Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen
Verbrennen brennbarer Bestandteile, die in der Abluft indu strieller Arbeitsanlagen enthalten sind, mit einem in eine
Brennkammer hineinragenden Brenner, durch den flüssiger oder gasförmiger Zusatzbrennstoff geführt wird, mit einer
Zuführung für die zu verbrennende Abluft, die konzentrisch um den Brenner herum austritt und mit der Brennerflamme in
Berührung kommt, und mit Leitflächen in der Abluftzufüh rung, durch die der Abluftstrahl einen Drall erhält.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist es nachteilig, dass das Verhältnis zwischen der Menge an verbrauchten
Zusatzbrennstoff einerseits und der Qualität des Ausbrandes andererseits noch sehr unbefriedigend ist. Wenn ein vollständi ger Ausbrand gewährleistet sein soll, wird verhältnismässig viel Zusatzbrennstoff benötigt. Es stellt sich aber auch dann ein hoher Brennstoffverbrauch ein, wenn die in der Abluft enthaltenen und zu verbrennenden Bestandteile schwer entflammbar sind.
Durch die Leitflächen der bekannten Vorrichtung erhält der Abluftstrahl zwar einen gerichteten Drall; dieser bewirkt jedoch nicht unbedingt bereits eine Verwirbelung innerhalb der Brennkammer. Die Verbrennung ist in vielen Fällen noch unbefriedigend.
Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass sich günstigere Verbrennungsbedingungen und ein verminderter Brennstoffverbrauch erreichen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die dem Brenner zugeführte Abluft durch mehrere zur Brennerachse konzentrische Luftführungen in Teilströme aufgeteilt und den Teilströmen jeweils ein Drall unterschiedlicher Stärke und/oder Richtung aufgedrückt wird.
Hierdurch wird ereicht, dass die Flamme entsprechend in eine Vielzahl von turbulenten Flammenfäden aufgeteilt wird und sich eine Vergrösserung der Flammenoberfläche ergibt.
Dies wiederum führt zu einem wesentlich günstigeren Verhältnis zwischen der Menge an verbrauchtem Zusatzbrennstoff einerseits und dem Grad des Ausbrandes andererseits. Auch können schwerer entflammbare Bestandteile der Abluft besser verbrannt werden, weil durch die Vermischung noch nicht entflammt Teilchen mit bereits brennenden Teilchen in Berührung kommen.
Nachfolgend werden einige vorteilhafte Ausgestaltungen beschrieben, von denen eine darin besteht, dass auch der bei Verbrennung des Zusatzbrennstoffes entstehenden Vorflamme beim Eintritt in die Brennkammer ein Drall erteilt wird. Günstig ist es, wenn dieser Drall dem Drall zumindest eines Teils der Abluft entgegengesetzt gerichtet ist.
Eine erste günstige Mäglichkeit, der Abluft einen Drall zu erteilen, ist gemäss einem weiteren Vorschlag gegeben, wenn die zur Drallerzeugung dienenden Leitflächen spiralförmig und als Einlaufteil für ein konzentrisches Zuführungsrohr ausgebildet sind. Das spiralförmige Einlaufteil kann einem äusseren Zuführungsrohr zugeordnet sein, während ein konzentrisches inneres Zuführungsrohr für einen anderen Teil der Abluft mit einem Drallapparat versehen ist.
Es ist aber auch denkbar, dass für die Abluft zwei konzentrische Ringrohre vorgesehen sind, die jeweils gegenläufige Drallapparate enthalten.
Es lässt sich eine bessere Verteilung des Abluftstrahls im Bereich des Brenners und der Brennkammer erreichen, wenn die den Drallapparat oder die Drallapparate enthaltende Rohrpartie sich trichterförmig nach aussen erweitert.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass vorzugsweise die brennkammerseitigen Enden der Zuführungsrohre jeweils mit einer Stirnfläche versehen sind und dass jede Stirnfläche eine Vielzahl kleiner Austrittsöffnungen aufweist. Hierdurch wird eine weitere Aufteilung des Abluftstrahls erreicht.
Günstig ist es hierbei, wenn die Stirnfläche mit den Austritts öffnungen schräg gestellt ist.
Es kann aber auch die im wesentlichen in radialer Lage angeordnete Stirnfläche im Einzelrohren versehen sein, die ihrerseits dann schräggestellt sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Brennermündung ein Stück über die Mündung der Abluftzuführung hinausragen, so dass die Abluft gleichzeitig als Verbrennungsluft für den Zusatzbrennstoff dient. Hierdurch lässt es sich vermeiden, dass auf andere Weise für die Zufuhr von Primärluft für den Brenner gesorgt werden muss.
Um den Verbrennungsvorgang besser den jeweiligen Gegebenheiten anpassen zu können, kann weiterhin das Verhältnis der Abluftteilströme im inneren und äusseren Zuführungsrohr mittels einer Stelleinrichtung veränderbar sein. Diese Stelleinrichtung kann an dem der Brennkammer abgewandten Ende des inneren Zuführungsrohres angeordnet sein, wobei das Zuführungsrohr Durchbrechungen aufweist, die mittels eines hülsenförmigen Schiebers ganz oder teilweise abdeckbar sind.
Zur Verbesserung der Flammenverteilung insbesondere bei Gasbrenner wird weiterhin vorgeschlagen, dass vorzugsweise dem Brenner für den Zusatzbrennstoff eine Prallscheibe in Strömungsrichtung nachgeschaltet ist, durch die die Flamme radial nach aussen abgelenkt wird.
Auch ist es günstig, wenn die Mündung des Brennerrohres von einem sich zur Brennkammer hin erweiternden Führungstrichter umgeben ist.
Zur Verringerung des Bedarfs an Zusatzbrennstoff und/ oder zur Verbesserung des Ausbrandes oder der Brennbarkeit der Abluft kann ferner zumindest ein Teil der zugeführten Abluft vor dem Eintritt in die Zuführungsrohre über einen Wärmetauscher geführt sein und der Wärmetauscher durch die bei der Verbrennung freiwerdende Wärmeenergie aufgeheizt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Verbrennungsvorganges in der Brennkammer;
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine Teilansicht einer ersten Ausführungsform der Brenneranordnung;
Fig. 3 eine hierzu abgewandelte Ausführungsform;
Fig. 4 eine nächste Ausführungsform der Brenneranordnung;
Fig. 5 eine Ansicht der Brenneranordnung nach Figur 4 von der Rückseite;
Fig. 6 eine Abwandlung der Ausführungsform nach den Figuren 4 und 5;
Fig. 7 eine nächste Ausführungsform der Brenneranordnung;
Fig. 8 eine Brennkammeranordnung in wiederum abgewandelter Ausführungsform;
Fig. 9 eine Teil-Vorderansicht der Brenneranordnung nach Figur 8;
Fig. 10 eine Teilansicht der Brenneranordnung nach den Figuren 8 und 9 mit einer Abwandlung im Bereich des Abluftaustritts;
;
Fig. 11 in schematischer Darstellung die Gesamtansicht einer Brenneranordnung mit Vorheizung der Abluft.
In Figur 1 ist eine Brennkammer 1 dargestellt, in die ein hier nur als Rohr dargestellter Brenner 2 mündet. Dieser erzeugt eine strahlenförmige Flamme 3, die von einem Zentrum ausgeht und bei erfindungsgemässer Ausbildung der Brenneranordnung fächerförmig auseinanderplatzt, so dass sich etwa gemäss den Pfeilen 4 eine Rückströmung ergibt und eine sehr grosse Flammenoberfläche vorhanden ist. Die Rückströmung der Flamme erfolgt in einer Mittelzone, während die Hauptströmung in der Flamme nach aussen gerichtet ist. Die Abgase treten an einem Austritt 5 aus.
Um das Auseinanderplatzen der Flamme und ihr fächerförmiges Auseinandergehen zu unterstützen, hat der Brenner zwei sich trichterförmig erweiternde Führungswände 6a und 6b.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist auf ein Brennerrohr 7 ein Drallapparat 8 aufgesetzt, der der durch die Verbrennung des Zusatzbrennstoffes erzeugten Vorflamme einen Drall in Richtung des Pfeiles 9 erteilt. Der Drallapparat
8 kann zum Beispiel aus entsprechend ausgebildeten Schaufeln oder dergleichen bestehen. Ausserhalb eines zum Brennerrohr 7 co-axialen Zuführungsrohres 10 wird in Richtung der Pfeile
11 Abluft zugeführt, die in aus entsprechenden Leitflächen bestehende Drallapparate 12 und 13 gelangt; in diesen erhalten die jeweiligen Teile des Abluftstrahls einen Drall in unterschiedlicher Richtung derart, dass der durch den inneren Drallapparat 13 erzeugte Drall nicht nur zu dem im äusseren Drallapparat 12 erzeugten Drall, sondern auch zum Drall der Vorflamme gemäss Pfeil 9 entgegengesetzt ist.
Durch die unterschiedlichen Drallrichtungen ergibt sich eine starke Mischwirkung, wobei aufgrund einer auf die Vorflamme ausgeübten Injektorwirkung auch eine Ansaugwirkung entsteht, die ein Auseinanderplatzen des Flammenstrahles herbeiführt und eine Rückströmung im mittleren Bereich verursacht, während gleichzeitig heisse Gase aus der Vorflamme in das Verwirbelungsgebiet hineingelangen. Die in der Abluft enthaltenen brennbaren Bestandteile erhalten deshalb immer wieder Gelegenheit, in diesem Turbulenzgebiet zu zünden. Durch den hierbei entstehenden Luftwechsel wird die Verbrennung stark intensiviert.
Bei der Ausführungsform nach Figur 3 sind zwei zueinander koaxiale Zuführungsrohre 14 vorgesehen, zwischen denen die Abluft zugeführt wird und die sich an ihrer Mündung in Form von Führungswänden 16a und 16b trichterförmig erweitern.
Die Führungswände 16b bewirken gleichzeitig eine Unterteilung des Abluftstrahls. Durch den Pfeil 15 soll angedeutet werden, dass auch der Vorflamme selbst bereits ein Drall erteilt wurde.
Bei der Ausführungsform nach Figur 4 und 5 ist ein mit Öl gespeister Brenner 17 vorgesehen, der konzentrisch von einem Zuführungsrohr 18 umgeben ist. Dieses wiederum ist innerhalb eines trichterförmigen Zuführungsrohres 19 und eines Einlaufteils 20 angeordnet, durch dessen spiralförmig angeordnete Leitflächen der zugeführten Abluft ein Drall erteilt wird.
Das Zuführungsrohr 19 geht in nach aussen schräg gestellte Einzelrohre 21 und 22 über, durch die die Abluft mit Drall in einen sich trichterförmig erweiternden Führungsteil 23 gelangt.
Auf die Mündung des Brenners 17 ist ein Drallapparat 24 aufgesetzt, mit dessen Hilfe der Vorflamme ein Drall um die Längsmittelachse des Brenners 17 erteilt wird. Das trichterförmige Zuführungsrohr 19 überragt die Mündung des Brenners 17 um eine Strecke, die etwa dem zweifachen bis dreifachen des Brennerrohrdurchmessers entspricht. Gegebenefalls kann es günstig sein, die axiale Länge b des Zuführungsrohres 19 auf die Breite B des Einlaufteils 20 im Verhältnis 1:2 abzustimmen.
Ein rückwärtiger Teil 25 von gleichem Durchmesser wie das Zuführungsrohr 18 ist in einem Rohrstück 26 gehalten. Vor dem Teil 25 sind Durchtrittsöffnungen 27 vorgesehen, durch die die Abluft in Richtung der Pfeile 28 in den Ringraum 29 zwischen dem Zuführungsrohr 18 und dem Brenner 17 eintreten kann. Von dort aus durchsetzt die Abluft den Drallapparat 24. Von der Mündung des Brenners 17 aus wird Öl in den rotierenden Abgasstrahl eingespritzt. Eine Stirnwand 30, die den das Zuführungsrohr 18 umgebenden äusseren Ringraum 31 begrenzt, ist gegenüber der Brennermündung ein Stück vorgezogen, was für die Bildung der Vorflamme günstig ist.
Bei der in Figur 6 dargestellten abgewandelten Ausfüh- rungsform ist ebenfalls ein spiralförmiger Einlaufteil 20 vorgesehen. Der Brenner 17 ist jetzt von einem inneren Zuführungsrohr 32 umgeben, das ein Stück über die Brennermündung hinausragt. Es bildet zusammen mit einem äusseren Zuführungsrohr 33 und einer schräg nach aussen weisenden Stirnwand 34 einen Ringraum 35, aus dem die Abluft durch entsprechend schräg stehende Einzelrohre 36 mit Drall austritt. Ein anderer Teil der Abluft wird zwischen dem äusseren Zuführungsrohr 33 und einem Stutzen 20a des Einlaufteils 20 in die Brennkammer eingeleitet, wobei das Auseinanderziehen des Abluftstrahles durch eine trichterförmige Führungswandung 37 unterstützt wird.
Letztere verhindert gleichzeitig, dass eventuell rücklaufende Teile des Flammenstrahles bzw. der Abgasströmung in Richtung des Pfeiles 38 die Verbrennung störend beeinflussen.
Alle zur Zuführung der Abluft und zur Beeinflussung des Verbrennungsvorganges dienenden Elemente, insbesondere die zur Drallerzeugung dienenden Elemente, können in axialer Richtung verstellbar sein.
Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform wird ein Brenner 39 verwendet, dem gasförmiger Brennstoff zugeführt wird. Auf die Spitze des Brenners 39 ist eine Prallscheibe 40 aufgesetzt, Der Brenner 39 ist von einem Zuführungsrohr 41 umgeben, welches Durchtrittsöffnungen 42 aufweist. Auf dem Zuführungsrohr 41 ist ein hülsenförmiger Schieber 43 verstellbar, mir dem die Durchtrittsöffnungen 42 je nach Bedarf mehr oder weniger verschlossen werden können. Es lässt sich also mit dem Schieber 43 das Verhältnis der über den inneren Ringraum 44 zu der über einen äusseren Ringraum 45 zugeführten Abluft verändern. Der Ringraum 45 wird durch einen Stutzen 46a eines Einlaufgehäuses 46 begrenzt.
Der den Ringraum 45 verlassende Teil der Abluft gelangt in Einzelrohre 47, die in eine den Ringraum 45 zur Brennkammerseite begrenzende Stirnwand 48 eingesetzt sind. Auch hier können die inneren Einzelrohre 47 zu den äusseren Einzelrohren 47 so ausgerichtet sein, dass der aus den inneren Einzelrohren austretende Abluftstrahl einen zu dem aus den äusseren Einzelrohren austretenden Abluftstrahl einen entgegengesetzten Drall hat.
Auch hier sind wieder sich trichterförmig erweiternde Führungswände 49 vorgesehen, die die aus den Einzelrohren 47 austretenden Abluftstrahlen noch ein Stück führen und sternförmig auseinanderziehen.
Die brennkammerseitige Begrenzung des Ringraums 44 ist durch eine Lochscheibe 50 gebildet, durch die eine noch bes-sere Vermischung der hier als Primärluft dienenden Abluft mit dem aus dem Brenner 39 austretenden Brenngas erreicht wird.
Es erfolgt bereits im Bereich der Prallscheibe 40 eine sehr starke Flammenablenkung und Verwirbelung. Die Prallscheibe 40 kann in axialer Richtung verstellbar angeordnet sein.
Bei der Ausführungsform nach Figur 8 wird ein mit Gas gespeister Brenner 51 verwendet, der von einem koaxialen Zuführungsrohr 52 umgeben ist. Die Zuführung der Abluft erfolgt in einen spiralförmigen Einlaufteil 53. Der grössere Teil der Abluft gelangt in einen Ringraum 54, der nach innen durch das Zuführungsrohr 52 und nach aussen durch einen Stutzen 53 a des Einlaufteils 53 begrenzt ist. Als Begrenzung zur Brennerkammer hin dient eine schräg nach aussen gerichtete Stirnwand 55, in die eine Vielzahl von Einzelrohren 56 eingesetzt ist. Wie aus Figur 9 erkennbar, sind die Einzelrohre 56 in Umfangsrichtung zueinander versetzt auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordnet.
Die in den Ringraum 54 eingeleitete Abluft wird mit Hilfe von Schrägflächen 57 in Richtung der Brennerachse umgelenkt. Ein kleiner Teil der Abluft jedoch wird an einer Klappe 58 vorbei und durch Durchtrittsöffnungen 59 im Zuführungsrohr 52 hindurch in einen Ringraum 60 geleitet. Von dort aus durchsetzt dieser Abluftteil eine Lochscheibe 61 und gelangt dann in Drallapparate 62, von denen die inneren einen anders gerichteten Drall erteilen als die äusseren.
Innerhalb des den Brenner 51 bildenden Rohres ist eine elektrische Zündvorrichtung 63 vorgesehen, mit der das über eine Zuleitung 64 zugeführte Brenngas gezündet werden kann.
Weiteres Brenngas wird durch eine Zuleitung 65 zugeführt und durchströmt den zwischen den beiden koaxialen Wandungen des Brenners 51 liegenden Ringraum 66. Es kann durch Austrittsöffnungen in den an der Brennermündung liegenden Bereich innerhalb des Zuführungsrohres 52 austreten, wie dies durch die Pfeile 67 gekennzeichnet ist. Es kann der gesamte Brenner 51 nach Lösen einer Flanschverschraubung 68 zwecks Wartungs- oder Reparaturarbeiten herausgenommen werden.
Es ist aber auch denkbar, nur die Zuleitung 64 mit der Zündvorrichtung 63 nach Lösen einer Flanschverbindung 69 herauszumontieren. An letztere ist auch eine Fotozelle 70 angesetzt, durch die die Flamme überwacht werden kann.
Es wird also auch hier bereits der Vorflamme über die durch die Drallapparate 62 austretende Abluft ein Drall erteilt, wobei diese Abluft gleichzeitig als Primärluft dient. Die Primärluftmenge kann durch die Klappe 58 nach Bedarf vorgegeben werden. Der übrige Abluftstrahl wird durch die Einzelrohre 56 in eine Vielzahl von Strahlfäden mit unterschiedlichem Drall aufgeteilt.
In Figur 10 ist eine abgeänderte Ausführungsform für eine Stirnwand 71 dargestellt, die in bezug auf die verlängerte Brennerachse 72 ebenfalls schräg nach aussen gerichtet ist.
Anstelle von Einzelrohren sind hier viele trichterförmig in die Srirnwand 71 eingelassene Austrittsöffnungen 73 vorgesehen.
Bei der in Figur 11 dargestellten Ausführungsform ist ein Brenner 74 vorgesehen, der von einem Einlaufteil 75 und einem konzentrischen Zuführungsrohr 76 umgeben ist. Die Brennermündung ist von sich trichterförmig erweiternden Führungswänden 77 umgeben. Im übrigen sind die zur Drallerzeugung dienenden Elemente hier nicht weiter dargestellt, denn die Besonderheit dieser Ausführungsform besteht in folgendem:
Das bei der Verbrennung entstehende heisse Abgas wird einem Wärmeaustauscher 78 zugeführt. Erst wenn dem Abgas in diesem die Wärmeenergie weitgehend entzogen ist, kann das Abgas austreten.
Mit dieser Wärmeenergie wird ebenfalls in den Wärmetauscher 78 geleitet Abluft vorgeheizt, die den Wärmetauscher 78, wie zum Beispiel mit dem Pfeil 79 angedeutet, durchsetzt. Über den Kanal 80 und ein Gebläse 81 wird die vorgeheizte Abluft in den Einlaufteil 75 und das Zuführungsrohr 76 gedrückt. Dort erfolgt eine Aufteilung des Abluftstrahls in einzelnen Strahlfäden, denen gleichzeitig ein Drall aufgedrückt wird. Auch durch das hier beschriebene Vorheizen der Abluft werden die Verbrennungsbedingungen erheblich verbessert, insbesondere wird auch der Verbrauch an Zusatzbrennstoff herabgesetzt.
The invention relates to a device for thermal
Combustion of combustible components contained in the exhaust air from industrial work systems with one in one
Burner protruding into the combustion chamber, through which liquid or gaseous additional fuel is passed, with a
Feed for the exhaust air to be burned, which emerges concentrically around the burner and with the burner flame in
Comes into contact, and with guide surfaces in the exhaust air supply through which the exhaust air jet is given a twist.
In a known device of this type, it is disadvantageous that the ratio between the amount of consumed
Additional fuel on the one hand and the quality of the burnout on the other hand is still very unsatisfactory. If a complete burnout is to be guaranteed, a relatively large amount of additional fuel is required. However, there is also a high fuel consumption if the components contained in the exhaust air and to be burned are hardly inflammable.
Due to the guide surfaces of the known device, the exhaust air jet receives a directed twist; However, this does not necessarily already cause turbulence within the combustion chamber. In many cases the combustion is still unsatisfactory.
Proceeding from this, the invention was based on the object of improving such a device in such a way that more favorable combustion conditions and reduced fuel consumption can be achieved.
To solve this problem, it is proposed according to the invention that the exhaust air supplied to the burner is divided into partial flows by several air ducts concentric to the burner axis and that a swirl of different strength and / or direction is applied to the partial flows.
In this way it is achieved that the flame is appropriately divided into a large number of turbulent flame threads and the flame surface is enlarged.
This in turn leads to a much more favorable ratio between the amount of additional fuel consumed on the one hand and the degree of burnout on the other. In addition, less flammable components of the exhaust air can be burned better because the mixing means that particles that have not yet ignited come into contact with particles that are already burning.
Some advantageous configurations are described below, one of which consists in the fact that the pre-flame that occurs when the additional fuel is burned is also given a swirl when it enters the combustion chamber. It is favorable if this swirl is directed in the opposite direction to the swirl of at least part of the exhaust air.
According to a further proposal, a first favorable possibility of imparting a swirl to the exhaust air is given if the guide surfaces serving to generate swirl are designed as a spiral and as an inlet part for a concentric supply pipe. The spiral inlet part can be assigned to an outer feed pipe, while a concentric inner feed pipe for another part of the exhaust air is provided with a swirl device.
However, it is also conceivable that two concentric ring pipes are provided for the exhaust air, each of which contains counter-rotating swirl devices.
A better distribution of the exhaust air jet in the area of the burner and the combustion chamber can be achieved if the tube section containing the swirl device or swirl devices widens outwards in a funnel shape.
In a further embodiment, it is proposed that the ends of the supply pipes on the combustion chamber side are each provided with an end face and that each end face has a large number of small outlet openings. This achieves a further division of the exhaust air jet.
It is advantageous here if the end face with the outlet openings is inclined.
However, the end face arranged essentially in a radial position can also be provided in individual tubes, which in turn are then inclined.
In a further embodiment of the invention, the burner mouth can protrude a little beyond the mouth of the exhaust air feed, so that the exhaust air simultaneously serves as combustion air for the additional fuel. This makes it possible to avoid having to provide for the supply of primary air for the burner in another way.
In order to be able to adapt the combustion process better to the respective conditions, the ratio of the partial exhaust air flows in the inner and outer supply pipe can also be changed by means of an adjusting device. This adjusting device can be arranged at the end of the inner feed pipe facing away from the combustion chamber, the feed pipe having openings which can be completely or partially covered by means of a sleeve-shaped slide.
In order to improve the flame distribution, particularly in the case of gas burners, it is further proposed that a baffle plate is preferably connected downstream of the burner for the additional fuel in the direction of flow, through which the flame is deflected radially outward.
It is also advantageous if the mouth of the burner tube is surrounded by a guide funnel that widens towards the combustion chamber.
To reduce the need for additional fuel and / or to improve the burnout or the combustibility of the exhaust air, at least part of the exhaust air supplied can also be passed through a heat exchanger before it enters the supply pipes, and the heat exchanger can be heated by the thermal energy released during combustion.
Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to a drawing. Show in detail:
1 shows a basic illustration to explain the combustion process in the combustion chamber;
2 shows, in a schematic representation, a partial view of a first embodiment of the burner arrangement;
3 shows an embodiment modified for this purpose;
4 shows a next embodiment of the burner arrangement;
FIG. 5 shows a view of the burner arrangement according to FIG. 4 from the rear;
6 shows a modification of the embodiment according to FIGS. 4 and 5;
7 shows a next embodiment of the burner arrangement;
8 shows a combustion chamber arrangement in another modified embodiment;
Figure 9 is a partial front view of the burner assembly of Figure 8;
10 shows a partial view of the burner arrangement according to FIGS. 8 and 9 with a modification in the area of the exhaust air outlet;
;
11 shows a schematic representation of the overall view of a burner arrangement with preheating of the exhaust air.
In Figure 1, a combustion chamber 1 is shown, into which a burner 2, shown here only as a tube, opens. This generates a radiant flame 3, which emanates from a center and, when the burner arrangement is designed according to the invention, bursts apart in a fan shape, so that there is a return flow as indicated by arrows 4 and a very large flame surface is present. The backflow of the flame takes place in a central zone, while the main flow in the flame is directed outwards. The exhaust gases exit at an outlet 5.
In order to support the bursting of the flame and its fan-shaped divergence, the burner has two guide walls 6a and 6b that expand in the shape of a funnel.
In the embodiment shown in FIG. 2, a swirl device 8 is placed on a burner tube 7, which gives the preliminary flame generated by the combustion of the additional fuel a swirl in the direction of arrow 9. The swirl apparatus
8 can for example consist of appropriately designed blades or the like. Outside a feed pipe 10 coaxial with the burner pipe 7, it is in the direction of the arrows
11 exhaust air is supplied, which enters swirl apparatuses 12 and 13 consisting of corresponding guide surfaces; In these, the respective parts of the exhaust air jet are swirled in different directions such that the swirl generated by the inner swirl apparatus 13 is opposite not only to the swirl generated in the outer swirl apparatus 12, but also to the swirl of the preliminary flame according to arrow 9.
The different swirl directions result in a strong mixing effect, with an injector effect exerted on the pre-flame also creating a suction effect, which causes the flame jet to burst apart and causes a return flow in the central area, while hot gases from the pre-flame reach the swirl area at the same time. The combustible components contained in the exhaust air are therefore given the opportunity to ignite again and again in this area of turbulence. The combustion is intensified by the resulting air exchange.
In the embodiment according to FIG. 3, two feed pipes 14 which are coaxial with one another are provided, between which the exhaust air is fed and which widen in a funnel shape at their mouth in the form of guide walls 16a and 16b.
At the same time, the guide walls 16b subdivide the exhaust air jet. The arrow 15 is intended to indicate that the preliminary flame itself has already been given a twist.
In the embodiment according to FIGS. 4 and 5, an oil-fed burner 17 is provided, which is concentrically surrounded by a feed pipe 18. This in turn is arranged within a funnel-shaped feed pipe 19 and an inlet part 20, through whose spiral-shaped guide surfaces the fed exhaust air is given a twist.
The supply pipe 19 merges into individual pipes 21 and 22, which are inclined towards the outside, through which the exhaust air passes with a twist into a guide part 23 which widens in a funnel shape.
A swirl device 24 is placed on the mouth of the burner 17, with the aid of which the pre-flame is given a swirl around the longitudinal center axis of the burner 17. The funnel-shaped feed pipe 19 protrudes beyond the mouth of the burner 17 by a distance which corresponds approximately to twice to three times the burner tube diameter. If necessary, it can be advantageous to match the axial length b of the feed pipe 19 to the width B of the inlet part 20 in a ratio of 1: 2.
A rear part 25 of the same diameter as the feed pipe 18 is held in a pipe section 26. Passage openings 27 are provided in front of the part 25, through which the exhaust air can enter the annular space 29 between the supply pipe 18 and the burner 17 in the direction of the arrows 28. From there, the exhaust air passes through the swirl apparatus 24. From the mouth of the burner 17, oil is injected into the rotating exhaust gas jet. An end wall 30, which delimits the outer annular space 31 surrounding the supply pipe 18, is pulled forward a little compared to the burner mouth, which is favorable for the formation of the preliminary flame.
In the modified embodiment shown in FIG. 6, a spiral inlet part 20 is also provided. The burner 17 is now surrounded by an inner feed pipe 32 which projects a little beyond the burner mouth. Together with an outer supply pipe 33 and an obliquely outwardly facing end wall 34, it forms an annular space 35 from which the exhaust air exits through correspondingly inclined individual pipes 36 with swirl. Another part of the exhaust air is introduced into the combustion chamber between the outer supply pipe 33 and a connector 20a of the inlet part 20, the drawing of the exhaust air jet being supported by a funnel-shaped guide wall 37.
The latter at the same time prevents any returning parts of the flame jet or the exhaust gas flow in the direction of arrow 38 from interfering with the combustion.
All elements used to supply the exhaust air and to influence the combustion process, in particular the elements used to generate swirl, can be adjustable in the axial direction.
In the embodiment shown in FIG. 7, a burner 39 is used to which gaseous fuel is fed. A baffle plate 40 is placed on the tip of the burner 39. The burner 39 is surrounded by a feed pipe 41 which has passage openings 42. A sleeve-shaped slide 43 is adjustable on the supply pipe 41, with which the passage openings 42 can be more or less closed as required. The ratio of the exhaust air supplied via the inner annular space 44 to the exhaust air supplied via an outer annular space 45 can thus be changed with the slide 43. The annular space 45 is delimited by a connecting piece 46 a of an inlet housing 46.
The part of the exhaust air leaving the annular space 45 passes into individual tubes 47 which are inserted into an end wall 48 delimiting the annular space 45 on the combustion chamber side. Here, too, the inner individual tubes 47 can be aligned with the outer individual tubes 47 in such a way that the exhaust air jet exiting the inner individual tubes has an opposite twist to the exhaust air jet exiting the outer individual tubes.
Here, too, guide walls 49 widening in the shape of a funnel are again provided, which guide the jets of exhaust air emerging from the individual tubes 47 a little further and pull them apart in a star shape.
The boundary of the annular space 44 on the combustion chamber side is formed by a perforated disk 50, by means of which an even better mixing of the exhaust air, which is used here as primary air, with the fuel gas emerging from the burner 39 is achieved.
There is already a very strong flame deflection and turbulence in the area of the baffle plate 40. The baffle plate 40 can be arranged to be adjustable in the axial direction.
In the embodiment according to FIG. 8, a gas-fed burner 51 is used, which is surrounded by a coaxial supply pipe 52. The exhaust air is fed into a spiral inlet part 53. The greater part of the exhaust air arrives in an annular space 54 which is delimited to the inside by the feed pipe 52 and to the outside by a connection 53 a of the inlet part 53. An end wall 55, which is directed obliquely outward and into which a multiplicity of individual tubes 56 is inserted, serves as a delimitation to the burner chamber. As can be seen from FIG. 9, the individual tubes 56 are arranged offset from one another in the circumferential direction on several concentric circles.
The exhaust air introduced into the annular space 54 is deflected in the direction of the burner axis with the aid of inclined surfaces 57. However, a small part of the exhaust air is passed past a flap 58 and passed through openings 59 in the supply pipe 52 into an annular space 60. From there, this exhaust air part passes through a perforated disc 61 and then reaches swirl devices 62, of which the inner ones give a differently directed swirl than the outer ones.
An electrical ignition device 63 is provided inside the tube forming the burner 51, with which the fuel gas supplied via a supply line 64 can be ignited.
Further fuel gas is supplied through a supply line 65 and flows through the annular space 66 located between the two coaxial walls of the burner 51. It can exit through outlet openings into the area within the supply pipe 52 at the burner mouth, as indicated by the arrows 67. The entire burner 51 can be removed for maintenance or repair work after loosening a flange screw connection 68.
It is also conceivable, however, to remove only the supply line 64 with the ignition device 63 after releasing a flange connection 69. A photocell 70 is also attached to the latter, through which the flame can be monitored.
Here, too, the pre-flame is given a swirl via the exhaust air exiting through the swirl apparatus 62, this exhaust air simultaneously serving as primary air. The amount of primary air can be specified by the flap 58 as required. The remaining jet of exhaust air is divided by the individual tubes 56 into a plurality of jet threads with different twist.
In FIG. 10, a modified embodiment for an end wall 71 is shown, which is also directed obliquely outward with respect to the elongated burner axis 72.
Instead of individual tubes, many outlet openings 73 are provided, which are let into the end wall 71 in the shape of a funnel.
In the embodiment shown in FIG. 11, a burner 74 is provided, which is surrounded by an inlet part 75 and a concentric feed pipe 76. The burner mouth is surrounded by guide walls 77 widening in the shape of a funnel. In addition, the elements used to generate swirl are not shown here, because the specialty of this embodiment consists in the following:
The hot exhaust gas resulting from the combustion is fed to a heat exchanger 78. Only when the heat energy is largely withdrawn from the exhaust gas can the exhaust gas escape.
This thermal energy is also used to preheat exhaust air which is passed into the heat exchanger 78 and passes through the heat exchanger 78, as indicated, for example, by the arrow 79. The preheated exhaust air is pressed into the inlet part 75 and the supply pipe 76 via the duct 80 and a fan 81. There the exhaust air jet is divided into individual jet filaments, which are simultaneously subjected to a twist. The preheating of the exhaust air described here also significantly improves the combustion conditions, in particular the consumption of additional fuel is also reduced.