DE10024977A1 - Burner has swirl nozzle with outlet in burner chamber, guide element for combustion air, flow-guide surface. flow duct and breaking edge. - Google Patents

Burner has swirl nozzle with outlet in burner chamber, guide element for combustion air, flow-guide surface. flow duct and breaking edge.

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DE10024977A1 DE2000124977 DE10024977A DE10024977A1 DE 10024977 A1 DE10024977 A1 DE 10024977A1 DE 2000124977 DE2000124977 DE 2000124977 DE 10024977 A DE10024977 A DE 10024977A DE 10024977 A1 DE10024977 A1 DE 10024977A1
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Abstract

The burner has a blast connection which has a swirl nozzle the outlet of which is contained in a burner camber. A combustion air guide element (90) has a flow-guide surface spaced apart from an end side of the nozzle (30). the guide surface extends to a passage (36) gripping over the nozzle outlet and forms a flow duct for the part-current (40) with the end side of the nozzle. The nozzle has a breaking edge near the nozzle outlet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen ein flüssiges Medium umfassenden Brennstoff, mit einem Düsenstock, der eine Dralldüse zum Erzeugen eines Brennstoffstrahls aus dem flüssigen Medium aufweist, mit einer Brennkammer, in welche das aus einer Düsenaustrittsöffnung der Dralldüse austretende flüssige Medium eintritt und zusammen mit einem Oxidator aus einem Brennluftstrom verbrennt, mit einer den Brennluftstrom erzeugenden Brennluftzufuhreinrichtung und mit einem Brenn­ luftleitelement, welches aus dem Brennluftstrom einen die Düse anströmenden Teilstrom erzeugt.The invention relates to a burner for a liquid Medium comprehensive fuel, with a nozzle stick, the one Swirl nozzle for generating a fuel jet from the has liquid medium, with a combustion chamber in which that emerging from a nozzle outlet opening of the swirl nozzle liquid medium enters and together with an oxidizer one combustion air stream burns, with one the combustion air flow generating combustion air supply device and with a combustion air guiding element, which from the combustion air flow one Partial flow flowing to the nozzle.

Der Teilstrom kann dabei ein Bruchteil des Brennluftstroms sein aber auch den gesamten Brennluftstrom umfassen.The partial flow can be a fraction of the combustion air flow but also include the entire combustion air flow.

Derartige Brenner sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei diesen Brennern besteht das Problem, daß sich die Brenner­ leistung nicht unter gewisse Minimalwerte reduzieren läßt, die einerseits durch einen minimal notwendigen Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung und andererseits durch einen für ein Zerstäuben des flüssigen Mediums im Brennstoffstrahl erforderlichen Mindestdruck des flüssigen Mediums vorgegeben sind, wobei bei diesen Brennern die Zerstäubung des flüssigen Mediums lediglich durch die durch die Dralldüse dem flüssigen Medium im Brennstoffstrahl vermittelte kinetische Energie erfolgt. Such burners are known from the prior art. At These burners have the problem that the burner performance cannot be reduced below certain minimum values, on the one hand due to the minimal necessary diameter the nozzle outlet opening and on the other hand by a for atomization of the liquid medium in the fuel jet required minimum pressure of the liquid medium are, with these burners the atomization of the liquid Medium only through the liquid through the swirl nozzle Medium in the fuel jet mediated kinetic energy he follows.  

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß gegenüber herkömmlichen Brennern bei gleichem Durchmesser der Düsen­ austrittsöffnung der Brenner mit geringerer Leistung betrie­ ben werden kann.The invention is therefore based on the object of a burner to improve the generic type in such a way that conventional burners with the same diameter of the nozzles outlet of the burner operated with lower power can be used.

Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs beschrie­ benen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Brennluft­ leitelement eine im Abstand von einer Stirnseite der Düse verlaufende Strömungsleitfläche aufweist, welche sich bis zu einer die Düsenaustrittsöffnung übergreifenden Durchtritts­ öffnung erstreckt und mit der Stirnseite der Düse einen Strömungskanal für den Teilstrom bildet, welcher den Teil­ strom als Düsenluftstrom im wesentlichen bis an die Düsen­ austrittsöffnung heranführt, und daß die Düse mit einer nahe der Düsenaustrittsöffnung liegenden Abreißkante versehen ist, welche den Düsenluftstrom nahe der Düsenaustrittsöffnung abreißen und mit dem aus der Düsenaustrittsöffnung austreten­ den Brennstoffstrahl im Sinne einer Zerstäubung wechselwirken läßt.This task is described for a burner at the beginning benen type solved in that the combustion air guide element at a distance from an end face of the nozzle extending flow guide surface, which is up to a passage spanning the nozzle outlet opening extends opening and with the face of the nozzle one Flow channel for the partial flow, which forms the part stream as jet air flow essentially up to the nozzles leads out and that the nozzle with a close the tear-off edge located at the nozzle outlet opening, which is the jet air flow near the jet outlet opening Tear off and exit the nozzle outlet with the fuel jet interact in the sense of atomization leaves.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß der aus dem Stand der Technik bekannte, die Düse anströmende Teilstrom des Brennluftstroms dazu ausgenutzt werden wird, die Zerstäubung des flüssigen Mediums im Brenn­ stoffstrahl durch Wechselwirkung mit dem Brennstoffstrahl zu unterstützen, so daß die für das Zerstäuben des flüssigen Mediums im Brennstoffstrahl erforderliche kinetische Energie nicht ausschließlich über das flüssige Medium in den Brenn­ stoffstrahl eingebracht werden muß, sondern teilweise auch über den Düsenluftstrom zugeführt wird.The advantage of the solution according to the invention is thus too see that known from the prior art, the nozzle incoming partial flow of the combustion air flow is used for this will be the atomization of the liquid medium in the burner material jet through interaction with the fuel jet support, so that for atomizing the liquid Medium in the fuel jet required kinetic energy  not only through the liquid medium in the burner jet of material must be introduced, but sometimes also is supplied via the jet air flow.

Damit besteht beispielsweise die Möglichkeit, bei vorgege­ bener Größe der Düsenaustrittsöffnung gegenüber den bislang bekannten Lösungen den für das Zerstäuben des flüssigen Mediums erforderlichen Mindestdruck desselben in der Düse zu verringern, wobei zur Erzeugung des Düsenluftstroms aus dem vom Brennluftstrom umfaßten Teilstrom ebenfalls nicht durch zusätzliche Maßnahmen ein erhöhter Druck erzeugt werden muß, sondern die üblichen, durch ein Gebläse erzeugten Drucke, insbesondere von weniger als 0,05 bar ausreichen.This gives you the option, for example, of using size of the nozzle outlet opening compared to the previous size known solutions for the atomization of the liquid Medium required minimum pressure of the same in the nozzle reduce, whereby to generate the jet air flow from the partial flow of the combustion air flow also not through additional measures an increased pressure must be generated but the usual pressures created by a blower, in particular of less than 0.05 bar are sufficient.

Besonders günstig wirkt sich dabei der Düsenluftstrom auf den Brennstoffstrahl im Sinne eines Zerstäubens auf, wenn der Strömungskanal einen kleinstmöglichen Querschnitt aufweist, welcher im Bereich der Abreißkante liegt.The jet air flow has a particularly favorable effect on the Atomizing fuel jet when the Flow channel has the smallest possible cross section, which is in the area of the tear-off edge.

Dabei trägt die Abreißkante ebenfalls dazu bei, zusammen mit dem kleinstmöglichen Strömungsquerschnitt den Düsenluftstrom zu verwirbeln und hierdurch zur Zerstäubung des Brennstoff­ strahls beizutragen.The tear-off edge also helps, along with the smallest possible flow cross-section the jet air flow to swirl and thereby atomize the fuel to contribute radiantly.

Ferner ist es günstig, wenn der kleinstmögliche Querschnitt an der Abreißkante vorliegt.It is also advantageous if the smallest possible cross section is present at the tear-off edge.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Abreißkante einen Rand für den kleinstmöglichen Strömungsquerschnitt bildet, so daß dadurch unmittelbar durch die Abreißkante der Düsenluft­ strom zum Abreißen gebracht werden kann. It is particularly favorable if the tear-off edge joins one Border for the smallest possible flow cross-section forms, so that thereby directly through the tear-off edge of the nozzle air electricity can be torn off.  

Hinsichtlich der Einwirkung des Düsenluftstroms auf den Brennstoffstrahl wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.With regard to the effect of the jet air flow on the So far, fuel jet has not been specified made.

Als besonders zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, wenn der Düsenluftstrom auf einen zwischen der Düsenaustrittsöffnung und der Durchtrittsöffnung liegenden Teilbereich des Brenn­ stoffstrahls einwirkt und somit bereits unmittelbar nahe im Bereich der Düsenaustrittsöffnung dafür sorgt, daß das gesamte an dieser vorhandene flüssige Medium zerstäubt wird.It has proven to be particularly useful if the Jet airflow onto one between the nozzle outlet opening and the passage opening lying portion of the focal acts on the jet of material and is therefore immediately close to the Area of the nozzle outlet opening ensures that the entire liquid medium present on this is atomized.

Dies ist nicht nur für den kontinuierlichen Betrieb des Brenners vorteilhaft, sondern insbesondere auch dann vorteil­ haft, wenn ein Ausschalten des Brenners erfolgt und somit ein zeitlich verzögerter Druckabfall im flüssigen Medium, welcher zu einem Anhaften des flüssigen Mediums im Bereich der Düsen­ austrittsöffnung führen kann. Ein derartiges Haften des flüssigen Mediums im Bereich der Düsenaustrittsöffnung wird durch den erfindungsgemäßen Düsenluftstrom vermieden.This is not just for the continuous operation of the Brenners advantageous, but especially advantageous liable if the burner is switched off and thus on delayed pressure drop in the liquid medium, which sticking of the liquid medium in the area of the nozzles outlet opening can lead. Such adhesion of the liquid medium in the area of the nozzle outlet opening avoided by the nozzle air flow according to the invention.

Hinsichtlich der Anordnung des Düsenstocks relativ zur Brenn­ kammer wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungs­ beispiel vor, daß der Düsenstock mit der Dralldüse außerhalb der Brennkammer angeordnet ist.With regard to the arrangement of the nozzle assembly relative to the focal point Chamber were in connection with the previous explanation no further details of the individual exemplary embodiments made. This is a particularly advantageous embodiment example before that the nozzle assembly with the swirl nozzle outside the combustion chamber is arranged.

Das Brennluftleitelement kann bei allen Ausführungsbeispielen ein separates Element sein, welches lediglich dazu dient, den Düsenluftstrom entsprechend zu führen. The combustion air guiding element can be used in all exemplary embodiments be a separate element, which only serves the To guide the jet air flow accordingly.  

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Brennluftleit­ element Teil eines die Brennkammer düsenstockseitig abschließenden Elements ist, so daß das Brennluftleitelement besonders einfach ausgebildet und bei dem erfindungsgemäßen Brenner vorgesehen werden kann.However, it is particularly advantageous if the combustion air guide element part of the combustion chamber on the nozzle side final element is, so that the Brennluftleitelement particularly simple and in the inventive Burner can be provided.

Besonders günstig ist es dabei, wenn das Brennluftleitelement Teil einer eine Vorkammer von der Brennkammer trennenden Blende ist.It is particularly favorable if the combustion air guide element Part of a separating a prechamber from the combustion chamber Aperture is.

Hinsichtlich des Betriebs der Dralldüse wurden im Zusammen­ hang mit der erfindungsgemäßen Lösung ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein den Einsatz des erfindungs­ gemäßen Brenners besonders begünstigendes Ausführungsbeispiel vor, daß die Dralldüse bei einem Druck für das flüssige Medium von kleiner 6 bar arbeitet.Regarding the operation of the swirl nozzle have been put together hang with the solution according to the invention also no closer Information provided. So one sees the use of the invention according to Brenner's particularly favorable embodiment before that the swirl nozzle at a pressure for the liquid Medium of less than 6 bar works.

Ein derartiger Druck von kleiner 6 bar findet insbesondere bei Heizöl als flüssiges Medium Verwendung. Wird beispielsweise der Brenner mit Flugbenzin betrieben, so besteht sogar die Möglichkeit, die Dralldüse bei einem Druck für das flüssige Medium von kleiner als lbar zu betreiben.Such a pressure of less than 6 bar is found in particular at Use of heating oil as a liquid medium. For example the burner operated with aviation fuel, so there is even the Possibility of using the swirl nozzle at a pressure for the liquid To operate medium of less than 1 bar.

Hinsichtlich der Ausbildung der Dralldüse selbst wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Dralldüse eine sich über eine Frontfläche eines Außengehäuses des Düsenkopfes erhebende Düsenspitze aufweist, an welcher die Düsenaustrittsöffnung und die Abreißkante angeordnet sind. With regard to the formation of the swirl nozzle itself were in Connection with the previous explanation of the individual Exemplary embodiments made no further details. So look a particularly advantageous embodiment that the Swirl nozzle over a front surface of an outer housing of the nozzle head has raised nozzle tip, at which the nozzle outlet opening and the tear-off edge are arranged are.  

Mit einem derartigen Vorsehen einer die Abreißkante tragenden Düsenspitze wird das Ausbilden der Abreißkante besonders erleichtert und außerdem die Möglichkeit geschaffen, die Abreißkante möglichst nahe an die Düsenaustrittsöffnung zu legen.With such provision, one carrying the tear-off edge The tip of the nozzle becomes special when the tear-off edge is formed relieved and also created the possibility that Tear-off edge as close as possible to the nozzle outlet opening lay.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lösung dann, wenn die Dralldüse eine sich zwischen der Düsenaustritts­ öffnung und der Abreißkante erstreckende und die Düsen­ austrittsöffnung umgebende Stirnfläche aufweist, an deren Außenseite sich die Abreißkante anschließt.The solution according to the invention is particularly advantageous if when the swirl nozzle is located between the nozzle outlet opening and the tear-off edge and the nozzles has outlet opening surrounding the end face, at the The tear-off edge joins on the outside.

Günstigerweise ist dabei die Stirnfläche so ausgebildet, daß sie sich im wesentlichen in einer Austrittsebene erstreckt.Conveniently, the end face is designed so that it extends essentially in an exit plane.

Um das Abreißen des Düsenluftstroms besonders nahe an der Düsenaustrittsöffnung eintreten zu lassen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß ein Durchmesser der Abreißkante kleiner ist als ungefähr ein 5-faches eines Durchmessers der Düsenaus­ trittsöffnung.To stop the jet airflow particularly close to the It is preferable to let the nozzle outlet open provided that a diameter of the tear-off edge is smaller than about 5 times a diameter of the nozzle step opening.

Noch besser ist es, wenn der Durchmesser der Abreißkante kleiner ist als das doppelte des Durchmessers der Düsenaus­ trittsöffnung.It is even better if the diameter of the tear-off edge is smaller than twice the diameter of the nozzle step opening.

Vorzugsweise ist dabei die Abreißkante ringförmig, insbeson­ dere kreisringförmig ausgebildet. The tear-off edge is preferably annular, in particular whose circular shape.  

Eine besonders vorteilhafte Wirkung der an der Düsenspitze vorgesehenen Abreißkante ergibt sich dann, wenn die Düsen­ spitze einen Düsenspitzenmantel aufweist, welcher sich zwischen der Abreißkante und der Frontfläche erstreckt.A particularly beneficial effect at the tip of the nozzle provided tear-off edge results when the nozzles tip has a nozzle tip jacket, which is extends between the tear-off edge and the front surface.

Mit einem derartigen Düsenspitzenmantel läßt sich eine beson­ ders wirksame Abreißkante erreichen.With such a nozzle tip jacket one can reach effective tear-off edge.

Insbesondere ist dies dann möglich, wenn der Düsenspitzen­ mantel mit einer Längsachse einer Düsenaustrittsbohrung einen geringeren Winkel einschließt als die Frontfläche des Außen­ gehäuses.In particular, this is possible when the nozzle tips jacket with a longitudinal axis of a nozzle outlet bore includes less angle than the front surface of the outside housing.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Düsenspitzen­ mantel ähnlich einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausge­ bildet ist, wobei in diesem Fall der Kegelwinkel des Düsen­ spitzenmantels kleiner ist als der Kegelwinkel der Front­ fläche.It is particularly useful if the nozzle tips coat similar to a lateral surface of a truncated cone is formed, in which case the cone angle of the nozzle is less than the cone angle of the front area.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Mantelfläche des den Düsenspitzenmantel bildenden Kegelstumpfes einen Halb­ kegelwinkel aufweist, welcher kleiner als ungefähr 60° ist.It is preferably provided that the outer surface of the the truncated cone forming the tip of the nozzle a half has a cone angle which is less than approximately 60 °.

Hinsichtlich der Führung des aus der Dralldüse austretenden flüssigen Mediums ist es besonders zweckmäßig, wenn die Düsenaustrittsöffnung eine äußere Öffnung einer Düsenaus­ trittsbohrung ist, da sich durch eine derartige Düsenaus­ trittsbohrung in besonders einfacher Weise ein Brennstoff­ strahl mit großer kinetischer Energie des flüssigen Mediums in diesem erzeugen läßt. With regard to the guidance of the emerging from the swirl nozzle liquid medium, it is particularly useful if the Nozzle outlet opening is an outer opening of a nozzle tread hole is because of such a nozzle kick hole in a particularly simple manner a fuel jet with great kinetic energy of the liquid medium can generate in this.  

Besonders günstig ist es, wenn sich die Düsenaustrittsbohrung zwischen einer Drallkammer der Düse und der Düsenaustritts­ öffnung erstreckt.It is particularly favorable if the nozzle outlet bore between a swirl chamber of the nozzle and the nozzle outlet opening extends.

Vorzugsweise liegt dabei die Drallkammer über einem Drallein­ satz und erstreckt sich ausgehend von dem Dralleinsatz kegel­ förmig zur Düsenaustrittsbohrung hin, wobei sich dabei die Drallkammer zur Düsenaustrittsbohrung hin verjüngt.The swirl chamber is preferably located above a swirl line set and extends from the swirl insert cone shaped towards the nozzle outlet bore, whereby the Swirl chamber tapers towards the nozzle outlet bore.

Hinsichtlich der Dimensionierung der erfindungsgemäßen Dralldüse hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Düsenaustrittsbohrung eine axiale Länge aufweist, welche kleiner ist als ein 3-faches der axialen Erstreckung des sich an die Abreißkante anschließenden Düsenspitzenmantels ist.With regard to the dimensioning of the invention Swirl nozzle has proven to be particularly favorable if the nozzle outlet bore has an axial length which is less than 3 times the axial extent of the to the tear-off edge of the nozzle tip sheath.

Besonders günstig ist es, wenn die axiale Länge der Düsenaus­ trittsbohrung kleiner ist als die axiale Länge des sich an die Abreißkante anschließenden Düsenspitzenmantels.It is particularly favorable if the axial length of the nozzles tread hole is smaller than the axial length of the the tear-off edge of the nozzle tip sheath.

Hinsichtlich der weiteren Ausbildung der Düse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Frontfläche des Außen­ gehäuses des Düsenkopfes sich verjüngend bis zum Düsen­ spitzenmantel erstreckt, das heißt, daß sich auch die Front­ fläche zur Düsenspitze hin verjüngt.So far, regarding the further training of the nozzle no details given. So looks an advantageous one Embodiment before that the front surface of the outside housing of the nozzle head tapering to the nozzle lace coat extends, which means that the front also extends surface tapered towards the tip of the nozzle.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Frontfläche näherungsweise konisch auf die Düsenspitze zuläuft.It is particularly favorable if the front surface approximately tapered towards the nozzle tip.

Eine alternative hierzu sieht vor, daß die Frontfläche unge­ fähr kugelkappenförmig auf die Düsenspitze zuläuft. An alternative to this provides that the front surface is not runs towards the nozzle tip in the shape of a spherical cap.  

Hinsichtlich der weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Brenners, insbesondere des zum Betrieb desselben erforder­ lichen Luftdrucks im Brennluftstrom, wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So ist es besonders vorteil­ haft, wenn der Luftdruck des Brennluftstroms vor Eintritt in den Strömungskanal kleiner als 0,05 bar ist. Noch besser ist es, wenn der Luftdruck des Brennluftstroms vor Eintritt in den Strömungskanal kleiner als 0,03 bar ist.With regard to the further training of the invention Burner, in particular that required to operate the same air pressure in the combustion air flow, have also been so far no details given. So it is particularly advantageous detent if the air pressure of the combustion air flow before entering the flow channel is less than 0.05 bar. Is even better it when the air pressure of the combustion air flow before entering the flow channel is less than 0.03 bar.

Prinzipiell ist es ausreichend, wenn der Düsenluftstrom den Strömungskanal radial zur Düsenaustrittsöffnung durchsetzt. Die zerstäubende Wirkung des Düsenluftstroms auf den Brenn­ luftstrahl läßt sich jedoch dann steigern, wenn der Düsen­ luftstrom den Strömungskanal mit Drall durchsetzt.In principle, it is sufficient if the jet air flow is the Flow channel penetrates radially to the nozzle outlet opening. The atomizing effect of the jet air flow on the burner However, air jet can be increased if the nozzle air flow penetrates the flow channel with swirl.

Besonders günstig ist es dabei, wenn der Drallparameter des Düsenluftstroms größer als 0,3 ist, noch besser ist es, wenn der Drallparameter des Düsenluftstroms größer als 1 ist.It is particularly favorable if the swirl parameter of the Jet air flow is greater than 0.3, it is even better if the swirl parameter of the jet air flow is greater than 1.

Besonders vorteilhaft läßt sich der Drall des Düsenluftstroms dann erzeugen, wenn dieser vor seinem Eintritt in den Strömungskanal in einer Drallkammer geführt wird.The swirl of the jet air flow can be particularly advantageous then generate it if it enters the Flow channel is guided in a swirl chamber.

Vorzugsweise ist dabei die Drallkammer so angeordnet, daß sie die Dralldüse umgibt.The swirl chamber is preferably arranged so that it surrounds the swirl nozzle.

Um die Führung des Düsenluftstroms vor Eintritt in den Strömungskanal möglichst präzise zu gestalten ist vorzugs­ weise vorgesehen, daß die Drallkammer einen Düsenkopf der Dralldüse umgibt.To guide the jet airflow before entering the It is preferred to design the flow channel as precisely as possible as provided that the swirl chamber has a nozzle head Swirl nozzle surrounds.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.Further features and advantages of the solution according to the invention are the subject of the following description and the graphical representation of some embodiments.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel eines erfindungsgemäßen Brenners; Figure 1 shows a longitudinal section through a first embodiment example of a burner according to the invention.

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Düsenkopf einer in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Düse; FIG. 2 shows a section through a nozzle head of a nozzle according to the invention shown in FIG. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Schnitts im Bereich A in Fig. 1; Fig. 3 is an enlarged view of section in the region A in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners; Fig. 4 is a section similar to Figure 1 through a second embodiment of a burner according to the invention.

Fig. 5 einen Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 4 und Fig. 5 is a section along line 5-5 in Fig. 4 and

Fig. 6 einen Schnitt ähnlich Fig. 5 einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen Brenners. Fig. 6 shows a section similar to FIG. 5 of a variant of the second embodiment of the burner according to the Invention.

Ein Ausführungsbeispiel eines als Ganzes mit 10 bezeichneten Brenners umfaßt ein Brennergehäuse 12, welches aus einem eine Brennkammer 14 umschließenden Flammrohr 16 und einem eine Vorkammer 18 umschließenden Stützrohr 20 gebildet ist, wobei ferner die Vorkammer 18 von der Brennkammer 15 durch eine Blende 22 getrennt ist. An exemplary embodiment of a burner designated as a whole by 10 comprises a burner housing 12 which is formed from a flame tube 16 enclosing a combustion chamber 14 and a support tube 20 enclosing a prechamber 18 , the prechamber 18 also being separated from the combustion chamber 15 by an orifice 22 .

In der Vorkammer 18 ist ein als Ganzes mit 24 bezeichneter Düsenstock angeordnet, der auf seiner der Blende 22 zuge­ wandten Seite eine Düse 30 trägt, die über den Düsenstock 24 mit von einer Brennstoffpumpe 26 gefördertem flüssigem Brenn­ stoff, vorzugsweise Heizöl gespeist ist.In the pre-chamber 18 is a whole designated 24 nozzle assembly is arranged, which on its side facing the diaphragm 22 carries a nozzle 30 , which is fed via the nozzle assembly 24 with fuel from a fuel pump 26 liquid fuel, preferably fuel oil.

Ferner wird die Vorkammer 18 noch von einem Brennluftstrom 32 durchsetzt, der durch ein Gebläse 34 in die Vorkammer 18 gefördert wird und durch die Blende 22 beispielsweise in Form verschiedener Teilströme 40 und 42 hindurchtritt, wobei der Teilstrom 40 durch eine zentrale Durchtrittsöffnung 36 der Blende 22 hindurchtritt und der Teilstrom 42 durch eine bezüglich der zentralen Durchtrittsöffnung 36 radial außen­ liegende Öffnung 38, wobei vorzugsweise einer Vielzahl von um die zentrale Durchtrittsöffnung 36 herum angeordneter Öffnungen 38 vorgesehen ist, durch welche eine Vielzahl von Teilströmen 42 hindurchtritt.Further, the pre-chamber 18 passes through still of a combustion air stream 32 which is fed by a blower 34 into the pre-chamber 18 and, for example, various by the diaphragm 22 in the form of partial streams 40 and 42 passes, wherein the partial flow 40 by a central through-opening 36 of the aperture 22 passes and the partial flow 42 by a relative to the central through-opening 36 radially outer opening 38, a plurality of which is arranged around the central through opening 36 around openings 38 is provided with preferably, through which passes a plurality of partial flows 42nd

Die Teilströme 40 und 42 des Brennluftstroms 32 umfassen dabei einen Oxidator zur Verbrennung eines aus der Düse 30 austretenden und die Durchtrittsöffnung 36 konzentrisch durchsetzenden Brennstoffstrahls 44 bei, wobei sich in der Brennkammer 14 innerhalb des Flammrohrs 16 eine Flamme 46 ausbildet.The partial streams 40 and 42 of the combustion air stream 32 include an oxidizer for the combustion of a fuel jet 44 emerging from the nozzle 30 and concentrically passing through the passage opening 36 , a flame 46 forming in the combustion chamber 14 within the flame tube 16 .

Es ist aber auch denkbar, daß der Teilstrom 40 den gesamten Brennluftstrom 32 umfaßt.However, it is also conceivable that the partial flow 40 comprises the entire combustion air flow 32 .

Wie in Fig. 2 im einzelnen dargestellt, umfaßt die Düse 30 einen Düsenkopf 50, welcher ein Außengehäuse 52 aufweist, welches eine Drallkammer 54 umschließt, die innerhalb des Außengehäuses 52 sich über einem Drallkammerboden 56 erhebt, der durch eine Oberfläche eines Dralleinsatzes 58 der Düse 30 gebildet ist, in welchem Drallkanäle 60 vorgesehen sind, über welche der flüssige Brennstoff in die Drallkammer 54 ein­ tritt.As shown in detail in FIG. 2, the nozzle 30 includes a nozzle head 50 which has an outer housing 52 which encloses a swirl chamber 54 which rises within the outer housing 52 above a swirl chamber bottom 56 which passes through a surface of a swirl insert 58 of the nozzle 30 is formed, in which swirl channels 60 are provided, via which the liquid fuel enters the swirl chamber 54 .

Die sich über dem Drallkammerboden 56 erhebende Drallkammer 54 verläuft innerhalb des Außengehäuses 52 in Form eines spitz zulaufenden Kegels bis zu einer Düseneintrittsöffnung 62 einer Düsenaustrittsbohrung 64, über welche das flüssige Medium die Drallkammer 54 verläßt und bis zu einer Düsenaus­ trittsöffnung 66 strömt, aus welcher dann der Brennstoff­ strahl 44 austritt, welcher beispielsweise zumindest bei aus­ reichend hohem Druck des zugeführten flüssigen Mediums im Anschluß an die Düsenaustrittsöffnung zunächst einen rotierenden Filmkegel 46 bildet, welcher nach einem Zerfalls­ weg in einzelne Tröpfchen zerfällt.The swirl chamber 54 rising above the swirl chamber bottom 56 extends inside the outer housing 52 in the form of a tapering cone up to a nozzle inlet opening 62 of a nozzle outlet bore 64 , via which the liquid medium leaves the swirl chamber 54 and flows to a nozzle outlet opening 66 , from which it then flows the fuel jet 44 emerges, which, for example at least at a sufficiently high pressure of the supplied liquid medium following the nozzle outlet opening, forms a rotating film cone 46 , which disintegrates into individual droplets after decay.

Bei der erfindungsgemäßen Düse 30 verläuft die Düsenaus­ trittsbohrung 66 zumindest teilweise in einer Düsenspitze 70, welche auf ihrer der Drallkammer 54 abgewandten Seite eine Stirnfläche 72 trägt, die um die Düsenaustrittsöffnung 66 herum verläuft und sich zwischen der Düsenaustrittsöffnung 66 in radialer Richtung zu einer Längsachse 74 der Düsenaus­ trittsbohrung 64 bis zu einer ringförmigen und vorzugsweise zur Düsenaustrittsöffnung 66 konzentrischen Abreißkante 80 erstreckt, welche die Stirnfläche 72 außenliegend umschließt.In the nozzle 30 according to the invention, the nozzle outlet bore 66 extends at least partially in a nozzle tip 70 which, on its side facing away from the swirl chamber 54, has an end face 72 which extends around the nozzle outlet opening 66 and extends between the nozzle outlet opening 66 in the radial direction to a longitudinal axis 74 the nozzle outlet bore 64 extends to an annular tear-off edge 80 , which is preferably concentric with the nozzle outlet opening 66 and which surrounds the end face 72 on the outside.

Ferner weist die Düsenspitze 70 einen sich an die Abreißkante 80 anschließenden Düsenspitzenmantel 82 auf, welcher vorzugs­ weise koaxial zur Längsachse 74 verläuft und sich von der Stirnfläche 72 in Form einer zur Längsachse 74 der Düsenaus­ trittsbohrung 64 koaxialen Kegelmantelfläche bis zu einer Frontfläche 84 des Außengehäuses 52 des Düsenkopfes 50 erstreckt.Furthermore, the nozzle tip 70 has a nozzle tip jacket 82 adjoining the tear-off edge 80 , which preferably extends coaxially with the longitudinal axis 74 and extends from the end face 72 in the form of a conical jacket surface 64 coaxial with the longitudinal axis 74 of the nozzle outlet to a front face 84 of the outer housing 52 of the nozzle head 50 extends.

Die Frontfläche 84 hat dabei ebenfalls näherungsweise die Form einer zur Längsachse 74 koaxialen Kegelfläche, aller­ dings mit einem erheblich größeren Kegelwinkel als der des Düsenspitzenmantels 82.The front surface 84 also has approximately the shape of a conical surface coaxial with the longitudinal axis 74 , but with a considerably larger cone angle than that of the nozzle tip jacket 82 .

Vorzugsweise liegt die Stirnfläche 72 in einer Ebene 86 und ausgehend von dieser Ebene 86 erstreckt sich der Düsen­ spitzenmantel 82 über eine Länge L1 in Richtung parallel zur Längsachse 74 bis zu seiner Unterkante 88, an welche die Frontfläche 84 anschließt, die sich mit zunehmendem Abstand von der Ebene 86 konisch erweitert.The end face 72 preferably lies in a plane 86 and, starting from this plane 86 , the nozzle tip jacket 82 extends over a length L 1 in the direction parallel to the longitudinal axis 74 to its lower edge 88 , to which the front surface 84 adjoins, which increases with increasing distance expanded conically from level 86 .

Bei der erfindungsgemäßen Düse 30 hat die Düsenaustritts­ bohrung 64 in Richtung der Längsachse 74 eine Länge L im Bereich zwischen ungefähr 0,5 mm und ungefähr 1 mm und einen Durchmesser d0 der Düsenaustrittsöffnung 66 von weniger als 500 µm, wobei der Durchmesser an der engsten Stelle der Düsen­ austrittsbohrung 64 ungefähr 100 µm bis 300 µm beträgt.In the nozzle 30 according to the invention, the nozzle outlet bore 64 in the direction of the longitudinal axis 74 has a length L in the range between approximately 0.5 mm and approximately 1 mm and a diameter d 0 of the nozzle outlet opening 66 of less than 500 μm, the diameter being the narrowest Location of the nozzle outlet bore 64 is approximately 100 microns to 300 microns.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Düse 30 die radiale Ausdehnung der Düsenspitze 70 bezogen auf den Durch­ messer d0 der Düsenaustrittsöffnung 66 gering. Maximal beträgt der Außendurchmesser D1 der Stirnfläche 72 das 5- fache des Durchmesser d0 der Düsenaustrittsöffnung 66, noch besser ist es, wenn der Außendurchmesser D1 der Stirnfläche 72 ungefähr dem doppelten des Durchmesser d0 der Düsenaus­ trittsöffnung 66 ist oder kleiner.In the nozzle 30 according to the invention, the radial extension of the nozzle tip 70 is preferably small, based on the diameter d 0 of the nozzle outlet opening 66 . A maximum of the outer diameter D 1 of the end face 72 is 5 times the diameter d 0 of the nozzle outlet opening 66 , it is even better if the outer diameter D 1 of the end face 72 is approximately twice the diameter d 0 of the nozzle outlet opening 66 or smaller.

Der Außendurchmesser D1 der Stirnfläche 72 entspricht gleich­ zeitig dem Durchmesser der rotationssymmetrisch zur Längs­ achse 74 verlaufenden Abreißkante 80.The outer diameter D 1 of the end face 72 corresponds at the same time to the diameter of the tear-off edge 80 which runs rotationally symmetrically with respect to the longitudinal axis 74 .

Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Düse 30 die Erstreckung L1 des Düsenspitzenmantels 82 von der Stirnfläche 72 bis zum unteren Rand 88 größer oder gleich einem Drittel der Erstreckung L der Düsenaustrittsbohrung 64 in Richtung von deren Längsachse 74.Furthermore, in the nozzle 30 according to the invention, the extension L 1 of the nozzle tip jacket 82 from the end face 72 to the lower edge 88 is greater than or equal to one third of the extension L of the nozzle outlet bore 64 in the direction of its longitudinal axis 74 .

Besonders günstig ist es, wenn die Erstreckung L1 des Düsen­ spitzenmantels 82 parallel zur Längsachse 74 größer oder gleich der Erstreckung L der Düsenaustrittsbohrung 64 in Richtung der Längsachse 74 ist.It is particularly expedient if the extension L 1 of the nozzle tip casing 82 parallel to the longitudinal axis 74 is greater than or equal to the extension L of the nozzle outlet bore 64 in the direction of the longitudinal axis 74 .

Eine besonders bevorzugte Lösung einer erfindungsgemäßen Düse sieht vor, daß der Außendurchmesser D1 der Stirnfläche 72 kleiner als 1 mm ist.A particularly preferred solution of a nozzle according to the invention provides that the outer diameter D 1 of the end face 72 is less than 1 mm.

Eine besonders strömungsgünstige Lösung sieht vor, daß ein Halb-Kegelwinkel der den Düsenspitzenmantel 82 bildenden Kegelstumpffläche im Bereich zwischen 30 und 50° liegt.A particularly streamlined solution provides that a half-cone angle of the truncated cone surface forming the nozzle tip jacket 82 is in the range between 30 and 50 °.

Wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, ist dem Düsenkopf 50 im Bereich um die Düsenspitze 70 ein Brennluftleitelement 90 zugeordnet, welches eine Strömungsleitwand 92 umfaßt, die radial im Anschluß an die Durchtrittsöffnung 36 mit dem Durchmesser D2, die koaxial zur Längsachse 74 angeordnet ist, eine Strömungsleitfläche 96 bildet, die im Abstand von einer aus der Frontfläche 84 und dem Düsenspitzenmantel 82 gebildeten Stirnseite 94 verläuft und dabei mit dieser Stirn­ seite 94 einen Strömungskanal 100 bildet, welcher den Teil­ strom 40 des Brennluftstroms 32 so nahe an die Düsenaus­ trittsöffnung 66 heranführt, so daß der Teilstrom 40 einen Düsenluftstrom darstellt, welcher bereits mit dem Teilbereich 44a der Brennstoffstrahls 44 wechselwirkt, welcher sich zwischen der Düsenaustrittsöffnung 66 und der Durchtritts­ öffnung 36 ausbreitet und somit dazu beiträgt, den aus der Düsenaustrittsöffnung 66 austretende Brennstoffstrahl 44 in möglichst kleine Tropfen aufzulösen, das heißt zu zerstäuben.As shown in FIGS. 1 and 3, a combustion air guide element 90 is assigned to the nozzle head 50 in the area around the nozzle tip 70 , which comprises a flow guide wall 92 which is arranged radially following the passage opening 36 with the diameter D 2 and which is arranged coaxially to the longitudinal axis 74 is, forms a flow guide surface 96, the end face 94 formed at a distance from one of the front surface 84 and the nozzle tip casing 82 extends, thereby page with this end 94 a flow passage 100 forms which the partial flow 40 of the combustion air stream 32 as close to the the nozzle outlet opening 66 leads so that the partial flow 40 represents a nozzle air flow, which already interacts with the partial area 44 a of the fuel jet 44 , which spreads between the nozzle outlet opening 66 and the passage opening 36 and thus contributes to the fuel jet 44 emerging from the nozzle outlet opening 66 in dissolve as small drops as possible, that is to atomize.

Vorzugsweise ist dabei der Strömungskanal 100 so ausgebildet, daß der Teilstrom 40 zunächst entlang der Frontfläche 84 des Außengehäuses 52 in radialer Richtung zur Längsachse 74 der Düsenaustrittsbohrung 64 nach innen strömt, dann längs des Düsenspitzenmantels 82 strömt und schließlich im Bereich der Abreißkante 80 abreißt und vor der Stirnfläche 72 der Düsen­ spitze 70 mit dem Teilbereich 44a des Brennstoffstrahls 44 wechselwirkende Wirbel bildet, die sich dann durch die Durch­ trittsöffnung 36 hindurch in Richtung der Brennkammer 14 aus­ breiten.The flow channel 100 is preferably designed such that the partial flow 40 initially flows inward along the front surface 84 of the outer housing 52 in the radial direction to the longitudinal axis 74 of the nozzle outlet bore 64 , then flows along the nozzle tip jacket 82 and finally breaks off in the region of the tear-off edge 80 and before the end face 72 of the nozzle tip 70 forms with the portion 44 a of the fuel jet 44 interacting vortices, which then spread through the passage opening 36 in the direction of the combustion chamber 14 from.

Besonders günstig ist es dabei, wenn der Strömungskanal 100 einen sich in Ausbreitungsrichtung des Teilstroms 40 ver­ jüngenden Strömungsquerschnitt aufweist, wobei ein kleinst­ möglicher Strömungsquerschnitt im Bereich einer zur Längs­ achse 74 rotationssymmetrisch verlaufenden Fläche 102 liegt, welche sich zwischen der Abreißkante 80 und einem Rand 104 der Durchtrittsöffnung 36 erstreckt.It is particularly expedient if the flow channel 100 has a flow cross section tapering in the direction of propagation of the partial flow 40 , the smallest possible flow cross section lying in the area of a surface 102 which is rotationally symmetrical to the longitudinal axis 74 and which is located between the tear-off edge 80 and an edge 104 of the passage opening 36 extends.

Vorzugsweise hat die Fläche 102 eine zur Längsachse 74 rotationssymmetrische, kegelstumpfähnliche Form.Surface 102 preferably has a frustoconical shape that is rotationally symmetrical with respect to longitudinal axis 74 .

Zweckmäßigerweise ist die Strömungsleitwand 92 so ausge­ bildet, daß sie sich von einer zur Ebene 86 parallelen Ebene 106 mit zunehmender Annäherung an die Längsachse 74 von der Düsenspitze 70 weg erstreckt, so daß die Durchtrittsöffnung 36 im Abstand von der Ebene 106, und zwar auf einer dem Düsenkopf 50 abgewandten Seite der Ebene 106 liegt, so daß der durch den Strömungskanal 100 strömende Teilstrom 40 sich beim Durchtritt durch die Fläche 102 mit einem Winkel γ relativ zur Längsachse 74 ausbreitet, welcher kleiner 90°, vorzugsweise kleiner 60° ist, so daß der aus dem Teilstrom 40 gebildete Düsenluftstrom bereits eine Strömungskomponente parallel zur Längsachse 74 aufweist, welche von der Düsen­ spitze 70 weg gerichtet ist.The flow guide wall 92 is expediently formed in such a way that it extends from a plane 106 parallel to the plane 86 with increasing approach to the longitudinal axis 74 of the nozzle tip 70 , so that the passage opening 36 is at a distance from the plane 106 , specifically on a plane the side of the plane 106 facing away from the nozzle head 50 , so that the partial flow 40 flowing through the flow channel 100 spreads through the surface 102 at an angle γ relative to the longitudinal axis 74 , which is less than 90 °, preferably less than 60 °, so that the nozzle air flow formed from the partial flow 40 already has a flow component parallel to the longitudinal axis 74 , which is directed away from the nozzle tip 70 .

Aufgrund der Tatsache, daß der Teilstrom 40 als Düsenluft­ strom wirkt, welcher die Fläche 102 durchsetzt und an der Abreißkante 80 abreißt und somit mit dem Teilbereich 44a des Brennstoffstrahls 44 zwischen der Düsenaustrittsöffnung 66 und der Durchtrittsöffnung 36 in Wechselwirkung tritt, besteht die Möglichkeit, trotz eines durch das Gebläse 34 erzeugten niedrigen Luftdrucks in der Vorkammer 18 von weniger als 0,05 bar, vorzugsweise weniger als 0,03 bar, und eines durch die Brennstoffpumpe 28 erzeugten Öldrucks kleiner 6 bar für Heizöl und kleiner 1 bar für Flugbenzin, eine Zer­ stäubung zu erreichen, welche für eine gute Verbrennung in der Flamme 46 ausreichend ist.Due to the fact that the partial flow 40 acts as a jet air flow, which passes through the surface 102 and tears off at the tear-off edge 80 and thus interacts with the partial area 44 a of the fuel jet 44 between the nozzle exit opening 66 and the passage opening 36 , there is the possibility of despite a low air pressure in the prechamber 18 generated by the blower 34 of less than 0.05 bar, preferably less than 0.03 bar, and an oil pressure generated by the fuel pump 28 less than 6 bar for heating oil and less than 1 bar for aviation gasoline, one To achieve atomization, which is sufficient for good combustion in the flame 46 .

Beispielsweise läßt sich durch die spezielle Ausbildung des Brennluftleitelements 90 in Verbindung mit der Ausbildung der Düsenspitze 70 der für eine ausreichende Zerstäubung erfor­ derliche minimale Öldruck auf weniger als ein Fünftel des Öldrucks verringern, der bei derselben Düse ohne die erfin­ dungsgemäße spezielle Ausbildung der Düse 30 und des Brenn­ luftleitelements 90 für eine ausreichende Zerstäubung erfor­ derlich wäre.For example, the special design of the combustion air guide element 90 in conjunction with the design of the nozzle tip 70 can reduce the minimum oil pressure required for sufficient atomization to less than one fifth of the oil pressure that is present in the same nozzle without the special design of the nozzle 30 and of the combustion air guide 90 for a sufficient atomization would erfor sary.

Ein zweites Ausführungsbeispiel 10' eines erfindungsgemäßen Brenners ist, wie in Fig. 4 dargestellt, insoweit, als die­ jenigen Teile mit denen des ersten Ausführungsbeispiels iden­ tisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hin­ sichtlich der Beschreibung dieser Teile auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.A second embodiment 10 'of a burner according to the invention is, as shown in Fig. 4, insofar as those parts are identical with those of the first embodiment, provided with the same reference numerals, so that visually the description of these parts to the explanations for the first Embodiment can be referred to in full.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist auf einer der Vorkammer 18 zugewandten Seite der Blende 22 noch eine die Düse 30 umschließende Drallkammer 110 vorgesehen, in welche der Brennluftstrom 32 vor Ausbildung der Teilströme 40 und 42 eintritt und aufgrund einer im Abstand r2 von der Längsachse 74 verlaufenden tangentialen Eintrittsrichtung 112 sowie der Umlenkung durch eine Wand 114 der Drallkammer 110 einen Drall erfährt und somit einen Wirbel 116 um die Längsachse 74 bildet, wie in Fig. 5 dargestellt. In contrast to the first exemplary embodiment, a swirl chamber 110 surrounding the nozzle 30 is provided on a side of the orifice 22 facing the pre-chamber 18 , into which the combustion air flow 32 enters before the partial flows 40 and 42 are formed and because of a distance r 2 from the longitudinal axis 74 extending tangential entry direction 112 and the deflection through a wall 114 of the swirl chamber 110 undergoes a swirl and thus forms a vortex 116 about the longitudinal axis 74 , as shown in FIG. 5.

Der Drall, den der Brennluftstrom 32 in der Drallkammer 110 erfährt, läßt sich dabei durch den Drallparameter angeben, welcher sich aus folgender Formel ergibt:
The swirl that the combustion air flow 32 experiences in the swirl chamber 110 can be specified by the swirl parameter, which results from the following formula:

wobei r1 der mittlere Radius des Austritts des Düsenluft­ stroms 40 ist und beispielsweise ungefähr
where r 1 is the average radius of the outlet of the jet air stream 40 and for example approximately

beträgt; r2 der Abstand des einströmenden Brennluftstroms von der Längsachse 74; VG das eintretende Volumen des Brennluft­ stroms 32 ist, A die gesamte Strömungs-Eintrittsfläche der Drallkammer 110, das heißt die Summe der Strömungsquer­ schnitte aller Eintrittsöffnungen, beispielsweise aller Ein­ strömkanäle 118; und VD das Volumen des Düsenluftstroms 40 ist.amounts to; r 2 is the distance of the incoming combustion air flow from the longitudinal axis 74 ; V G is the incoming volume of the combustion air flow 32 , A is the total flow inlet area of the swirl chamber 110 , that is to say the sum of the flow cross sections of all inlet openings, for example all of the inlet channels 118 ; and V D is the volume of the jet air stream 40 .

Bei der in Fig. 5 dargestellten Lösung der Drallkammer 110 weist diese kreiszylindrische Wände 114 auf und beispiels­ weise vier Einströmkanäle 118.In the solution of the swirl chamber 110 shown in FIG. 5, it has circular cylindrical walls 114 and, for example, four inflow channels 118 .

Alternativ dazu ist, wie in Fig. 6 dargestellt, bei einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels die Drallkammer 110' aus einer Vielzahl von Leitwänden 120 gebildet, die um die Längsachse 74 herum angeordnet sind und den eintretenden Brennluftstrom 32 jeweils im Abstand r2 tangential zur Längs­ achse 74 eintreten lassen und den eingetretenen Brennluft­ strom dann zu dem Wirbel 116 umlenken.As an alternative to this, as shown in FIG. 6, in a variant of the second exemplary embodiment, the swirl chamber 110 'is formed from a multiplicity of guide walls 120 which are arranged around the longitudinal axis 74 and the incoming combustion air flow 32 each at a distance r 2 tangential to the longitudinal Allow axis 74 to enter and then redirect the incoming combustion air stream to vortex 116 .

Durch die Drallkammer 110 wird bei dem zweiten Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Brenners die Zerstäubungs­ wirkung des Düsenluftstroms 40 auf den Teilbereich 44a des Brennstoffstrahls 44 noch verstärkt, so daß beispielsweise der Druck des flüssigen, der Düse 30 zugeführten Mediums noch weiter reduziert werden kann und/oder auch der Druck des Brennluftstroms in der Vorkammer 18 weiter reduziert werden kann.By the swirl chamber 110 in the second embodiment of the burner according to the invention, the atomizing effect of the nozzle air flow 40 on the portion 44 a of the fuel jet 44 is further enhanced, so that, for example, the pressure of the liquid medium supplied to the nozzle 30 can be reduced even further and / or the pressure of the combustion air flow in the prechamber 18 can be further reduced.

Claims (32)

1. Brenner für einen ein flüssiges Medium umfassenden Brennstoff, mit einem Düsenstock, der eine Dralldüse zum Erzeugen eines Brennstoff strahls aus dem flüssigen Medium aufweist, mit einer Brennkammer, in welche das aus einer Düsenaustrittsöffnung der Dralldüse aus­ tretende flüssige Medium Eintritt und zusammen mit einem Oxidator aus einem Brennluftstrom verbrennt, mit einer den Brennluftstrom erzeugenden Brennluftzufuhreinrich­ tung und mit einem Brennluftleitelement, welches aus dem Brennluftstrom einen die Düse anströmenden Teilstrom erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennluftleitelement (90) eine im Abstand von einer Stirnseite (72) der Düse (30) verlaufende Strömungsleit­ fläche (96) aufweist, welche sich bis zu einer die Düsenaustrittsöffnung (66) übergreifenden Durchtritts­ öffnung (36) erstreckt und mit der Stirnseite (94) der Düse (30) einen Strömungskanal (100) für den Teilstrom (40) bildet, welcher den Teilstrom (40) als Düsenluft­ strom im wesentlichen bis an die Düsenaustrittsöffnung (66) heranführt, und daß die Düse (30) mit einer nahe der Düsenaustrittsöffnung (66) liegenden Abreißkante (80) versehen ist, welche den Düsenluftstrom (40) nahe der Düsenaustrittsöffnung (66) abreißen und mit dem aus der Düsenaustrittsöffnung (66) austretenden Brennstoff­ strahl (44a) im Sinne einer Zerstäubung wechselwirken läßt. 1. Burner for a fuel comprising a liquid medium, with a nozzle assembly having a swirl nozzle for generating a fuel jet from the liquid medium, with a combustion chamber into which the liquid medium entering from a nozzle outlet opening of the swirl nozzle enters and together with a Oxidizer burns from a combustion air flow, with a combustion air supply device generating the combustion air flow and with a combustion air guide element which generates a partial flow flowing towards the nozzle from the combustion air flow, characterized in that the combustion air guide element ( 90 ) has a distance from an end face ( 72 ) of the nozzle ( 30 ) has a flow guiding surface ( 96 ) which extends to a passage opening ( 36 ) spanning the nozzle outlet opening ( 66 ) and with the end face ( 94 ) of the nozzle ( 30 ) a flow channel ( 100 ) for the partial flow ( 40 ) forms which the partial flow ( 40 ) as a nozzle enluft flow substantially up to the nozzle outlet opening ( 66 ), and that the nozzle ( 30 ) is provided with a tear-off edge ( 80 ) lying near the nozzle outlet opening ( 66 ), which tear off the nozzle air flow ( 40 ) near the nozzle outlet opening ( 66 ) and can interact with the fuel jet ( 44 a) emerging from the nozzle outlet opening ( 66 ) in the sense of atomization. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (100) einen kleinstmöglichen Strömungs­ querschnitt aufweist, welcher im Bereich der Abreißkante (80) liegt.2. Burner according to claim 1, characterized in that the flow channel ( 100 ) has the smallest possible flow cross section, which is in the region of the tear-off edge ( 80 ). 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinstmögliche Strömungsquerschnitt an der Abreißkante (80) vorliegt.3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the smallest possible flow cross-section is present at the tear-off edge ( 80 ). 4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abreißkante (80) einen Rand für den kleinstmöglichen Strömungsquerschnitt bildet.4. Burner according to claim 3, characterized in that the tear-off edge ( 80 ) forms an edge for the smallest possible flow cross-section. 5. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenluftstrom (40) auf einen zwischen der Düsenaustrittsöffnung (66) und der Durch­ trittsöffnung (36) liegenden Teilbereich (44a) des Brenn­ stoffstrahls (44) einwirkt.5. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle air flow ( 40 ) acts on a between the nozzle outlet opening ( 66 ) and the passage opening ( 36 ) lying portion ( 44 a) of the fuel jet ( 44 ). 6. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenstock (24) mit der Dralldüse (30) außerhalb der Brennkammer (14) angeordnet ist.6. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle assembly ( 24 ) with the swirl nozzle ( 30 ) is arranged outside the combustion chamber ( 14 ). 7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennluftleitelement (90) Teil eines die Brennkammer (14) düsenstockseitig abschließenden Elements (22) ist.7. Burner according to claim 6, characterized in that the combustion air guide element ( 90 ) is part of a combustion chamber ( 14 ) on the nozzle end side closing element ( 22 ). 8. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dralldüse (30) bei einem Druck für das flüssige Medium von kleiner als 6 bar arbeitet. 8. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the swirl nozzle ( 30 ) operates at a pressure for the liquid medium of less than 6 bar. 9. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dralldüse (30) eine sich über eine Frontfläche (84) eines Außengehäuses (52) eines Düsenkopfes (50) erhebende Düsenspitze (70) aufweist an welcher die Düsenaustrittsöffnung (66) und die Abreiß­ kante (80) angeordnet sind.9. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the swirl nozzle ( 30 ) over a front surface ( 84 ) of an outer housing ( 52 ) of a nozzle head ( 50 ) rising nozzle tip ( 70 ) on which the nozzle outlet opening ( 66 ) and the tear-off edge ( 80 ) are arranged. 10. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dralldüse (30) eine sich zwischen der Düsenaustrittsöffnung (66) und der Abreiß­ kante (80) erstreckte und die Düsenaustrittsöffnung (66) umgebende Stirnfläche (72) aufweist.10. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the swirl nozzle ( 30 ) extends between the nozzle outlet opening ( 66 ) and the tear-off edge ( 80 ) and the nozzle outlet opening ( 66 ) surrounding the end face ( 72 ). 11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (72) sich im wesentlichen in einer Aus­ trittsebene (86) erstreckt.11. Burner according to claim 10, characterized in that the end face ( 72 ) extends substantially in an exit plane ( 86 ). 12. Brenner nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Durchmesser (D1) der Abreißkante (80) kleiner ist als ungefähr ein fünffaches eines Durch­ messers (d0) der Düsenaustrittsöffnung (66).12. Burner according to claim 10 or 11, characterized in that a diameter (D1) of the tear-off edge ( 80 ) is smaller than approximately five times a diameter (d 0 ) of the nozzle outlet opening ( 66 ). 13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D1) der Abreißkante (80) kleiner ist als das doppelte des Durchmessers (d0) der Düsenaus­ trittsöffnung (66).13. Burner according to claim 12, characterized in that the diameter (D1) of the tear-off edge ( 80 ) is smaller than twice the diameter (d 0 ) of the nozzle opening ( 66 ). 14. Brenner nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenspitze (70) einen Düsen­ spitzenmantel (82) aufweist, welcher sich zwischen der Abreißkante (80) und der Frontfläche (84) erstreckt. 14. Burner according to one of claims 9 to 13, characterized in that the nozzle tip ( 70 ) has a nozzle tip jacket ( 82 ) which extends between the tear-off edge ( 80 ) and the front surface ( 84 ). 15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenspritzenmantel (82) ähnlich einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet ist.15. Burner according to claim 14, characterized in that the nozzle syringe jacket ( 82 ) is formed similar to an outer surface of a truncated cone. 16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Kegelstumpfes einen Halbkegelwinkel von kleiner ungefähr 60° aufweist.16. Burner according to claim 15, characterized in that the outer surface of the truncated cone has a semi-cone angle of less than approximately 60 °. 17. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenaustrittsöffnung (66) eine äußere Öffnung einer Düsenaustrittsbohrung (64) ist.17. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle outlet opening ( 66 ) is an outer opening of a nozzle outlet bore ( 64 ). 18. Brenner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Düsenaustrittsbohrung (64) zwischen einer Drallkammer (54) der Düse (30) und der Düsenaustritts­ öffnung (66) erstreckt.18. Burner according to claim 17, characterized in that the nozzle outlet bore ( 64 ) extends between a swirl chamber ( 54 ) of the nozzle ( 30 ) and the nozzle outlet opening ( 66 ). 19. Brenner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammer (54) über einem Dralleinsatz (58) liegt und sich ausgehend von dem Dralleinsatz (58) kegelförmig zur Düsenaustrittsbohrung (64) hin verjüngt.19. Burner according to claim 18, characterized in that the swirl chamber ( 54 ) lies above a swirl insert ( 58 ) and tapers conically from the swirl insert ( 58 ) towards the nozzle outlet bore ( 64 ). 20. Brenner nach einem der Ansprüche 17 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenaustrittsbohrung (64) eine axiale Länge (L) aufweist, welche kleiner ist als ein dreifaches der axialen Erstreckung (L1) des sich an die Abreißkante (80) anschließenden Düsenspitzenmantels (82). 20. Burner according to one of claims 17 or 19, characterized in that the nozzle outlet bore ( 64 ) has an axial length (L) which is less than three times the axial extent (L 1 ) of the adjoining to the tear-off edge ( 80 ) Nozzle tip sheath ( 82 ). 21. Brenner nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (L) der Düsenaustrittsbohrung (64) kleiner ist als die axiale Länge (L1) des sich an die Abreißkante (80) anschließenden Düsenspitzenmantels (82).21. Burner according to claim 20, characterized in that the axial length (L) of the nozzle outlet bore ( 64 ) is smaller than the axial length (L 1 ) of the nozzle tip jacket ( 82 ) adjoining the tear-off edge ( 80 ). 22. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche (84) des Außenge­ häuses (52) des Düsenkopfes (50) sich verjüngend bis zum Düsenspitzenmantel (82) erstreckt.22. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the front surface ( 84 ) of the outer housing ( 52 ) of the nozzle head ( 50 ) tapers to the nozzle tip jacket ( 82 ). 23. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche (84) näherungsweise konisch auf die Düsenspitze (70) zuläuft.23. Burner according to claim 22, characterized in that the front surface ( 84 ) tapers approximately conically to the nozzle tip ( 70 ). 24. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche (84) ungefähr kugelkappenförmig auf die Düsenspitze (70) zuläuft.24. Burner according to claim 22, characterized in that the front surface ( 84 ) tapers approximately spherical cap on the nozzle tip ( 70 ). 25. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck des Brennluftstroms (32)vor Eintritt in den Strömungskanal (100) kleiner als 0,05 bar ist.25. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the air pressure of the combustion air flow ( 32 ) before entering the flow channel ( 100 ) is less than 0.05 bar. 26. Brenner nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck des Brennluftstroms (32) vor Eintritt in den Strömungskanal (100) kleiner als 0,03 bar ist.26. Burner according to claim 25, characterized in that the air pressure of the combustion air flow ( 32 ) before entering the flow channel ( 100 ) is less than 0.03 bar. 27. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenluftstrom (40) den Strömungskanal (100) mit Drall durchsetzt. 27. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the jet air flow ( 40 ) passes through the flow channel ( 100 ) with swirl. 28. Brenner nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallparameter des Düsenluftstroms (40) größer als 0,3 ist.28. Burner according to claim 27, characterized in that the swirl parameter of the nozzle air flow ( 40 ) is greater than 0.3. 29. Brenner nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallparameter des Düsenluftstroms (40) größer als 1 ist.29. Burner according to claim 28, characterized in that the swirl parameter of the nozzle air flow ( 40 ) is greater than 1. 30. Brenner nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenluftstrom (40) vor seinem Eintritt in den Strömungskanal (100) einer Drallkammer (110) zugeführt wird.30. Burner according to one of claims 27 to 29, characterized in that the jet air stream ( 40 ) is supplied to a swirl chamber ( 110 ) before it enters the flow channel ( 100 ). 31. Brenner nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammer (110) die Dralldüse (30) umgibt.31. Burner according to claim 30, characterized in that the swirl chamber ( 110 ) surrounds the swirl nozzle ( 30 ). 32. Brenner nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammer (110) einen Düsenkopf (50) der Dralldüse (30) umgibt.32. Burner according to claim 31, characterized in that the swirl chamber ( 110 ) surrounds a nozzle head ( 50 ) of the swirl nozzle ( 30 ).
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