AT502123A1 - Brenner - Google Patents

Description

  Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner mit wenigstens einem Zufuhrkanal für Brennstoff und wenigstens einem den Brennstoffkanal ringförmig umgebenden Kanal für die Zufuhr von Verbrennungsluft.
Brenner, insbesondere Brenner für Drehrohröfen, weisen in der Regel einen Brennstoff anal für feste, gasförmige und/oder flüssige Brennstoffe auf, welcher von zumindest einem Primärluftkanal mit kreisringförmigem Querschnitt umgeben ist. Die Primärluft kann hierbei axial und/oder mit einer Drallerzeugungseinrichtung entsprechend verwirbelt ausgestossen werden, um das Flammenbild zu beeinflussen.
Derartige, beispielsweise aus der DE-2905246 AI, bekannte Brenner enthalten zumeist zwei oder mehrere Primärluftkanäle, welche entweder koaxial aussen oder zwischen Brennstoffkanälen angeordnet sind.

   Um die Flammenform beeinflussen zu können, ist bei den bekannten Brennern zumindest ein Drallluftkanal mit einer Drallerzeugungseinrichtung am Düsenende sowie mindestens ein Axialluftkanal vorgesehen. Auch die EP 650012 AI zeigt eine derartige Einrichtung, bei welcher die Drallerzeugungseinrichtung aus mehreren, von der Primärluft durchströmten drehsymmetrisch um die Brennerachse angeordneten, flexiblen Rohren besteht.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine konstruktiv besonders einfache Einrichtung zur Beeinflussung des Flammenbildes zu schaffen, bei welcher der Anteil von im Wesentlichen axial eingestossener Verbrennungsluft zum Anteil von verdrallter Luft in einfacher Weise variiert werden kann, um auf diese Weise das Flammenbild zu optimieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Ausbildung im Wesentlichen darin,

   dass der ringförmige Kanal für die Zufuhr von Verbrennungsluft nahe der Brennermündung über einen axialen Teilbereich seiner Länge in radialer Richtung durch ein Trennwandelement in zwei Kanäle unterteilt ist, wobei einer der durch das Trennwandelement abgeteilten Kanäle über wenigstens eine verschliessbare Öffnung des Trennwandelements mit dem ringförmigen Kanal verbunden ist.

   Dadurch, dass der ringförmige Kanal für die Zuführung von Verbrennungs luft nahe der Brennermündung über einen axialen Teilbereich seiner Länge in radialer Richtung durch ein Trennwandelement in zwei Kanäle unterteilt ist, wird zunächst in besonders einfacher Weise eine Aufteilung des Primärluftstromes in zwei Luftströme ermöglicht, wobei dadurch, dass in diesem Trennwandelement Öffnungen vorgesehen sind, welche geöffnet oder verschlossen werden können, die Möglichkeit geschaffen wird die Verbrennungsluft entweder ausschliesslich über den einen der beiden durch das Trennwandelement abgetrennten Kanäle, und hier in besonders einfacher Weise beispielsweise axial, auszustossen oder aber nach Öffnen der verschliessbaren Öffnung eine Teilmenge dieser Primärluft durch den zweiten der durch das Trennwandelement abgetrennten Kanäle auszustossen,

   wobei hier die Ausbildung bevorzugt so getroffen ist, dass an der Mündung dieses durch das Trennwandelement abgeteilten Kanals Leitflächen oder Drallkörper vorgesehen sind.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Ausbildung hierbei so getroffen, dass das Trennwandelement als koaxial zwischen den rohrförmigen Wänden des Verbrennungsluftkanals angeordnetes zylindrisches Trennwandelement ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die verschliessbare Öffnung von am Mantel und/oder der Stirnseite des im Wesentlichen zylindrischen Trennwandelements angeordneten Durchbrechungen gebildet ist, welche von einem Schieber oder Drehschieber verschliessbar oder offenbar ausgebildet sind.

   Ein derartiger Schieber, welcher am Mantel des im Wesentlichen zylindrischen Trennwandelementes entsprechend geführt sein kann, kann als Drehschieber über ein Ritzel einer Betätigungsstange angetrieben werden oder als im Wesentlichen axial verschiebliches Element von einer Verschiebestange als Betätigungsglied von einer Offen- in eine Schliessstellung verschoben werden.
Da prinzipiell mit einer derartigen Bauweise ein wesentliches Ziel der erfindungsgemässen Konstruktion, nämlich bei langbauenden Brennern für Drehrohröfen Gewicht einzusparen, erreicht wird, kann dieses der Erfindung gleichfalls zu Grunde liegende Ziel in besonders einfacher Weise dadurch verwirklicht werden,

   dass die axiale Länge des Trennwandelements >.
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kleiner als ein Drittel der axialen Länge des Brenners gewählt ist.
Aus strömungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein insbesondere den Kanal für den Ausstoss von Axialluft bei einer Verschiebung oder Verdrehung des Schiebers zur Freigabe von Primärluft in den zusätzlichen Kanal für verdrallte Luft die Axialluftdüsen zu drosseln. Mit Vorteil ist die Ausbildung hierbei so getroffen, dass der Schieber oder Drehschieber für die Öffnungen des Trennwandelements zu einem der beiden Kanäle mit einem Schieber oder Drehschieber für das Öffnen oder Verschliessen von stirnseitigen, insbesondere axialen, Düsen des anderen der beiden Kanäle des Brenners für den Ausstoss von Verbrennungsluft gekoppelt ist.

   Eine besonders einfache Ausbildung einer derartigen Drosselung des Axialluftkanals lässt sich dadurch realisieren, dass der Schieber für das Öffnen oder Verschliessen der Öffnungen des Trennwandelements einen im Querschnitt keilförmigen, der Mündung des Verbrennungsluftkanals benachbarten Leitkörper trägt, der bei axialer Verschiebung des Schiebers den lichten Querschnitt der Düsen vergrössert bzw. bei Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung den Querschnitt der Düsen verringert.
Der durch den Schieber geöffnete oder verschlossene abgeteilte Kanal wird in besonders vorteilhafter Weise als Kanal für verdrallte Luft mit entsprechend stirnseitigen Drallflächen oder Drallkörpern ausgebildet. Um bei weitestgehend geschlossenem Schieber eine thermische Überlastung dieser Drallflächen bzw.

   Drallkörper an der Stirnseite des Brenners zu verhindern, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass das Trennwandelement eine Anzahl von Öffnungen oder Durchbrechungen aufweist, welche unabhängig von der Position des Schiebers oder Drehschiebers eine gedrosselte Zufuhr von Verbrennungsluft zu Drallblechen oder Drallkörpern des durch das Trennwandelement abgeteilten Kanals zur Kühlung derselben sicherstelle .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l eine erste Ausbildung des er I
- 4 findungsgemässen Brenners im Axialschnitt durch das Vorderende des Brenners mit einem Drehschieber.

   Fig.2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig.l, Fig.3 eine abgewandelte Ausbildung in analoger Darstellung wie Fig.l, bei welcher ein in axialer Richtung verschieblicher Schieber vorgesehen sind, Fig.4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig.3, Fig.5 eine weitere abgewandelte Ausbildung mit einem Drehschieber analog der Fig.l, bei welcher zusätzlich auch der lichte Querschnitt der axialen Austrittsdüsen veränderlich ist, Fig.6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig.5, Fig.7 eine abgewandelte Ausbildung analog der Darstellung nach Fig.3 mit axial verschieblichem Schieber und einer zusätzlichen Einrichtung zur Beeinflussung des Austrittsquerschnittes der Axialluft sowie Fig.8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig.7.
In Fig.l ist mit 1 ein zentraler Zufuhrkanal für Brennstoff gezeigt,

   wobei hier eine Öllanze 2 zum Einsatz gelangt.
Radial ausserhalb ist ein Zentralluftkanal 3 vorgesehen, dessen Austrittsdüsen mit 4 bezeichnet sind. In radialer Richtung folgt beim Brenner gemäss Fig.l ein weiterer Brennstoffkanal für die Zufuhr von weiteren Brennstoffen, wie beispielsweise Kohle oder Erdgas, wobei dieser weitere Brennstoffkanal hier mit 5 bezeichnet ist und als Ringkanal mündet. Um das Flamraenbild hier zu beeinflussen, ist radial ausserhalb wiederum Primärluft in Form eines Primarluftkanals 6 vorgesehen, wobei am stirnseitigen Ende 7 des Brenners 8 ein zylindrisches Trennwandelement 9 vorgesehen ist, welches radiale Durchbrechungen 10 aufweist und den Primarluftkanal 6 in einen Axialluftkanal 25 und einen Radialkanal für verdrallte auszustossende Luft aufteilt.

   An der Aussenseite dieses zylindrischen Trennwandelementes 9 ist ein Drehschieber 11 gelagert, welcher über ein Ritzel 12 und ein entsprechendes Betätigungsglied in Form einer Stange 13 verdreht werden kann und auf diese Weise Primärluft aus dem aussen liegenden Kanal für Axialluft in Richtung des Pfeils 14 zu Drallkörpern bzw. Leitblechen 15 leitet, über welche eine Teilmenge der Primärluft nun entsprechend verdrallt als verdrallte Luft ausgestossen werden *
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kann.

   Die Düsen für die Axialluft sind hierbei im aussen liegenden Kanal mit 16 bezeichnet.
Bei der Darstellung nach Fig.2 ist der Drehschieber 11 in der Offenstellung gezeichnet und es ergibt sich somit eine Durchbrechung 17 für den Durchtritt von Primärluft aus dem Axialluftkanal 25 in den innen liegenden Kanal 21 für verdrallte Luft.
Wie aus Fig.l auch ersichtlich, ist zusätzlich zu dieser verschliessbaren Öffnung 17 eine Anzahl von Bohrungen 18 vorgesehen, über welche Primärluft auch dann, wenn der Schieber 11 geschlossen ist, in den verschlossenen abgeteilten Kanal 21 gelangt und auf diese Weise die Drallkörper bzw.

   Leitbleche 15 gegen thermische Überlastung schützt.
Bei der Ausbildung nach Fig.3 und 4 wurden die Bezugszeichen von Fig.l beibehalten, wobei hier nunmehr der Schieber 11 als axial verschieblicher Schieber ausgebildet ist, welcher mittels der BetätigungsStange 13 in Richtung des Doppelpfeils 19 zur Freigabe der Öffnung 17 verschieblich ist. Wie aus Fig.4 ersichtlich, kann der axial verschiebliche Schieber 11 hier als geschlossener Ring ausgebildet sein, welcher in Richtung des Doppelpfeils 19 der Fig.3 in axialer Richtung verschieblich an der Aussenseite des zylindrischen Trennwandelementes 9 gelagert ist.
Bei der Ausbildung nach Fig.5 und 6 ist analog der Ausbildung nach Fig.l und 2 wiederum ein Drehschieber 11 vorgesehen, welcher mittels des Ritzels 12 in Umfangsrichtung verdreht werden kann.

   Mit diesem Drehschieber 11 ist nun eine Lochblende 20 starr verbunden, welche in einer ersten definierten Drehlage mit den entsprechenden axialen Düsen 16 fluchtet und bei der in Fig.6 strichliert dargestellt die zweite Drehlage den Austrittsquerschnitt über die axialen Düsen 16 entsprechend drosselt. Auf diese Weise kann gleichzeitig mit der Freigabe der Öffnungen 17 durch Aufbau eines entsprechenden Staudrucks im Axialluftkanal 25 die in den innen liegenden zweiten abgeteilten Kanal 21 gelangende Primärluft entsprechend erhöht werden, welche wiederum über die Leitkörper bzw. Drallflächen 15 ausgestossen werden kann.

   Die übrigen Bezugszeichen der vorangehenden Figuren wurden auch in Fig.5 und 6 ebenso wie in den Fig.7 und 8 beibehalten.
Bei der Ausbildung nach Fig.7 bzw. 8 wird wiederum ein axial verschieblicher Schieber 11 eingesetzt, der an der der Stirnseite 22 des Brenners 8 zugewandten Seite einen im Querschnitt keilförmigen Aufsatz 23 trägt. Durch axiale Verschiebung in Richtung des Doppelpfeiles 19 kann dieser Aufsatz 23 entsprechend nach innen verschoben werden, wodurch sich insgesamt der freie lichte Querschnitt für den Austritt von Axialluft über den Kanal 25 vergrössert bzw. bei einem Vorschieben zur Stirnseite 22 verkleinern lässt. Auch durch diese Massnahme kann die in Richtung des Pfeils 24 zum innen liegenden, abgetrennten Kanal 21 gelangende Teilluftmenge der Primärluft variiert werden, wobei diese Teilluftmenge wiederum über die Drallkörper bzw.

   Leitbleche 15 mit entsprechender drallbehaftet ausgestossen werden kann.
In Fig.7 ist die in axialer Richtung verschobene Position dieses am Schieber festgelegten Fortsatzes 23 schematisch strichliert mit 23' angedeutet, sodass die Querschnittsvergrösserung in dieser Position verdeutlicht ist.

Claims (7)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Brenner mit wenigstens einem Zufuhrkanal für Brennstoff und wenigstens einem den Brennstoffkanal ringförmig umgebenden Kanal für die Zufuhr von Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Kanal (6) für die Zufuhr von Verbrennungsluft nahe der Brennermündung (7) über einen axialen Teilbereich seiner Länge in radialer Richtung durch ein Trennwandelement (9) in zwei Kanäle (21, 25) unterteilt ist, wobei einer der durch das Trennwandelement (9) abgeteilten Kanäle (21, 25) über wenigstens eine verschliessbare Öffnung (10) des Trennwandelements (9) mit dem ringförmigen Kanal (6) verbunden ist, wobei einer der durch das Trennwandelement (9) abgeteilten Kanäle (21) an seiner Mündung Drallflächen oder Drallkörper (15) aufweist.

1. Brenner mit wenigstens einem Zufuhrkanal für Brennstoff und wenigstens einem den Brennstoffkanal ringförmig umgebenden Kanal für die Zufuhr von Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Kanal für die Zufuhr von Verbrennungsluft nahe der Brennermündung über einen axialen Teilbereich seiner Länge in radialer Richtung durch ein Trennwandelement in zwei Kanäle unterteilt ist, wobei einer der durch das Trennwandelement abgeteilten Kanäle über wenigstens eine verschliessbare Öffnung des Trennwandelements mit dem ringförmigen Kanal verbunden ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwandelement (9) als koaxial zwischen den rohrförmigen Wänden des Verbrennungsluftkanals (6) angeordnetes zylindrisches Trennwandelement (9) ausgebildet ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der durch das Trennwandelement abgeteilten Kanäle an seiner Mündung Drallflächen oder Drallkörper aufweist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die verschliessbare Öffnung (17) von am Mantel und/oder der Stirnseite (7) des im Wesentlichen zylindrischen Trennwandelements (9) angeordneten Durchbrechungen (17) gebildet ist, welche von einem Schieber oder Drehschieber (11) verschliessbar oder offenbar ausgebildet sind.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwandelement als koaxial zwischen den rohrförmigen Wänden des Verbrennungsluftkanals angeordnetes zylindrisches Trennwandelement ausgebildet ist.

4. Brenner nach Anspruch 1, 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Trennwandelements (9) kleiner als ein Drittel der axialen Länge des Brenners gewählt ist.

4. Brenner nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die verschliessbare Öffnung von am Mantel und/oder der Stirnseite des im Wesentlichen zylindrischen Trennwandelements angeordneten Durchbrechungen gebildet ist, welche von einem Schieber oder Drehschieber verschliessbar oder offenbar ausgebildet sind.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber oder Drehschieber (11) für die Öffnungen des Trennwandelements (9) zu einem der beiden Kanäle

NACHGEREICHT<(>25) mit einem Schieber oder Drehschieber (11)für das öffnen oder Verschliessen von stirnseitigen, insbesondere axialen, Düsen<(>16) des anderen der beiden Kanäle (21) des Brenners für den<A>usstoss von Verbrennungsluft gekuppelt ist.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Trennwandelements kleiner als ein Drittel der axialen Länge des Brenners gewählt ist.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (11) für das Öffnen oder Verschliessen der Öffnungen (17) des Trennwandelements(9)einen im<Q>uerschnitt keilförmigen, der Mündung des Verbrennungsluftkanals<(>6<)>benachbarten Leitkörper (15) trägt, derbei axialer<V>erschiebung des Schiebers (11) den lichten Querschnitt der<D>üsen<(>16<)>vergrössert bzw. bei Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung den Querschnitt der Düsen (16)verringert.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber oder Drehschieber für die Öffnungen des Trennwandelements zu einem der beiden Kanäle mit einem Schieber oder Drehschieber für das Öffnen oder Verschliessen von stirnseitigen, insbesondere axialen, Düsen des anderen der beiden Kanäle des Brenners für den Ausstoss von Verbrennungsluft gekuppelt ist.>.

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7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber für das Öffnen oder Verschliessen der Öffnungen des Trennwandelements einen im Querschnitt keilförmigen, der Mündung des Verbrennungsluftkanals benachbarten Leitkörper trägt, der bei axialer Verschiebung des Schiebers den lichten Querschnitt der Düsen vergrössert bzw. bei Verschiebung in die entgegengesetzte Richtung den Querschnitt der Düsen verringert.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwandelement eine Anzahl von Öffnungen oder Durchbrechungen aufweist, welche unabhängig von der Position des Schiebers oder Drehschiebers eine gedrosselte Zufuhr von Verbrennungsluft zu Drallblechen oder Drallkörpern des durch das Trennwandelement abgeteilten Kanals zur Kühlung derselben sicherstellen.

Wien, am 6. Juli 2005

Unitherm Cemcon FeuerungsGesellschaft m.b.H.

Pate Dr. <EMI ID=8.1>

Haffner

41 127 re: Österreichische Patentanmeldung A 1145/2005, Kl. F 23 C Unitherm Cemcon Feuerungsanlagen Gesellschaft m.b.H. in Wien

P a t e n t a n s p r ü c h e :

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennwandelement (9)eineAnzahl von Öffnungen o<d>er<D>urchbrechungen (18) aufweist, welche unabhängig von der Position des Schiebers oder Drehschiebers(11)eine ge<d>rosselte Zufuhr von Verbrennungsluft zuDrallblechen oder<D>rallkörpern (15) des durch das Trennwandelement(9)abgeteilten Kanals (6) zur Kühlung derselben sicherstellen.

Wien, am 22. Juni 2006 durch: F^uerungssohaft m.b.H. iOi

Patentanwalt

Dipl.lng. Marc Kc^chmarm für Dr Thomas M i [Delta]'r\<zx (unter Berufu'-.' a<">[upsilon].- i m e.Lente 'ntcrb;\. [iota]l[iota].[iota][alpha]chi..^ng) <EMI ID=10.1>

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