei der Gestaltung der Tangentialschlitze und der Düsenbohrung gibt es von Hersteller zu Hersteller Unterschiede. Aus der beschriebenen Aufgabe der Ölbrennerdüse ergibt sich die hohe Bedeutung, die der Bohrung und den Schlitzen zukommt: Sind diese verschmutzt, beeinträchtigt das die Funktionstüchtigkeit der Ölbrennerdüse und damit des ganzen Brenners. Das heißt, die Funktionalität der kompletten Ölheizungsanlage hängt Großteils an einem so kleinen Bauteil wie der Ölbrennerdüse.

Düsenplatte (Grafik: Fluidics Instruments B.V.)
Düsenplatte (Grafik: Fluidics Instruments B.V.)
Wirbelkammerplatte (Grafik: Fluidics Instruments B.V.)
Wirbelkammerplatte (Grafik: Fluidics Instruments B.V.)
Y-Zerstäuber (Grafik: Fluidics Instruments B.V.)
Y-Zerstäuber (Grafik: Fluidics Instruments B.V.)

Düsen-Typen, Düsenmarkierungen und Sprühwinkel

Grundsätzlich unterscheidet man Hohl- und Vollkegeldüsen. Hohlkegel-Düsen werden vorwiegen in Brennern mit hohlem Luftstrombild bei Durchsätzen bis zu 2,0 GPH eingesetzt. Die Tröpfchen-Verteilung konzentriert sich überwiegend im Randbereich des Zerstäubungskegels. Dies trägt meistens zum niedrigen Flammen-Geräuschpegel bei. Die Tröpfchen- Verteilung bei Vollkegeldüsen ist innerhalb des Sprühkegels vergleichsweise gleichmäßig. Das Sprühbild wird mit steigendem Durchsatz etwas hohler, dies wird aber erst ab etwa 8,0 GPH deutlich. Dieser Düsen-Typ begünstigt einen weichen Start besonders bei größeren Durchsätzen.

Da sich die Eigenschaften einer Ölbrennerdüse je nach Modell und Hersteller unterscheiden können, gibt es die sogenannte Düsenmarkierung. Sie beschreibt zum Beispiel das sogenannte Sprühbild, das sich aus der spezifischen Anordnung der Bohrungen und Tangentialschlitze ergibt. Außerdem sind Ölbrennerdüsen mit unterschiedlichen Sprühwinkeln zu haben, je nachdem, in welchem Ölkessel mit welcher Brennkammer die Düse zum Einsatz kommen soll.

Sprühwinkel-Toleranzen (Grafik: tetec thermo-technik)
Sprühwinkel-Toleranzen (Grafik: tetec thermo-technik)

Bei den Sprühbildern unterscheidet der Ölbrennerdüsen-Hersteller Danfoss beispielsweise 

  • S steht für ein vollflächiges, „volles“ Sprühbild (solid = voll)
  • H steht für ein „hohles“ Sprühbild (hollow = hohl)
  • und B steht für ein „halbhohles“ Sprühbild (universal = halbhohl).

So oder ähnlich markieren alle Hersteller ihre Ölbrennerdüsen. Mitunter werden auch Sprühmuster-Indizes verwendet, wobei 

  • I für voll steht,
  • II für halbvoll
  • III für halbhohl
  • und IV für hohl.

Hinzu kommt die Angabe des jeweiligen Sprühwinkels, gebräuchlich sind hier 30 Grad, 45 Grad, 60 Grad und 80 Grad.

Brennerluftströmungen sind den Düsen-Sprühbilder ähnlich und fallen meistens in den Bereich „hohl“ oder „voll“. Daher braucht ein Brenner mit einer hohlen Luftströmung in der Regel eine Düse mit hohlem Sprühbild und ein Brenner mit einer vollen Luftströmung eine Öl-Düse mit vollkegeligem Sprühbild. Ein Brenner mit voller Luftströmung wird mit einer vollkegeliger Düse leistungsfähiger, jedoch kann dadurch die Flamme möglicherweise länger ausfallen.

Die europäischen Normen EN 293 und EN 299 regeln Ölbrennerdüsen des kleineren Leistungsbereiches bis 6,3 Kilogramm pro Stunde (kg/h) beziehungsweise 1,75 US-Gallonen pro Stunde (USgal/h oder GPH). Dabei gibt man die Leistung der Ölbrennerdüse in kg/h bei einem Druck von 10 bar und einer Dichte von 840 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3) an und die in USgal/h bei 7 bar und 820 kg/ m3.

Zerstäubungsdüsen sind in einer großen Auswahl von Durchsätzen erhältlich. Eine Düsengröße wird auf Basis der Heizleistung des Kessels gerechnet. Hierzu bieten einige Düsen-Hersteller verschiedene Berechnungsprogramme an. Der kleinste Öldurchsatz liegt bei ca. 1,2 l/h. Bei einem geringeren Öldurchsatz können Schmutzpartikel oder Crackprodukte die Düsenbohrung verstopfen.

Tabelle 1: Beispielhafte Kennwerte für den Öldurchsatz, Sprühwinkel und Sprühcharakteristik von Ölbrennerdüsen
Düsengröße Öldurchsatz (bei 10 Bar) Sprühwinkel Sprühmuster
0,25 0,315 GPH / 1,01 kg/h / 1,19 L/s 45°, 60°, 80° Vollkegel
0,25 0,315 GPH / 1,01 kg/h / 1,19 L/s 60°, 80° Hohlkegel
0,30 0,360 GPH / 1,15 kg/h / 1,36 L/s 45°, 60°, 80° Vollkegel
0,30 0,360 GPH / 1,15 kg/h / 1,36 L/s 60°, 80° Hohlkegel
0,35 0,430 GPH / 1,37 kg/h / 1,63 L/s 45°, 60°, 80° Vollkegel
0,35 0,430 GPH / 1,37 kg/h / 1,63 L/s 60°, 80° Hohlkegel

Neben normalen Düsen ohne Rücklauf werden speziell von der tetec thermo-technik Müller GmbH & Co. KG Ölbrennerdüsen mit Rücklauf (Rücklaufdüsen) angeboten. Diese werden eingesetzt, um einen Regelbereich von 1 : 2 bis 1 : 5 fahren zu können, ohne daß die Zerstäubungsqualität zu sehr darunter leidet. Gegenüber einem zweistufigen Ölbrenner mit ein oder zwei Düsen ohne Rücklauf bietet dieses Verfahren den Vorteil, daß neben einer gleichmäßigen Luftverteilung über die Stauscheibe bei allen Lastzuständen auch eine stufenlose Anpassung der Feuerungsleistung an die erforderliche Kesselleistung möglich ist.

Schnitt durch eine Ölbrennerdüse mit Rücklauf (Grafik: Fluidics Instruments B.V.)
Schnitt durch eine Ölbrennerdüse mit Rücklauf (Grafik: Fluidics Instruments B.V.)

Angebote für Ölheizungen anfordern und Preise vergleichen

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

Ersatz und Austausch von Ölbrennerdüsen

Normalerweise ist der Austausch der Ölbrennerdüse ein Service, den der Wartungsvertrag, den Sie für Ihre Ölheizungsanlage gegebenenfalls abgeschlossen haben, umfasst. Das macht auch Sinn, weil so genau die Ölbrennerdüse zum Einsatz kommt, die der Hersteller des Brenners dafür vorgesehen und vorgegeben hat. Dahinter stecken jahrelange Versuchsreihen und Entwicklungsprozesse.

Beispiel-Berechnung des Öldurchsatzes zur Auswahl einer Ölbrennerdüse

 

Kesselleistung P = 25 kW (ca. 21.500 kcal/h)

 

Kesselwirkungsgrad η = 0,88 angenommen

 

Unterer Heizwert für Heizöl EL HU = 11,86 kWh/kg (ca. 10.200 kcal/kg)

 

Öldurchsatz m = P / (HU x η) = 25 kW kg / (0,88 x 11,86 kWh) = 2,4 kg/h

 

Mit einer Dichte = 0,84 kg/l für Heizöl EL wird der Öldurchsatz m = 2,4 kg/h umgerechnet in v = 2.4 kg/l / (h x 0,84 kg) = 2,85 l/h

 

Mit 1 l/h = 0,2642 USgal/h errechnet sich ein Öldurchsatz v = 0,75 USgal/h, der von einer Düse 0,75 USgal/h bei 7 bar Pumpendruck erreicht wird. Steht eine Düse 0,65 USgal/h zur Verfügung, so ist der Pumpendruck auf ca. 9,5 bar zu erhöhen.

Für den Fall, dass keine Ölbrennerdüse wie die, die der Hersteller von Haus aus eingebaut hat, zur Hand ist, sollten Sie sich unbedingt nach den Angaben des Herstellers richten, wenn Sie Ersatz besorgen. Meist sind noch die alten Markierungen daraus zu sehen. Können Sie an der alten Düse weder Typenmarkierungen noch sonst was erkennen, hilft es nichts, dann müssen Sie die alte mit zum Händler nehmen und nach deren Vorlage eine Ersatzdüse kaufen.

Mögliche Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit

Aus der bautechnisch bedingten Sensibilität der Ölbrennerdüse resultiert ihre hohe Anfälligkeit gegenüber Verschmutzung und falschem Umgang. Um Fehler zu vermeiden, muss man wissen, worauf es bei Betrieb, Wartung und Austausch der Ölbrennerdüse ankommt.

Brennereinstellung

Als häufigster Fehler wird allerorts eine falsche Brennereinstellung genannt. Das heißt für Sie als Betreiber der Ölheizung, dass Sie sich unbedingt an die Angaben des Brennerherstellers halten sollten, unter anderem an den vorgegebenen Pumpendruck. Ganz wichtig ist die exakte Einstellung der Zündelektroden. Häufig sind die nämlich falsch eingestellt, so dass die Zündung der Elektrode in Richtung Düse erfolgt. Sichtbare Brandspuren an der Düse oder gar Brandschäden zeugen von dieser Fehleinstellung. Während die Ölbrennerdüse dank fester Anschlagkanten im Brenner heute meist optimal zur Stauscheibe am Ölvorwärmer platziert wird, ist die Wahl des richtigen Sprühwinkels unumgänglich, damit das Öl von der Düse nicht von hinten an die Stauscheibe gesprüht wird oder sich wegen eines zu kleinen Sprühwinkels keine optimale Mischung aus Luft und Öl ergibt.

Düsenwechsel

Bewahren Sie die neue Ölbrennerdüse immer bis zum Moment des Einbaus in der Schutzhülle! Beim Wechsel einer Ölbrennerdüse sollten Sie auf die Entlüftung des Düsenhalters ebenso achten wie auf das Reinigen der Ölwege. Dazu bauen Sie die alte Düse aus und reinigen den Düsenhalter in waagerechter Position mit einem sauberen, fusselfreien Tuch. Erst dann bringen Sie den Brenner in Serviceposition, sprich: Sie füllen den senkrecht nach oben positionierten Düsenhalter bis zum Rand mit Heizöl. Anschließend schrauben Sie die Ölbrennerdüse langsam ein. So kann die Luft, die sich in der Düse befindet, daraus entweichen. Ist die Düse eingeschraubt, sollten Sie keinesfalls mehr die Düsenplatte mit der Düsenbohrung berühren, da diese verschmutzen könnten.

Der Austausch bzw. Einbau einer Öldüse sollte dabei grundsätzlich mit Hilfe eines dafür konzipierten Öldüsenschlüssels durchgeführt werden. Dieser stellt sicher, dass der Düsenstock fixiert und die Düse beschädigungsfrei eingeschraubt werden kann. Alternativ kann man je nach dem vorhandenen Platz auch einen passenden Steck- oder Ringschlüssel verwenden.

Filterwahl

Auch das hochwertigste Heizöl ist nicht frei von Schmutz und Sedimenten. Diese könnten die Düse verstopfen und ihre Zerstäubungsfunktion schlimmstenfalls komplett außer Betrieb setzen. Um dem Totalausfall vorzubeugen, sind in der Düse spezielle Filter eingebaut, je nach Düsengröße und Hersteller unterscheidet sich deren Zahl und Typ.

Bei den Ölbrennerdüsen im bereits erwähnten kleineren Leistungsbereich handelt es sich meist um sogenannte Sinterbronzefilter. Sie sind sehr gut in der Lage, insbesondere stab- und fadenförmige Schmutzpartikel aufzufangen. Es ist also sehr wichtig, dass Sie im Falle eines nötigen Filtertauschs den alten mit einem neuen, optimal passenden Vorfilter ersetzen. Dabei gilt: Ein feinerer Vorfilter ist besser als der nächstgröbere.

Düsenreinigung

Eine Düse sollte eine Heizungssaison problemlos überstehen soweit sauberes Öl gefördert wird und sie nicht überheizt wird. Die Praxis hat gezeigt dass ein jährlicher Düsenaustausch am Wirtschaftlisten ist. Eine Düsenreinigung ist eine Zeitraubende Aufgabe und bei geläufigen Durchsätzen ist ein Mikroskop erforderlich, um sich über die Sauberkeit der Kanäle und Bohrung zu vergewissern.

Geräuschentwicklung

Eine laute Verbrennung kann durch Wahl einer besser geeigneten Düse abgestellt werden. Dabei muss zuerst die Abstimmung der Düse mit der Brennerleistung erfolgen. Dann wird der Pumpenduck und die Druckstabilität geprüft. Falls eine Vollkegel-Düse eingesetzt wurde, kann diese durch eine Hohlkegel-Düse ersetzen werden. Falls eine 60°-Düse eingesetzt wurde, so kann es eine Möglichkeit zur Fehlerbehebung darstellen, diese durch eine Düse mit nächst größerem Winkel zu ersetzen. Zudem muss der Zerstäubungskegel beobachtet werden. Außerdem führt auch eine halbwegs verstopfte Düse zu einer unruhigen Flamme und lauteren Flamme.

Zündungsprobleme

Eine verspätete Zündung kann ihre Ursache in außenstehenden Öltanks haben. Denn kaltes Heizöl besitzt eine höhere Öl-Viskosität, sodass es zu Verzögerung in der Zündung oder gar keiner Zündung kommen kann. Die Verbrennung kann unregelmäßig (laute Flamme) und unvollständig (Rauch und Ruß-Bildung) sein. Eine Abhilfe kann durch Erhöhung des Pumpendruckes geschaffen werden. Der höhere Druck sorgt für kleinere Tröpfchen und eine bessere Verbrennung. Da jetzt der Durchsatz mit dem erhöhten Druck steigt, muss auch eine Ölbrennerdüse mit kleinerem Durchsatz eingesetzt werden.

Preise für Öldüsen im Überblick

Tabelle 2: Beispiel-Preise für Danfoss Ölbrennerdüsen Typ OD
Öldüsen-Typ Massenstrom (7 bar) Preise
OD-B, B = Halbhohlkegel 0,60 bis 11,00 Usgal/h 10,70 €
OD-B, B = Halbhohlkegel 12,00 bis 35,00 Usgal/h 13,00 €
OD-S, S = Vollkegel 0,20 bis 0,25 Usgal/h 19,10 €
OD-S, S = Vollkegel 0,30 bis 0,35 Usgal/h 17,00 €
OD-S, S = Vollkegel 0,40 bis 0,45 Usgal/h 12,50 €
OD-S, S = Vollkegel 0,50 bis 9,00 Usgal/h 10,70 €
OD-B, H = Hohlkegel 0,30 Usgal/h 17,00 €
OD-B, H = Hohlkegel 0,35 Usgal/h 17,00 €
OD-B, H = Hohlkegel 0,40 Usgal/h 12,50 €
OD-B, H = Hohlkegel 0,45 Usgal/h 12,50 €
OD-B, H = Hohlkegel 0,50 bis 3,00 Usgal/h 10,70 €
OD-SR, SR = Vollkegel 0,30 bis 0,35 Usgal/h 17,00 €
OD-SR, SR = Vollkegel 0,40 bis 0,45 Usgal/h 12,50 €
OD-SR, SR = Vollkegel 0,50 bis 1,00 Usgal/h 10,70 €
OD-HR, HR = Hohlkegel 0,35 Usgal/h 17,00 €
OD-HR, HR = Hohlkegel 0,40 bis 0,45 Usgal/h 12,50 €
OD-HR, HR = Hohlkegel 0,50 bis 1,00 Usgal/h 10,70 €

Lokale Öl- und Gasheizungsfachbetriebe auf einen Blick

Finden Sie jetzt Energie-Experten in Ihrer Nähe:
 

Weitere Informationen über Ölbrenner

  • Heizbrenner
  • Blaubrenner
  • Gelbbrenner

"Typen, Wartung und Austausch von Ölbrennerdüsen" wurde am 08.07.2016 das letzte Mal aktualisiert.