CH687642A5

CH687642A5 - Burner.

Info

Publication number: CH687642A5
Application number: CH1793A
Authority: CH
Inventors: Thomas Dr Lux; Ralf Gieseler; Andreas Kandler; Adalbert Rizzetti
Original assignee: Man B & W Diesel Ag
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1993-01-05
Publication date: 1997-01-15
Also published as: DE4201060A1; DE4201060C2

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere für flüssige Brennstoffe, mit einem rückwärtig durch eine Blende mit zentraler Blendenöffnung begrenzten Brennraum, der mit Brennstoff und Luft in Form von über eine zentrale Blendenöffnung zugeführter Primärluft und Sekundärluft beaufschlagbar ist. The invention relates to a burner, in particular for liquid fuels, with a combustion chamber which is delimited at the rear by an orifice with a central orifice opening and which can be acted upon with fuel and air in the form of primary air and secondary air supplied via a central orifice opening.

Bei den bekannten Brenner dieser Art (Technische Rundschau Sulzer 2/1990, S. 33) befinden sich die in radialer Richtung gestaffelten Zugänge für Primärluft und Sekundärluft praktisch in einer Ebene, die von einer stromabwärts hiervon endenden Brennstofflanze durchsetzt wird. Bei dieser bekannten Anordnung wird demnach die gesamte Verbrennungsluft mit dem aus der Brennstofflanze austretenden Brennstoff vermischt und in der Mischzone aufgeheizt. Dies kann zu einer unzureichenden Vergasung führen. Zudem sind hier infolge der Zuführung der gesamten Verbrennungsluft im Bereich einer Radialebene entlang des Ausbrandweges hohe Wärmestromdichten und Flammtemperaturen zu befürchten, was zu einer relativ hohen NOx-Emission führen kann. In the known burners of this type (Technische Rundschau Sulzer 2/1990, p. 33), the radial and staggered accesses for primary air and secondary air are practically in one plane, which is penetrated by a fuel lance that ends downstream. In this known arrangement, the entire combustion air is accordingly mixed with the fuel emerging from the fuel lance and heated in the mixing zone. This can lead to insufficient gasification. In addition, due to the supply of the entire combustion air in the area of a radial plane along the burnout path, high heat flow densities and flame temperatures are to be feared, which can lead to a relatively high NOx emission.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Brenner gat-tungsgemässer Art eine vergleichsweise geringe Schadstoffemission bei hohem, feuerungstechnischem Wirkungsgrad und russfreier Verbrennung zu gewährleisten. Proceeding from this, it is therefore the object of the present invention to ensure a comparatively low pollutant emission with a high combustion efficiency and soot-free combustion in a burner of the generic type.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Brennraum umfangsseitig von einem an die Blende anschliessenden Flammrohr begrenzt ist, dem der Brennstoff zusammen mit der Primärluft über die zentrale Blendenöffnung zuführbar ist, und dass die Sekundärluft über wenigstens einen stromabwärts von der Blende im Bereich der umlaufenden Flammrohrwandung angeordneten Sekundärlufteingang in das Flammrohr einmündet und dem dort sich ausbildenden Flammenstrahl beimischbar ist. This object is achieved according to the invention in that the combustion chamber is delimited on the circumference by a flame tube adjoining the orifice, to which the fuel can be supplied together with the primary air via the central orifice opening, and in that the secondary air is at least one downstream of the orifice in the area of the rotating one Secondary air inlet arranged in the flame tube wall opens into the flame tube and can be admixed with the flame jet that forms there.

Das erfindungsgemäss eingesetzte Flammrohr unterstützt die Vergasung des Brennstoffs. Dies wird durch die intensive Vermischung des Brennstoffs mit der zusammen mit dem Brennstoff über die zentrale Blendenöffnung eingeführten Primärluft und spätere Beimischung der Sekundärluft noch verstärkt. Die gezielte Zuführung der Sekundärluft an einem bestimmten Ort im Flammrohr ergibt in vorteilhafter Weise eine Vermischung eines Teils der Verbrennungsluft mit einem Gemisch aus verbranntem bzw. teilverbranntem Brennstoff, Rauchgas und Primärluft. Zudem führt der Sekundärluftstrom zu einer Senkung der Flammentemperatur durch kleinere Wärmestromdichten entlang des Ausbrandweges sowie zu einer Kühlung des Flammrohrs, so dass bezüglich der thermischen Belastung des Flammrohrs enge Grenzen eingehalten werden können. Insgesamt lassen sich daher eine optimale Verbrennung mit einer Minimierung der Schadstoffemissionen und Russfreiheit des Abgases und damit insgesamt ein verbesserter, feuerungstechnischer Wirkungsgrad erreichen. The flame tube used according to the invention supports the gasification of the fuel. This is intensified by the intensive mixing of the fuel with the primary air introduced together with the fuel through the central aperture and subsequent admixing of the secondary air. The targeted supply of the secondary air at a certain location in the flame tube advantageously results in a mixture of part of the combustion air with a mixture of burned or partly burned fuel, flue gas and primary air. In addition, the secondary air flow leads to a lowering of the flame temperature due to smaller heat flow densities along the burnout path and to cooling of the flame tube, so that narrow limits can be maintained with regard to the thermal load on the flame tube. Overall, optimal combustion can thus be achieved with a minimization of pollutant emissions and soot freedom from the exhaust gas, and thus an overall improvement in combustion efficiency.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmässige Advantageous configurations and practical

Fortbildungen der übergeordneten Massnahmen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So kann der Sekundärluftstrom zweckmässig im Bereich der umlaufenden Flammrohrwandung in gleichmässiger Verteilung auf den Umfang, vorzugsweise in Form einer ringförmigen Einmündung, in das Flammrohr einmünden. Diese Massnahmen ergeben eine gleichmässige Beaufschlagung des Flammenstrahls auf dem gesamten Umfang, wodurch örtliche Ungleichmässigkeiten in der Verbrennung, die zu erhöhter Schadstoffproduktion führen, verhindert werden. Further training of the higher-level measures are specified in the dependent patent claims. Thus, the secondary air flow can expediently flow into the flame tube in the area of the circumferential flame tube wall in a uniform distribution over the circumference, preferably in the form of an annular opening. These measures result in an even exposure of the flame beam over the entire circumference, thereby preventing local unevenness in the combustion, which leads to increased pollutant production.

Eine weitere zweckmässige Massnahme kann darin bestehen, dass der in das Flammrohr einmündende Sekundärluftstrom zumindest eine axiale Richtungskomponente aufweist. Hierdurch lässt sich in vorteilhafter Weise ein schlanker Flammenstrahl erreichen. A further expedient measure can consist in the secondary air flow opening into the flame tube having at least one axial directional component. In this way, a slim flame beam can be achieved in an advantageous manner.

Gemäss einer weiteren, besonders zu bevorzugenden Fortbildung der übergeordneten Massnahmen beträgt der Abstand der Einmündung des Sekundärluftstroms in das Flammrohr vom blendenfernen Ende des Flammrohrs höchstens die Hälfte, vorzugsweise etwa ein Drittel, der Gesamtlänge des Flammrohrs. Hierdurch wird sichergestellt, dass vom Sekundärluftstrom keinerlei Störung der Vergasung des Brennstoffs und Ausbildung des Flammstrahls ausgeht. According to a further, particularly preferred further development of the superordinate measures, the distance of the confluence of the secondary air flow into the flame tube from the end of the flame tube remote from the orifice is at most half, preferably about a third, of the total length of the flame tube. This ensures that the secondary air flow does not interfere with the gasification of the fuel and the formation of the flame jet.

Eine weitere, vorteilhafte Massnahme kann darin bestehen, dass der dem Sekundärluftstrom zugeordnete Anschlussquerschnitt insgesamt höchstens das dreifache, vorzugsweise 30% bis das Doppelte der Blendenöffnung beträgt. Innerhalb dieser Bemessungsregel lassen sich die Mengenverhältnisse von Primärluft und Sekundärluft einfach an die Verhältnisse des Einzelfalls anpassen. A further, advantageous measure can consist in that the connection cross-section assigned to the secondary air flow is at most three times, preferably 30% to twice, the aperture. Within this dimensioning rule, the proportions of primary air and secondary air can be easily adapted to the circumstances of the individual case.

Mit Vorteil kann das Flammrohr zumindest im Bereich der Sekundärlufteinmündung doppelwandig ausgebildet sein und einen von seiner inneren und äusseren Wand begrenzten Ringraum aufweisen, der mit Sekundärluft beaufschlagbar ist. Der Ringraum führt in vorteilhafter Weise zu einer guten Vergleichmässigung des Sekundärluftstroms auf den gesamten Umfang. Gleichzeitig ergibt sich hierbei automatisch die erwünschte, axiale Richtungskomponente des Sekundärluftstroms. The flame tube can advantageously be of double-walled design, at least in the region of the secondary air opening, and have an annular space which is delimited by its inner and outer wall and can be acted upon by secondary air. The annular space advantageously leads to a good homogenization of the secondary air flow over the entire circumference. At the same time, the desired axial direction component of the secondary air flow is automatically obtained.

In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, im Bereich der Sekundärlufteinmündung eine Leiteinrichtung, vorzugsweise in Form einer an die äussere Wand des Flammrohrs angesetzten, trichterförmig umlaufenden Manschette, vorzusehen. Hiermit lässt sich auf einfache Weise eine radiale Ablenkung des den Flammenstrahl umfassenden Sekundärluftstroms erreichen. In some cases it may be expedient to provide a guide device in the region of the secondary air inlet, preferably in the form of a funnel-shaped circumferential sleeve attached to the outer wall of the flame tube. In this way, a radial deflection of the secondary air flow comprising the flame jet can be achieved in a simple manner.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Massnahmen kann die Sekundärlufteinmündung über gleichmässig über den Umfang des Flammrohrs verteilte, vorzugsweise als axiale Bohrungen des Flammrohrs ausgebildete Kanäle mit dem Anschlussquerschnitt verbunden sein. Diese Massnahmen ergeben nicht nur eine zuverlässige Kühlung des Flammrohrs im hinteren, der Sekundärlufteinmündung vorgeordneten Bereich, sondern führen in vorteilhafter Weise auch zu einer Reduzierung der Masse des Flammrohrs. Diese Massnahmen er5 In a further development of the superordinate measures, the secondary air inlet can be connected to the connection cross section via channels which are distributed uniformly over the circumference of the flame tube and are preferably designed as axial bores of the flame tube. These measures not only result in reliable cooling of the flame tube in the rear area upstream of the secondary air inlet, but also advantageously lead to a reduction in the mass of the flame tube. These measures er5

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möglichen auf einfache Weise die Versorgung des Primärluftstroms und des Sekundärluftstroms durch ein und dieselbe Luftversorgungseinrichtung. possible the supply of the primary air flow and the secondary air flow through one and the same air supply device in a simple manner.

Zweckmässig kann das Flammrohr zumindest im Bereich der Kanäle als eine gewellte Aussenkontur aufweisendes Profilrohr mit im Bereich der Wellenberge vorgesehenen Kanälen ausgebildet sein. Diese Massnahme ergibt eine besonders massearme Ausführung des Flammrohrs. The flame tube can expediently be designed, at least in the region of the channels, as a profiled tube having a corrugated outer contour with channels provided in the region of the wave crests. This measure results in a particularly low-mass design of the flame tube.

Eine weitere, besonders zu bevorzugende Ausgestaltung der übergeordneten Massnahmen kann darin bestehen, dass das Flammrohr gleichmässig am Umfang verteilte, mit den Sekundärluft-Kanälen unverschnittene Radialausnehmungen aufweist. Diese Massnahmen ermöglichen eine Rezirkulation von Rauchgasen in das Flammrohr, wodurch die Schadstoffproduktion weiter vermindert werden kann. A further, particularly preferred embodiment of the superordinate measures can consist in the flame tube having radial recesses which are uniformly distributed over the circumference and are not intersected with the secondary air channels. These measures enable flue gases to recirculate into the flame tube, which can further reduce pollutant production.

In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der übergeordneten Massnahmen kann mehr als ein Sekundärluftstrom vorgesehen sein. Hierdurch ergeben sich besonders feine Anpassungsmöglichkeiten an die Bedürfnisse des Einzelfalls. In a further, advantageous embodiment of the superordinate measures, more than one secondary air flow can be provided. This results in particularly fine adjustment options to the needs of the individual case.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmässige Fortbildungen des erfindungsgemässen Brenners ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung in Verbindung mit den restlichen abhängigen Ansprüchen. Further advantageous refinements and expedient further developments of the burner according to the invention result from the following description of some exemplary embodiments with reference to the drawing in conjunction with the remaining dependent claims.

In der Zeichnung zeigen: The drawing shows:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemässen Brenner mit zweiteiligem Flammrohr, 1 shows a partial longitudinal section through a burner according to the invention with a two-part flame tube,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II/II in Fig. 1, 2 shows a section along the line II / II in FIG. 1,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemässen Brenner mit massivem Flammrohr, 3 shows a partial longitudinal section through a burner according to the invention with a solid flame tube,

Fig. 4 eine Stirnansicht der Anordnung gemäss Fig. 3, 4 shows an end view of the arrangement according to FIG. 3,

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch eine Variation zu Fig. 3 und Fig. 5 is a partial longitudinal section through a variation to Fig. 3 and

Fig. 6 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemässen Brenner mit voneinander unabhängigen Luftquellen für Primärluft und Sekundärluft. 6 shows a partial section through a burner according to the invention with independent air sources for primary air and secondary air.

Der den Fig. 1 und 2 zugrundeliegende Brenner besitzt einen umfangsseitig von einem Flammrohr 1 und rückwärtig von einer an das Flammrohr 1 angesetzten Blende 2 begrenzten Brennraum 3. Dieser ist durch die Blende 2 von einem Stauraum 4 abgesetzt, der sich in einem das Flammrohr 1 tragenden Stützrohr 5 befindet. Der Stauraum 4 wird durch ein Gebläse 6 mit Luft beaufschlagt. The burner on which FIGS. 1 and 2 are based has a combustion chamber 3 which is delimited on the circumferential side by a flame tube 1 and at the rear by an orifice 2 attached to the flame tube 1. This is separated by the orifice 2 from a storage space 4 which is located in a flame tube 1 supporting support tube 5 is located. The storage space 4 is supplied with air by a blower 6.

Die Blende 2 ist mit einer zentralen Blendenöffnung 7 versehen, über die ein Primärluftstrom aus dem Stauraum 4 in den Brennraum 3 einströmen kann. Zur Beaufschlagung des Brennraums 3 mit Brennstoff ist eine der Blende 2 vorgeordnete, im Stauraum 4 koaxial zur Blendenöffnung 7 angeordnete Einspritzdüse 8 vorgesehen, die durch eine etwa aus einem Öltank gespeisten Brennstoffpumpe 9 mit Brennstoff beaufschlagbar ist. Die Einspritzdüse 8 kann als Druckzerstäuberdüse ausgebildet sein, die so dimensioniert ist, dass der hiervon erzeugte Sprühkegel über die Blendenöffnung 7 in den Brennraum 3 eintreten kann, ohne auf die Blende 2 aufzutreffen. The diaphragm 2 is provided with a central diaphragm opening 7, through which a primary air stream can flow from the storage space 4 into the combustion chamber 3. In order to supply the combustion chamber 3 with fuel, an injector 8 is arranged upstream of the orifice 2 and arranged in the storage space 4 coaxially to the orifice opening 7 and can be acted upon with fuel by a fuel pump 9 fed approximately from an oil tank. The injection nozzle 8 can be designed as a pressure atomizer nozzle, which is dimensioned such that the spray cone generated thereby can enter the combustion chamber 3 via the orifice opening 7 without hitting the orifice 2.

Der Primärluftstrom und der in diesen eingesprit-ze Brennstoff werden im hinteren Bereich des Flammrohrs 1 unter gleichzeitiger Vergasung des Brennstoffs intensiv vermischt. Dieses Gemisch speist einen im vorderen Bereich des Flammrohrs 1 sich ausbildenden Flammenstrahl, dem im vorderen Bereich des Flammrohrs ein radial äusserer Sekundärluftstrom beigemischt wird. Hierzu ist im Bereich der umlaufenden Flammrohrwandung eine gleichmässig auf den Umfang verteilte Sekundärlufteinmündung 10 vorgesehen, die mit einem zusätzlich zur Blendenöffnung 7 vorgesehenen, mit Luft beaufschlagbaren Anschlussquerschnitt, hier in Form von am äusseren Umfang der Blende 2 vorgesehenen Ausnehmungen 11 kommuniziert. Die über die Sekundärlufteinmündung 10 in den Brennraum 3 eingeführte Sekundärluft wird hier demnach ebenfalls aus dem Stauraum 4 entnommen. Das Gebläse 6 ist dementsprechend so dimensioniert, dass es die gesamte, benötigte Verbrennungsluft bereitstellen kann. The primary air flow and the fuel injected into it are intensively mixed in the rear area of the flame tube 1 with simultaneous gasification of the fuel. This mixture feeds a flame jet which forms in the front region of the flame tube 1 and to which a radially outer secondary air stream is admixed in the front region of the flame tube. For this purpose, in the area of the circumferential flame tube wall, a secondary air inlet 10 is provided which is evenly distributed over the circumference and which communicates with a connection cross section which is provided in addition to the diaphragm opening 7 and can be acted upon by air, here in the form of recesses 11 provided on the outer circumference of the diaphragm 2. The secondary air introduced into the combustion chamber 3 via the secondary air inlet 10 is accordingly also removed from the storage space 4 here. The blower 6 is accordingly dimensioned such that it can provide all of the combustion air required.

Das Flammrohr 1 ist im dargestellten Beispiel auf seiner ganzen Länge doppelwandig ausgebildet und besteht aus einer die äussere Flammrohrwandung 1a bildenden Muffe, die unter Zwischenschaltung einer Dichtung 12 an das Stützrohr 5 angeflanscht ist, und einem die innere Flammrohrwandung 1b bildenden, an der Blende 2, die am Flansch der äusseren Flammrohrwandung 1a anliegt, befestigten Kragen. Der Innendurchmesser der äusseren Flammrohrwandung 1a ist grösser als der Aussen-durchmesser der koaxial angeordneten, inneren Flammrohrwandung 1b, so dass sich ein umlaufender Ringraum 13 ergibt, dessen vorderes Ende die als Ringspalt ausgebildete Sekundärlufteinmündung 10 bildet. Diese ist durch den Ringraum 13 mit dem durch die Ausnehmungen 11 gebildeten Anschlussquerschnitt verbunden. Diese können als auf einem Teilkreis mit dem mittleren Durchmesser des Ringraums 13 entsprechendem Durchmesser angeordnete Bohrungen der Blende 2 ausgebildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 11 als Randausnehmungen der Blende 2 ausgebildet. Diese liegt dementsprechend, wie am besten aus Fig. 2 erkennbar ist, lediglich mit die Randausnehmungen 11 begrenzenden, in radialer Richtung bis zur Flammrohrwandung 1b reichenden Laschen 14 am Flansch der äusseren Flammrohrwandung 1a an. The flame tube 1 is double-walled over its entire length in the example shown and consists of a sleeve forming the outer flame tube wall 1a, which is flanged to the support tube 5 with the interposition of a seal 12, and a sleeve on the panel 2 forming the inner flame tube wall 1b. attached to the flange of the outer flame tube wall 1a, attached collar. The inner diameter of the outer flame tube wall 1a is larger than the outer diameter of the coaxially arranged inner flame tube wall 1b, so that a circumferential annular space 13 results, the front end of which forms the secondary air inlet 10 which is designed as an annular gap. This is connected by the annular space 13 to the connection cross section formed by the recesses 11. These can be formed as bores of the diaphragm 2 arranged on a pitch circle with a diameter corresponding to the average diameter of the annular space 13. In the illustrated embodiment, the recesses 11 are formed as edge recesses of the panel 2. Accordingly, as can best be seen from FIG. 2, this only rests on the flange of the outer flame tube wall 1a with tabs 14 which delimit the edge recesses 11 and extend in the radial direction up to the flame tube wall 1b.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Ringraum 13, wie oben schon erwähnt, durch die blendenseitigen Ausnehmungen 11 mit dem Stauraum 4 verbunden, in welchem Luft mit geeignetem Druck ansteht. Die Aufteilung zwischen Primärluft und Sekundärluft entspricht dementsprechend dem Flächenverhältnis der zentralen Blendenöffnung 7 und der den Sekundärluftanschluss bildenden Gesamtfläche der Ausnehmungen 11. Durch Versuche wurde folgende Bemessungsregel ermittelt: 0 < Gesamtfläche des Anschlussquerschnitts zu Fläche der zentralen Blendenöffnung 7 <= 3 In the exemplary embodiment shown, the annular space 13, as already mentioned above, is connected to the storage space 4 through the aperture-side recesses 11, in which air is present at a suitable pressure. The division between primary air and secondary air corresponds accordingly to the area ratio of the central aperture 7 and the total area of the recesses 11 forming the secondary air connection. The following design rule was determined by experiments: 0 <total area of the connection cross section to area of the central aperture 7 <= 3

Im dargestellten Beispiel verhält sich die Gesamt5 In the example shown, the total behaves5

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fläche der Ausnehmungen 11 zur Fläche der zentralen Blendenöffnung 7 wie 2:1. In der Regel genügt es, innerhalb der genannten Bemessungsregel ein für den Einzelfall passendes Verhältnis auszuwählen. Es wäre aber auch denkbar, eine Einstellbarkeit vorzusehen, beispielsweise durch Veränderung der Grösse der Ausnehmungen 11 mittels eines geeigneten Schiebers etc. area of the recesses 11 to the area of the central aperture 7 as 2: 1. As a rule, it is sufficient to select a ratio that is suitable for the individual case within the design rule mentioned. However, it would also be conceivable to provide adjustability, for example by changing the size of the recesses 11 by means of a suitable slide, etc.

Die innere Flammrohrwandung 1b ist am vorderen Ende gegenüber der äusseren Flammrohrwandung 1a verkürzt, wodurch sich im Bereich des vorderen Flammrohrendes ein stufenförmiger Absatz ergibt, der die Sekundärlufteinmündung 10 enthält, deren Ebene sich dementsprechend in einer Radialebene befindet, so dass sich eine axiale Richtung des Sekundärluftstroms ergibt. Sofern eine Ablenkung in radialer Richtung erwünscht sein sollte, kann im Bereich der Sekundärlufteinmündung 10 eine etwa durch eine an die äussere Flammrohrwandung 1a angesetzte, trichterförmig umlaufende Manschette etc. gebildete Leiteinrichtung vorgesehen sein. Die über die Sekundärlufteinmündung 10 in den Brennraum 3 eingeführte Sekundärluft soll die Gemischbildung und Rezirkulation von Verbrennungsprodukten in die Mischzone nicht verhindern und den Flammenstrahl strecken. Die Sekundärlufteinmündung 10 befindet sich dementsprechend in der vorderen Hälfte des Flammrohrs 1. Bei Versuchen wurde für den Abstand ( der Sekundärlufteinmündung 10 vom vorderen, blendenfernen Ende des Flammrohrs 1 in Bezug auf die Gesamtlänge L des Flammrohrs 1 folgende Bemessungsregel ermittelt: The inner flame tube wall 1b is shortened at the front end compared to the outer flame tube wall 1a, which results in a step-shaped shoulder in the area of the front flame tube end, which contains the secondary air opening 10, the level of which is accordingly in a radial plane, so that there is an axial direction of the secondary air flow results. If a deflection in the radial direction should be desired, a guiding device formed approximately by a funnel-shaped circumferential sleeve etc. attached to the outer flame tube wall 1 a can be provided in the area of the secondary air inlet 10. The secondary air introduced into the combustion chamber 3 via the secondary air inlet 10 is not intended to prevent the mixture formation and recirculation of combustion products into the mixing zone and to stretch the flame jet. Accordingly, the secondary air inlet 10 is located in the front half of the flame tube 1. In tests, the following dimensioning rule was determined for the distance (of the secondary air inlet 10 from the front end of the flame tube 1, which is remote from the diaphragm, in relation to the total length L of the flame tube 1:

(IL < = 0,5 (IL <= 0.5

Im dargestellten Beispiel beträgt dieses Verhältnis ein Drittel, womit in den meisten Fällen gute Ergebnisse erzielbar sind. In the example shown, this ratio is one third, with which good results can be achieved in most cases.

Die obigen Bemessungsregeln bezüglich der Flächenverhältnisse und des Abstands ( gelten auch für die nachstehend beschriebenen Anordnungen, deren grundsätzlicher Aufbau und Wirkungsweise mit der Anordnung gemäss Fig. 1 und 2 übereinstimmt. In der nachstehenden Beschreibung werden dementsprechend in erster Linie die Unterschiede beschrieben, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen Verwendung finden. The above design rules with regard to the area ratios and the spacing (also apply to the arrangements described below, the basic structure and mode of operation of which correspond to the arrangement according to FIGS. 1 and 2. Accordingly, the differences are primarily described in the following description, with the same being the same Parts with the same reference numerals are used.

Die Anordnung gemäss Fig. 3 und 4 bzw. 5 ermöglicht nicht nur eine Rezirkulation von Verbren-nungs- und Halbverbrennungsprodukten innerhalb des Brennraums 3, sondern auch eine Rezirkulation von Verbrennungsprodukten von ausserhalb des Flammrohrs 1 in den Brennraum 3. Hierzu sind im Bereich der Flammrohrwandung radiale Einströmöffnungen 15 vorgesehen. Diese sind stromaufwärts von der hier ebenfalls im Bereich eines inneren Absatzes der Flammrohwandung vorgesehenen Sekundärlufteinmündung 10 positioniert. Im dargestellten Beispiel befinden sich die Einströmöffnungen 15 im vorderen Bereich der hinteren Hälfte des Flammrohrs 1. The arrangement according to FIGS. 3 and 4 or 5 enables not only a recirculation of combustion and semi-combustion products within the combustion chamber 3, but also a recirculation of combustion products from outside the flame tube 1 into the combustion chamber 3. For this purpose, in the area of the flame tube wall radial inflow openings 15 are provided. These are positioned upstream of the secondary air inlet 10, which is likewise provided here in the region of an inner shoulder of the flame raw wall. In the example shown, the inflow openings 15 are located in the front area of the rear half of the flame tube 1.

Zur Erleichterung der Herstellung der Einströmöffnungen 15 ist das Flammrohr 1 in Fig. 5 ganz und in den Fig. 3, 4 in seinem hinteren Bereich massiv ausgeführt. Der vordere, die Sekundärlufteinmündung enthaltende Bereich ist in Fig. 3, 4 doppelwandig ausgebildet, indem an den massiven, hinteren Bereich des Flammrohrs 1 die äussere und innere Flammrohrwandung 1a, 1b bildende Krägen angesetzt sind, wobei der äussere Kragen den inneren Kragen zur Bildung der die Sekundärlufteinmündung 10 enthaltenden Stufe nach vorne überragt. Der zwischen der äusseren und inneren Flammrohrwandung 1a, 1b ausgebildete Ringraum 13 erstreckt sich hier nicht über die ganze Flammrohrlänge, sondern nur über den der Sekundärlufteinmündung 10 benachbarten Bereich. Dieser Ringraum 13 wird durch den massiven Bereich des Flammrohrs 1 durchgreifende, axiale Bohrungen 16 mit Luft beaufschlagt. Die Bohrungen 16 sind, wie am besten aus Fig. 4 erkennbar ist, umfangsseitig voneinander beabstandet, so dass die radialen Einströmöffnungen 15 ohne Verschneidung mit den Bohrungen 16 zwischen diesen vorgesehen sein können. To facilitate the production of the inflow openings 15, the flame tube 1 in FIG. 5 is made entirely and in FIGS. 3, 4 in its rear region is solid. 3, 4, the front area containing the secondary air opening is double-walled by attaching the outer and inner flame tube walls 1a, 1b to the solid, rear area of the flame tube 1, the outer collar forming the inner collar the stage containing secondary air inlet 10 projects forward. The annular space 13 formed between the outer and inner flame tube walls 1a, 1b does not extend here over the entire length of the flame tube, but only over the area adjacent to the secondary air inlet 10. This annular space 13 is acted upon by air through the solid region of the flame tube 1, through which axial bores 16 pass. As can best be seen from FIG. 4, the bores 16 are spaced apart from one another on the circumferential side, so that the radial inflow openings 15 can be provided between the bores 16 without intersection therewith.

Die Bohrungen 16 ergeben bereits eine erhebliche Reduzierung der Masse des massiven Flammrohrbereichs. Um hier eine weitere Massereduzierung zu erreichen, kann das Flammrohr 1, wie am besten aus Fig. 4 erkennbar ist, in seinem hinteren Bereich als eine gewellte Aussenkontur aufweisendes Profilrohr ausgebildet sein. Die Bohrungen 16 können dabei im Bereich der Wellenberge 17, die radialen Einströmöffnungen 15 im Bereich der Wellentäler 18 angeordnet sein, die an ihrem vorderen und hinteren Ende durch radiale Stirnwände begrenzt sind, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist. The bores 16 already result in a considerable reduction in the mass of the massive flame tube area. In order to achieve a further reduction in mass here, the flame tube 1, as can best be seen in FIG. 4, can be designed in its rear region as a profiled tube having a corrugated outer contour. The bores 16 can be arranged in the area of the wave crests 17, the radial inflow openings 15 in the area of the wave troughs 18, which are delimited at their front and rear ends by radial end walls, as indicated by dashed lines in FIG. 3.

Selbstverständlich wäre es auch denkbar, bei der Ausführung der Fig. 3, 4 das Flammrohr 1 bis zur Sekundärlufteinmündung 10 massiv auszuführen und die Bohrungen 16 bis zu der die Sekundärlufteinmündung 10 enthaltenden Stufe oder Stirnseite des Flammrohrs 1 durchzuziehen. Auch ohne den Ringraum 13 ergäbe sich infolge der gleichmässi-gen Umfangsverteilung der Bohrungen 16 eine auf den Umfang des Flammrohrs 1 gleichmässig verteilte Sekundärluftströmung. Der der Sekundärlufteinmündung 10 vorgeordnete Ringraum 13, in den die Bohrungen 16 einmünden, ergibt jedoch trotz der umfangsseitigen Distanz der Bohrungen 16 eine weitestgehende, umfangsseitige Vergleichmässi-gung, so dass eine umfangsseitig geschlossene, glockenförmige Sekundärluftströmung erreicht wird. Of course, it would also be conceivable in the embodiment of FIGS. 3, 4 to make the flame tube 1 massive up to the secondary air inlet 10 and to drill through the bores 16 up to the step or end face of the flame tube 1 containing the secondary air inlet 10. Even without the annular space 13, the secondary air flow would be uniformly distributed over the circumference of the flame tube 1 as a result of the uniform circumferential distribution of the bores 16. The annular space 13 upstream of the secondary air inlet 10, into which the bores 16 open, however, despite the circumferential distance of the bores 16, results in an extensive, circumferential comparison, so that a circumferentially closed, bell-shaped secondary air flow is achieved.

In Fig. 3 ist im Bereich der hier in einer Radialebene sich befindenden Sekundärlufteinmündung 10 eine Leiteinrichtung 19 zur Bewerkstelligung einer radialen Ablenkung der in axialer Richtung aus der Sekundärlufteinmündung 10 austretenden Sekundärluft vorgesehen. Die Leiteinrichtung 19 ist als an die äussere Flammrohrwandung 1a angesetzte, trichterförmig umlaufende Manschette ausgebildet. Der Trichterwinkel beträgt im dargestellten Beispiel 30°. Im Einzelfall können auch andere Trichterwinkel im Bereich von 0° bis 180° vorgesehen sein. In FIG. 3, a guide device 19 is provided in the area of the secondary air inlet 10, which is located here in a radial plane, for causing a radial deflection of the secondary air emerging from the secondary air inlet 10 in the axial direction. The guide device 19 is designed as a funnel-shaped circumferential sleeve attached to the outer flame tube wall 1a. The funnel angle is 30 ° in the example shown. In individual cases, other funnel angles in the range from 0 ° to 180 ° can also be provided.

Der hintere, massive Bereich des Flammrohrs 1 ist an das Stützrohr 5 angeflanscht. Die am Flansch des Stützrohrs 1 unter Zwischenschaltung des Dichtrings 12 anliegende Blende 2 und der zwischengeschaltete Dichtring 12 sind mit mit den The rear, massive area of the flame tube 1 is flanged to the support tube 5. The abutting on the flange of the support tube 1 with the interposition of the sealing ring 12 and the interposed sealing ring 12 are with the

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

4 4th

7 7

CH 687 642 A5 CH 687 642 A5

8 8th

flammrohrseitigen Bohrungen 16 fluchtenden Bohrungen 20 versehen. Auch hier wird dementsprechend die Sekundärluft wie die Primärluft aus dem Stauraum 4 entnommen. Die Gesamtquerschnittsfläche der Bohrungen 20 ergibt dabei den der Sekundärluft zugeordneten Anschlussquerschnitt, für den, wie schon erwähnt, die im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 angegebene Bemessungsregel gilt. Dasselbe gilt für den Abstand 1 bezüglich der Gesamtflammrohrlänge L. Provided on the flame tube side bores 16 aligned bores 20. Here too, the secondary air, like the primary air, is accordingly removed from the storage space 4. The total cross-sectional area of the bores 20 results in the connection cross-section assigned to the secondary air, for which, as already mentioned, the dimensioning rule given in connection with FIGS. 1 and 2 applies. The same applies to the distance 1 with respect to the total flame tube length L.

Eine noch weiter vereinfachte Ausführung liegt der Fig. 5 zugrunde. Bei der Ausführung gemäss Fig. 5 sind zur Einführung der Sekundärluft in den Brennraum 3 vom Flammrohr 1 separate Rohre 16a vorgesehen. Deren vorderes Ende bildet hier die Sekundärlufteinmündung 10, die sich dementsprechend aus mehreren, auf einem Teilkreis angeordneten Teilquerschnitten zusammensetzt. Die Länge der Rohre 16a ergibt sich aus obiger Bemessungsregel für die Sekundärlufteinmündung. Die Rohre 16a sind an die Blende 2 angesetzt und ragen freitragend in den Brennraum 3 hinein. Das Flammrohr 1 kann hier eine besonders einfache, einschalige Konfiguration aufweisen, so dass hinsichtlich der Herstellung und Positionierung der Radialbohrungen 15 grosse Freizügigkeit besteht. Die Blende 2 ist mit den Rohren 16a zugeordneten Bohrungen 20 versehen, in die die Rohre 16a eingesetzt sein können. Die Bohrungen 20 befinden sich hier radial innerhalb des einfachen Flammrohrs 1. Die Rohre 16a können aus Keramik und/oder Stahl etc. bestehen. A further simplified embodiment is based on FIG. 5. 5, separate pipes 16a are provided for introducing the secondary air into the combustion chamber 3 from the flame tube 1. The front end here forms the secondary air inlet 10, which is accordingly composed of a plurality of partial cross sections arranged on a pitch circle. The length of the tubes 16a results from the above design rule for the secondary air inlet. The tubes 16a are attached to the diaphragm 2 and project cantilevered into the combustion chamber 3. The flame tube 1 can have a particularly simple, single-shell configuration here, so that there is great freedom of movement with regard to the manufacture and positioning of the radial bores 15. The aperture 2 is provided with the bores 20 associated with the tubes 16a, into which the tubes 16a can be inserted. The bores 20 are located radially within the simple flame tube 1 here. The tubes 16 a can consist of ceramic and / or steel etc.

Bei der Ausführung gemäss Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 3 und 4 werden die Primärluft und die Sekundärluft über zugeordnete Blendenausnehmungen in Form der zentralen Blendenöffnung 7 bzw. der radial äusseren Randausnehmungen 11 bzw. Bohrungen 20 aus dem der Blende 2 vorgeordneten Stauraum 4 entnommen, so dass insgesamt lediglich eine Einrichtung zur Bereitstellung der Verbrennungsluft benötigt wird. Es wäre aber auch denkbar, für die Primärluft und die Sekundärluft unterschiedliche Luftquellen vorzusehen, wodurch auch eine gewisse Variation im Druckbereich möglich ist. Eine Ausführung dieser Art liegt der Fig. 6 zugrunde. Der grundsätzliche Aufbau dieser Anordnung entspricht wiederum den oben beschriebenen Anordnungen, so dass nachstehend im wesentlichen auf die abhängigen Ansprüche eingegangen wird, wobei für einandern entsprechende Teile wiederum gleiche Bezugszeichen Verwendung finden. 1 and 2 or FIGS. 3 and 4, the primary air and the secondary air are discharged from the storage space 4 arranged in front of the orifice 2 via assigned orifice openings in the form of the central orifice opening 7 or the radially outer edge orifices 11 or bores 20 removed, so that overall only one device is required to provide the combustion air. However, it would also be conceivable to provide different air sources for the primary air and the secondary air, as a result of which a certain variation in the pressure range is also possible. An embodiment of this type is based on FIG. 6. The basic structure of this arrangement in turn corresponds to the arrangements described above, so that essentially the dependent claims are dealt with below, the same reference numerals again being used for corresponding parts.

Bei der Ausführung gemäss Fig. 6 ist das Flammrohr 1, wie bei der Ausführung gemäss Fig. 1, auf seiner ganzen Länge doppelwandig ausgebildet. Die hier als Muffe ausgebildete, innere Flammrohrwandung 1b ist dabei an das Stützrohr 5 angeflanscht und rückwärtig unter Zwischenschaltung des Dichtrings 12 durch die Blende 2 begrenzt. Die äussere Flammrohrwandung 1a wird durch eine die die innere Flammrohrwandung 1b bildende Muffe mit Abstand umfassende Überwurfmuffe gebildet, die an einem das Stützrohr 5 mit Abstand umgreifenden Überwurfmantel 5a befestigt ist. Die äussere Flammrohrwandung 1a ragt zur Bildung der die Sekundärlufteinmündung 10 enthaltenden Stufe nach vorne über die innere Flammrohrwandung 1b hinaus. Die Flammrohrwandungen 1a, 1b sind koaxial zueinander angeordnet, so dass sich ein auf dem ganzen Umfang dieselbe lichte Weite aufweisender Ringraum 13 ergibt, der sich bis zum hinteren Ende des Flammrohrs 1 erstreckt und dessen vorderes Ende die Sekundärlufteinmündung 10 bildet. Diese kann mittels einer durch eine trichterförmige Manschette gebildeten Leiteinrichtung der im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschriebenen Art abgeschirmt sein. In the embodiment according to FIG. 6, the flame tube 1, like the embodiment according to FIG. 1, is double-walled over its entire length. The inner flame tube wall 1b formed here as a sleeve is flanged to the support tube 5 and bounded at the rear by the diaphragm 2 with the interposition of the sealing ring 12. The outer flame tube wall 1a is formed by a sleeve which forms the sleeve forming the inner flame tube wall 1b at a distance and is fastened to a sleeve 5a which surrounds the support tube 5 at a distance. The outer flame tube wall 1a projects forward over the inner flame tube wall 1b to form the step containing the secondary air inlet 10. The flame tube walls 1a, 1b are arranged coaxially to one another, so that there is an annular space 13 which has the same internal width over the entire circumference, which extends to the rear end of the flame tube 1 and whose front end forms the secondary air inlet 10. This can be shielded by means of a guide device formed by a funnel-shaped sleeve of the type described in connection with FIG. 3.

Der Ringraum 13 geht im hinteren Flammrohrbereich in Form einer radialen Erweiterung 20 in den Ringraum 21 zwischen dem Stützrohr 5 und dem diesem zugeordneten Überwurfmantel 5a über. Der Ringraum 21 ist mit einem Anschlussschacht 22 versehen, an den ein Gebläse 23 angeschlossen ist. Der Querschnitt des Anschlussschachts 22 stellt hier den dem Sekundärluftstrom zugeordneten Anschlussquerschnitt dar, dessen Fläche im Verhältnis zur Fläche der Blendenöffnung 7 gemäss der im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel angegebenen Bemessungsregel dimensioniert ist. Das Gebläse 23 ist unabhängig von dem dem Stauraum 4 zugeordneten Gebläse 6 betreibbar, was eine Durchsatzvariation innerhalb weiter Grenzen ermöglicht. Ausserdem ergeben sich hier auch vergleichsweise kleine Gebläsebaugrössen, was sich vorteilhaft auf die Vermeidung von Verlusten auswirkt. The annular space 13 merges in the rear flame tube area in the form of a radial extension 20 into the annular space 21 between the support tube 5 and the union jacket 5a assigned to it. The annular space 21 is provided with a connection shaft 22 to which a blower 23 is connected. The cross section of the connection shaft 22 here represents the connection cross section assigned to the secondary air flow, the area of which is dimensioned in relation to the area of the orifice opening 7 in accordance with the dimensioning rule specified in connection with the first example. The blower 23 can be operated independently of the blower 6 assigned to the storage space 4, which enables a throughput variation within wide limits. In addition, there are also comparatively small fan sizes, which has an advantageous effect on avoiding losses.

Selbstverständlich wäre es möglich, auch bei der vorliegenden Ausführung vom Stauraum 4 über entsprechende Ausnehmungen der Blende 2 einen weiteren Sekundärluftstrom abzuzweigen. In einem derartigen Fall ergäben sich dann mehrere Sekundärluftströme bzw. ein Sekundärluftstrom und ein Tertiärluftstrom, die in axialer Staffelung in das Flammrohr 1 einmünden könnten. Die im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel angegebene Bemessungsregel würde dabei für die Gesamt-An-schlussquerschnitte gelten. Eine praktische Ausführung Hesse sich einfach durch eine Kombination von oben beschriebenen Beispielen erreichen. Of course, it would also be possible in the present embodiment to branch off a further secondary air flow from the storage space 4 via corresponding recesses in the diaphragm 2. In such a case, this would result in a plurality of secondary air flows, or a secondary air flow and a tertiary air flow, which could open into the flame tube 1 in an axial staggering. The design rule given in connection with the first example would apply to the overall connection cross-sections. A practical implementation can easily be achieved by a combination of the examples described above.

Claims

1. Burner, in particular for liquid fuels, with a combustion chamber (3) delimited at the rear by a diaphragm (2) provided with a central opening (7), the primary air being supplied with fuel and air in the form of primary air and via a central diaphragm opening (7) Secondary air can be acted on, characterized in that the combustion chamber (3) is delimited on the circumference by a flame tube (1) adjoining the orifice (2), to which the fuel can be supplied together with the primary air via the central orifice (7), and in that the Secondary air flows into the flame tube (1) via at least one secondary air inlet (10) arranged downstream of the diaphragm (2) in the area of the circumferential flame tube wall and can be admixed with the flame jet that forms there.

2. Burner according to claim 1, characterized in that the secondary air flow in the region of the circumferential wall of the flame tube (1) in

5

10th

15

20th

25th

30th

35

40

45

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60

65

5

9

CH 687 642 A5

10th

uniform distribution on the circumference of the flame tube (1) opens into this.

3. Burner according to claim 2, characterized in that an annular peripheral air inlet (10) is provided.

4. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary air flow opening into the flame tube (1) has at least one axial directional component and preferably a radial directional component.

5. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the distance of the secondary air inlet (10) into the flame tube (1) from the end of the flame tube (1) remote from the diaphragm is at most half, preferably a third, of the total length of the flame tube (1) .

6. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the connection cross-section assigned to the secondary air flow (11, 20; 22) is at most three times, preferably 30% to twice the aperture (7).

7. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube (1) is stepped in the region of the secondary air inlet (10).

8. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube (1) is double-walled at least in the region of the secondary air inlet (10) and has an annular space (13) delimited by its outer and inner wall (1a, 1b) can be acted upon with secondary air and the front end of which forms the secondary air inlet (10).

9. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that a guide device (19), preferably in the form of a funnel-shaped circumferential sleeve attached to the outer flame tube wall (1a), is provided in the region of the secondary air inlet (10).

10. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary air inlet (10) via preferably evenly distributed over the circumference of the secondary air outlet (10) channels (16) is connected to the associated connection cross-section (20).

11. Burner according to claim 10, characterized in that channels formed as axial bores (16) of the flame tube (1) are provided.

12. Burner according to claim 10 or 11, characterized in that provided as tubes (16a) attached to the diaphragm (2) are provided.

13. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the cover (2) attached to the flame tube (1) contains the connection cross section assigned to the secondary air, at least partially forming recesses (11; 20).

14. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that at least one element of the flame tube (1) in the region of

The diaphragm (2) is flanged to a support tube (5) which comprises a nozzle (8) arranged upstream of the diaphragm opening (7) and connected to a fuel pump (9) and preferably designed as an atomizer nozzle.

15. Burner according to claim 14, characterized in that the interior of the support tube (5) is constructed as a storage space (4) which can be acted upon by air and which is arranged upstream of the aperture (7).

16. Burner according to one of the preceding claims 10 to 15, characterized in that the flame tube (1) at least in the region of the channels (16) is designed as a corrugated outer contour profile tube and that the bores forming the channels (16) in the region of Wave crests (17) are provided.

17. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube (1) preferably has radial recesses (15) distributed uniformly on the circumference.

18. Burner according to claims 16 and 17, characterized in that with the channels (16) uncut radial recesses (15) are provided in the region of the troughs (18).

19. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that at least a portion of the connection cross section assigned to the secondary air can be supplied with air via an air source (23) which is separate from the air source (6) and which acts on the aperture (7).

20. Burner according to claim 19, characterized in that the primary air and the secondary air separate air supply devices (6 and 23) are assigned.

21. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that more than one secondary air flow, each with an associated secondary air inlet (10), is provided.

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