DE10024977B4

DE10024977B4 - Burner for a fuel comprising a liquid medium

Info

Publication number: DE10024977B4
Application number: DE2000124977
Authority: DE
Inventors: Zoltán Dipl.-Ing. Faragó; Frank Fraulob; Bernhard Dipl.-Ing. Knapp
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2000-05-19
Filing date: 2000-05-19
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2020-05-20
Also published as: DE10024977A1

Abstract

Brenner für einen ein flüssiges Medium umfassenden Brennstoff, mit einem Düsenstock, der eine Düse zum Erzeugen eines sich in Richtung einer Längsachse ausbreitenden Brennstoffstrahls aus dem flüssigen Medium aufweist, mit einer Brennkammer, in welche das aus einer Düsenaustrittsöffnung der Düse austretende flüssige Medium eintritt und zusammen mit einem Oxidator aus einem Brennluftstrom verbrennt, mit einer den Brennluftstrom erzeugenden Brennluftzufuhreinrichtung und mit einem Brennluftleitelement, welches eine im Abstand von einer Stirnseite der Düse verlaufende und sich bis zu einer die Düsenaustrittsöffnung übergreifenden Durchtrittsöffnung erstreckende Strömungsleitfläche aufweist aus dem Brennluftstrom einen die Düse anströmenden Teilstrom erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine Dralldüse (30) ist, daß sich die Strömungsleitfläche (96) mit zunehmender Annäherung an die Längsachse (74) von der Düsenaustrittsöffnung (70) weg bis zu einer die Düsenaustrittsöffnung (66) übergreifenden Durchtrittsöffnung (36) erstreckt und mit der Stirnseite (94) der Dralldüse (30) einen Strömungskanal (100) für den Teilstrom (40) bildet, welcher den Teilstrom...burner for one a liquid Medium-sized fuel, with a nozzle that has a nozzle for generating one in the direction of a longitudinal axis spreading fuel jet from the liquid medium, with a combustion chamber, in which the from a nozzle outlet opening of the Nozzle escaping liquid medium enters and together with an oxidizer from a combustion air stream burns, with a combustion air flow generating combustion air supply and with a Brennluftleitelement which a spaced from a Front side of the nozzle extending and up to a nozzle outlet opening cross Through opening having extending flow guide from the combustion air flow generated by the nozzle partial flow, characterized characterized in that Nozzle one swirl nozzle (30) is that the flow guide surface (96) with increasing approach to the longitudinal axis (74) from the nozzle exit opening (70) away up to a nozzle outlet opening (66) cross Through opening (36) and with the end face (94) of the swirl nozzle (30) a flow channel (100) for forms the partial flow (40) which divides the partial flow ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen ein flüssiges Medium umfassenden Brennstoff, mit einem Düsenstock, der eine Düse zum Erzeugen eines sich in Richtung einer Längsachse ausbreitenden Brennstoffstrahls aus dem flüssigen Medium aufweist, mit einer Brennkammer, in welche das aus einer Düsenaustrittsöffnung der Düse austretende flüssige Medium eintritt und zusammen mit einem Oxidator aus einem Brennluftstrom verbrennt, mit einer den Brennluftstrom erzeugenden Brennluftzufuhreinrichtung und mit einem Brennluftleitelement, welches eine im Abstand von einer Stirnseite der Düse verlaufende und sich bis zu einer die Düsenaustrittsöffnung übergreifenden Durchtrittsöffnung erstreckende Strömungsleitfläche aufweist aus dem Brennluftstrom einen die Düse anströmenden Teilstrom erzeugt.The The invention relates to a burner for a liquid medium comprehensive fuel, with a nozzle that has a nozzle for generating one in the direction of a longitudinal axis spreading fuel jet from the liquid medium, with a combustion chamber, in which the from a nozzle outlet opening of the Nozzle escaping liquid Medium enters and together with an oxidizer from a combustion air stream burns, with a combustion air flow generating combustion air supply and with a combustion air, which at a distance of one end of the nozzle extending and up to a nozzle outlet opening cross Through opening having extending flow guide from the combustion air flow generates a partial stream flowing to the nozzle.

Der Teilstrom kann dabei ein Bruchteil des Brennluftstroms sein aber auch den gesamten Brennluftstrom umfassen.Of 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 Brennerleistung 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 in the art. With these burners the problem is that yourself Do not reduce the burner output below certain minimum values lets that on the one hand by a minimum necessary diameter of the nozzle outlet opening and on the other hand by a for a sputtering of the liquid Medium in the fuel jet required minimum pressure of the liquid medium are given, wherein in these burners the atomization of the liquid Medium only through the through the swirl nozzle the liquid medium in the fuel jet mediated kinetic energy occurs.

Ein derartiger Brenner ist beispielsweise in der DE 195 01 041 A1 offenbart, wobei bei diesem Brenner im Sinne der Verbesserung der Zündfähigkeit der Teilstrom zwischen der Strömungsleitwand und der Düse möglichst gering gehalten werden soll, um einen minimalen Zündvorgang zu erreichen. Dieser weitgehend unterdrückte Teilstrom kann somit weder an der Kante der Düse abreißen noch mit dem Brennstoffstrahl einer Dralldüse zur Zerstäubung wechselwirken.Such a burner is for example in the DE 195 01 041 A1 discloses, in this burner in the sense of improving the ignitability of the partial flow between the Strömungsleitwand and the nozzle should be kept as low as possible in order to achieve a minimum ignition. This largely suppressed partial flow can thus neither tear off at the edge of the nozzle nor interact with the fuel jet of a swirl nozzle for atomization.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß gegenüber herkömmlichen Brennern bei gleichem Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung der Brenner mit geringerer Leistung betrieben werden kann.Of the Invention is therefore the object of a burner of the generic type to improve so that compared to conventional Burners at the same diameter of the nozzle outlet opening of the Burner can be operated at a lower power.

Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Düse eine Dralldüse ist, daß sich die Strömungsleitfläche mit zunehmender Annäherung an die Längsachse von der Düsenaustrittsöffnung weg bis zu einer die Düsenaustrittsöffnung übergreifenden Durchtrittsöffnung erstreckt und mit der Stirnseite der Dralldüse einen Strömungskanal für den Teilstrom bildet, welcher den Teilstrom als Düsenluftstrom im wesentlichen bis an die Düsenaustrittsöffnung heranführt, und daß die Dralldüse mit einer nahe der Düsenaustrittsöffnung liegenden Abreißkante versehen ist, welche den Düsenluftstrom nahe der Düsenaustrittsöffnung abreißen und mit dem aus der Düsenaustrittsöffnung austretenden Brennstoffstrahl im Sinne einer Zerstäubung wechselwirken läßt.These Task is in a burner of the type described above according to the invention thereby solved, that the Nozzle one swirl nozzle is that yourself the flow guide with increasing approach to the longitudinal axis away from the nozzle exit opening up to a nozzle outlet opening cross Through opening extends and with the end face of the swirl nozzle a flow channel for the Partial flow forms, which the partial flow as a nozzle air flow substantially up to the nozzle outlet opening, and that the swirl nozzle with a near the nozzle exit opening lying tear-off edge is provided, which the nozzle air flow Tear off near the nozzle outlet opening and with the emerging from the nozzle exit opening Fuel jet interacts in the sense of atomization.

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 Brennstoffstrahl 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 Brennstoffstrahl eingebracht werden muß, sondern teilweise auch über den Düsenluftstrom zugeführt wird.Of the Advantage of the invention is solution thus to see that the known from the prior art, the nozzle inflowing partial flow of the combustion air flow will be exploited, the atomization of the liquid medium in the fuel jet by interaction with the fuel jet to support, So that the for the Atomize of the liquid Medium in the fuel jet required kinetic energy not exclusively via the liquid Medium must be introduced into the fuel jet, but partly over the nozzle air flow supplied becomes.

Damit besteht beispielsweise die Möglichkeit, bei vorgegebener 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 0,05bar ausreichen.In order to for example, it is possible to for a given size of the nozzle outlet opening to the previously known solutions the for the atomizing of the liquid Reduce the medium's minimum required pressure in the nozzle, wherein for generating the nozzle air flow from the covered by the combustion air flow Partial flow also not by additional measures an increased pressure must be generated but the usual, through a fan produced pressures, in particular less than 0.05bar 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.In this case, the nozzle air flow on the fuel jet in the sense of atomizing has a particularly favorable effect if the flow channel has a smallest possible cross section, which is in the range of Abreißkante is located.

Dabei trägt die Abreißkante ebenfalls dazu bei, zusammen mit dem kleinstmöglichen Strömungsquerschnitt den Düsenluftstrom zu verwirbeln und hierdurch zur Zerstäubung des Brennstoffstrahls beizutragen.there wears the tear-off edge also to, together with the smallest possible flow cross-section of the nozzle air flow to swirl and thereby atomize the fuel jet contribute.

Ferner ist es günstig, wenn der kleinstmögliche Querschnitt an der Abreißkante vorliegt.Further is it cheap if the smallest possible Cross-section at the tear-off edge is present.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Abreißkante einen Rand für den kleinstmöglichen Strömungsquerschnitt bildet, so daß dadurch unmittelbar durch die Abreißkante der Düsenluftstrom zum Abreißen gebracht werden kann.Especially Cheap it is there when the tear-off edge an edge for the smallest possible Flow area forms, so that by directly through the tear-off edge the nozzle air flow torn off can be.

Hinsichtlich der Einwirkung des Düsenluftstroms auf den Brennstoffstrahl wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.Regarding the action of the nozzle air flow to the fuel jet so far no details have been made.

Als besonders zweckmäßig hat es sich dabei erwiesen, wenn der Düsenluftstrom auf einen zwischen der Düsenaustrittsöffnung und der Durchtrittsöffnung liegenden Teilbereich des Brennstoffstrahls einwirkt und somit bereits unmittelbar nahe im Bereich der Düsenaustrittsöffnung dafür sorgt, daß das gesamte an dieser vorhandene flüssige Medium zerstäubt wird.When particularly useful it turned out, when the nozzle air flow to one between the Nozzle outlet opening and the passage opening lying portion of the fuel jet acts and thus already immediately close in the area of the nozzle exit opening ensures that this entire liquid at this existing Medium atomized becomes.

Dies ist nicht nur für den kontinuierlichen Betrieb des Brenners vorteilhaft, sondern insbesondere auch dann vorteilhaft, 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 Düsenaustrittsöffnung 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 burner advantageous, but in particular also advantageous when switching off the burner takes place and thus a delayed one Pressure drop in the liquid Medium, which leads to adhesion of the liquid medium in the area of Can lead nozzle outlet. Such sticking of the liquid Medium in the region of the nozzle outlet opening is through the nozzle air flow according to the invention avoided.

Hinsichtlich der Anordnung des Düsenstocks relativ zur Brennkammer wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Düsenstock mit der Dralldüse außerhalb der Brennkammer angeordnet ist.Regarding the arrangement of the nozzle block Relative to the combustion chamber were in connection with the previous explanation the individual embodiments no closer Information provided. This is a particularly advantageous embodiment before that nozzle 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 Brennluftleitelement can in all embodiments a separate Element, which only serves to the nozzle air flow to lead accordingly.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch; wenn das Brennluftleitelement Teil eines die Brennkammer düsenstockseitig abschließenden Elements ist, so daß das Brennluftleitelement besonders einfach ausgebildet und bei dem erfindungsgemäßen Brenner vorgesehen werden kann.Especially however, it is advantageous; if the combustion air guide part of a the combustion chamber on the nozzle side final Elements is, so that Brennluftleitelement particularly simple design and the burner according to the invention can be provided.

Besonders günstig ist es dabei, wenn das Brennluftleitelement Teil einer eine Vorkammer von der Brennkammer trennenden Blende ist.Especially Cheap it is when the combustion air duct part of a pre-chamber is from the combustion chamber separating aperture.

Hinsichtlich des Betriebs der Dralldüse wurden im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein den Einsatz des erfindungsgemäßen Brenners besonders begünstigendes Ausführungsbeispiel vor, daß die Dralldüse bei einem Druck für das flüssige Medium von kleiner 6bar arbeitet.Regarding the operation of the swirl nozzle were in connection with the solution according to the invention also no further details made. Thus, the use of the burner according to the invention is particularly evident favoring embodiment before that the swirl nozzle at a pressure for the liquid Medium of less than 6bar works.

Ein derartiger Druck von kleiner 6bar 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 1bar zu betreiben.One Such pressure of less than 6bar is found especially in fuel oil as a liquid medium Use. For example, if the burner is powered by jet fuel, so there is even the possibility the swirl nozzle at a pressure for the liquid Medium of less than 1bar to operate.

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.Regarding the formation of the swirl nozzle themselves were in connection with the previous explanation the individual embodiments no closer Information provided. This is a particularly advantageous embodiment before that the swirl nozzle one over a front surface an outer housing of the nozzle head uplifting nozzle tip has, at which the nozzle outlet opening and the tear-off edge are arranged.

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 of a tearing edge carrying the nozzle tip becomes the tear-off edge especially relieved and moreover the possibility created, the tear-off edge preferably close to the nozzle exit opening lay.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lösung dann, wenn die Dralldüse eine sich zwischen der Düsenaustrittsöffnung und der Abreißkante erstreckende und die Düsenaustrittsöffnung umgebende Stirnfläche aufweist, an deren Außenseite sich die Abreißkante anschließt.The solution according to the invention is particularly advantageous if the swirl nozzle is located between the nozzle outlet opening and the tear-off edge extending and having the nozzle exit opening surrounding end face, on the outside of which the tear-off edge adjoins.

Günstigerweise ist dabei die Stirnfläche so ausgebildet, daß sie sich im wesentlichen in einer Austrittsebene erstreckt.conveniently, is the end face so educated that she extends substantially 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 Düsenaustrittsöffnung.Around the tearing off the nozzle air flow enter particularly close to the nozzle outlet opening to let, it is preferably provided that a diameter of the tear-off edge smaller is as about a 5 times a diameter of the nozzle exit opening.

Noch besser ist es, wenn der Durchmesser der Abreißkante kleiner ist als das doppelte des Durchmessers der Düsenaustrittsöffnung.Yet it is better if the diameter of the tear-off edge is smaller than that twice the diameter of the nozzle exit opening.

Vorzugsweise ist dabei die Abreißkante ringförmig, insbesondere kreisringförmig ausgebildet.Preferably is the tear-off edge ring-shaped, in particular circular educated.

Eine besonders vorteilhafte Wirkung der an der Düsenspitze vorgesehenen Abreißkante ergibt sich dann, wenn die Düsenspitze einen Düsenspitzenmantel aufweist, welcher sich zwischen der Abreißkante und der Frontfläche erstreckt.A results in particularly advantageous effect of the provided on the nozzle tip tear-off Then, if the nozzle tip a nozzle tip sheath which extends between the tear-off edge and the front surface.

Mit einem derartigen Düsenspitzenmantel läßt sich eine besonders wirksame Abreißkante erreichen.With such a nozzle tip sheath let yourself a particularly effective tear-off edge to reach.

Insbesondere ist dies dann möglich, wenn der Düsenspitzenmantel mit einer Längsachse einer Düsenaustrittsbohrung einen geringeren Winkel einschließt als die Frontfläche des Außengehäuses.Especially is this possible then if the nozzle tip sheath with a longitudinal axis a nozzle outlet bore a smaller angle than the front surface of the Outer housing.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Düsenspitzenmantel ähnlich einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes ausgebildet ist, wobei in diesem Fall der Kegelwinkel des Düsenspitzenmantels kleiner ist als der Kegelwinkel der Frontfläche.Especially is appropriate it thereby, if the nozzle tip sheath similar to a lateral surface is formed of a truncated cone, in which case the cone angle of the nozzle tip jacket smaller than the cone angle of the front surface.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Mantelfläche des den Düsenspitzenmantel bildenden Kegelstumpfes einen Halbkegelwinkel aufweist, welcher kleiner als ungefähr 60° ist.Preferably is intended that the lateral surface of the nozzle tip sheath forming truncated cone has a half-cone angle, which less than about 60 ° is.

Hinsichtlich der Führung des aus der Dralldüse austretenden flüssigen Mediums ist es besonders zweckmäßig, wenn die Düsenaustrittsöffnung eine äußere Öffnung einer Düsenaustrittsbohrung ist, da sich durch eine derartige Düsenaustrittsbohrung in besonders einfacher Weise ein Brennstoffstrahl mit großer kinetischer Energie des flüssigen Mediums in diesem erzeugen läßt.Regarding the leadership of the swirl nozzle exiting liquid Medium, it is particularly appropriate if the nozzle exit opening has an outer opening Nozzle outlet bore is, as through such a nozzle outlet bore in particular simply a fuel jet with high kinetic energy of the liquid Medium in this produce.

Besonders günstig ist es, wenn sich die Düsenaustrittsbohrung zwischen einer Drallkammer der Düse und der Düsenaustrittsöffnung erstreckt.Especially Cheap is it when the nozzle exit hole between a swirl chamber of the nozzle and the nozzle exit opening extends.

Vorzugsweise liegt dabei die Drallkammer über einem Dralleinsatz und erstreckt sich ausgehend von dem Dralleinsatz kegelförmig zur Düsenaustrittsbohrung hin, wobei sich dabei die Drallkammer zur Düsenaustrittsbohrung hin verjüngt.Preferably while the swirl chamber is over a swirl insert and extending from the swirl insert conical to the nozzle outlet bore towards, wherein thereby 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.Regarding The dimensioning of the swirl nozzle according to the invention, it has to be particularly proved favorable, if the nozzle exit hole an axial length which is smaller than 3 times the axial extent of the tear-off edge subsequent Nozzle tip sheath is.

Besonders günstig ist es, wenn die axiale Länge der Düsenaustrittsbohrung kleiner ist als die axiale Länge des sich an die Abreißkante anschließenden Düsenspitzenmantels.Especially Cheap is it when the axial length the nozzle outlet bore smaller than the axial length of the tear-off edge subsequent Nozzle tip shroud.

Hinsichtlich der weiteren Ausbildung der Düse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Frontfläche des Außengehäuses des Düsenkopfes sich verjüngend bis zum Düsenspitzenmantel erstreckt, das heißt, daß sich auch die Frontfläche zur Düsenspitze hin verjüngt.Regarding the further formation of the nozzle have not been closer Information provided. Thus, an advantageous embodiment provides that the front surface of the Outer casing of the nozzle head rejuvenating to the nozzle tip sheath extends, that is, that yourself also the front surface towards the nozzle tip rejuvenated.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Frontfläche näherungsweise konisch auf die Düsenspitze zuläuft.Especially Cheap it is there when the front surface approximately conical on the nozzle tip tapers.

Eine alternative hierzu sieht vor, daß die Frontfläche ungefähr kugelkappenförmig auf die Düsenspitze zuläuft.A alternative to this provides that the front surface approximately spherical cap shape the nozzle tip tapers.

Hinsichtlich der weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Brenners, insbesondere des zum Betrieb desselben erforderlichen Luftdrucks im Brennluftstrom, wurden bislang ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So ist es besonders vorteilhaft, wenn der Luftdruck des Brennluftstroms vor Eintritt in den Strömungskanal kleiner als 0,05bar ist. Noch besser ist es, wenn der Luftdruck des Brennluftstroms vor Eintritt in den Strömungskanal kleiner als 0,03bar ist.Regarding the further embodiment of the burner according to the invention, in particular of the same required for operating the same air pressure in the combustion air flow, were so far no closer Information provided. So it is particularly advantageous if the air pressure of the combustion air flow before entry into the flow channel is less than 0.05 bar is. It is even better if the air pressure of the combustion air flow before entering the flow channel is less than 0.03bar.

Prinzipiell ist es ausreichend, wenn der Düsenluftstrom den Strömungskanal radial zur Düsenaustrittsöffnung durchsetzt. Die zerstäubende Wirkung des Düsenluftstroms auf den Brennluftstrahl läßt sich jedoch dann steigern, wenn der Düsenluftstrom den Strömungskanal mit Drall durchsetzt.in principle it is sufficient if the jet of air the flow channel penetrated radially to the nozzle outlet opening. The atomizing Effect of the nozzle air flow on the combustion air jet can be but then increase when the nozzle air flow the flow channel interspersed with spin.

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.Especially Cheap it is when the swirl parameter of the nozzle air flow is greater than 0.3 is even better if the swirl parameter of the nozzle air flow greater than 1 is.

Besonders vorteilhaft läßt sich der Drall des Düsenluftstroms dann erzeugen, wenn dieser vor seinem Eintritt in den Strömungskanal in einer Drallkammer geführt wird.Especially can be advantageous the swirl of the nozzle air flow then generate, if this before its entry into the flow channel guided in a swirl chamber becomes.

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

Um die Führung des Düsenluftstroms vor Eintritt in den Strömungskanal möglichst präzise zu gestalten ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Drallkammer einen Düsenkopf der Dralldüse umgibt.Around the leadership the nozzle air flow before entering the flow channel preferably precise To design is preferably provided that the swirl chamber a nozzle head the swirl nozzle surrounds.

Ferner wird die eingangs genannte Aufgabe durch einen Brenner gemäß den Ansprüchen 33, 34 und 36 gelöst.Further the object mentioned at the outset is achieved by a burner according to claims 33, 34 and 36 solved.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Brenners gemäß Anspruch 34 ist Gegenstand des Anspruchs 35.A advantageous development of the burner according to claim 34 is the subject of claim 35.

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 as well as the graphic representation of some embodiments.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners; 1 a longitudinal section through a first embodiment of a burner according to the invention;

2 einen Schnitt durch einen Düsenkopf einer in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Düse; 2 a section through a nozzle head of a 1 illustrated nozzle according to the invention;

3 eine vergrößerte Darstellung des Schnitts im Bereich A in 1; 3 an enlarged view of the section in the area A in 1 ;

4 einen Schnitt ähnlich 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners; 4 similar to a cut 1 by a second embodiment of a burner according to the invention;

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

6 einen Schnitt ähnlich 5 einer Variante des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners. 6 similar to a cut 5 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 embodiment of as a whole with 10 designated burner includes a burner housing 12 which consists of a combustion chamber 14 enclosing flame tube 16 and one antechamber 18 enclosing support tube 20 is formed, further wherein the antechamber 18 from the combustion chamber 15 through a panel 22 is disconnected.

In der Vorkammer 18 ist ein als Ganzes mit 24 bezeichneter Düsenstock angeordnet, der auf seiner der Blende 22 zugewandten Seite eine Düse 30 trägt, die über den Düsenstock 24 mit von einer Brennstoffpumpe 26 gefördertem flüssigem Brennstoff, vorzugsweise Heizöl gespeist ist.In the antechamber 18 is one as a whole with 24 designated nozzle arranged on his the aperture 22 facing a nozzle 30 carries that over the nozzle 24 with from a fuel pump 26 funded liquid fuel, preferably fuel oil is fed.

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 außenliegende 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.Furthermore, the antechamber 18 still from a combustion air stream 32 interspersed by a blower 34 in the antechamber 18 is promoted and through the aperture 22 for example in the form of various partial streams 40 and 42 passes through, wherein the partial flow 40 through a central passage opening 36 the aperture 22 passes through and the partial flow 42 by a with respect to the central passage opening 36 radially outboard opening 38 , wherein preferably a plurality of around the central passage opening 36 around arranged openings 38 is provided, through which a plurality of partial streams 42 passes.

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 flows 40 and 42 the combustion air flow 32 include an oxidizer for burning one out of the nozzle 30 exiting and the passage opening 36 concentrically penetrating fuel jet 44 at, being in the combustion chamber 14 inside the flame tube 16 a flame 46 formed.

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

Wie in 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 eintritt.As in 2 shown in detail, includes the nozzle 30 a nozzle head 50 which is an outer casing 52 having a swirl chamber 54 encloses the inside of the outer casing 52 above a swirl chamber floor 56 which rises through a surface of a swirl insert 58 the nozzle 30 is formed, in which swirl channels 60 are provided, via which the liquid fuel in the swirl chamber 54 entry.

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 Düsenaustrittsöffnung 66 strömt, aus welcher dann der Brennstoffstrahl 44 austritt, welcher beispielsweise zumindest bei ausreichend hohem Druck des zugeführten flüssigen Mediums im Anschluß an die Düsenaustrittsöffnung zunächst einen rotierenden Filmkuegel 46 bildet, welcher nach einem Zerfallsweg in einzelne Tröpfchen zerfällt.The above the swirl chamber floor 56 uplifting swirl chamber 54 runs inside the outer housing 52 in the form of a tapered cone up to a nozzle inlet opening 62 a nozzle outlet bore 64 over which the liquid medium the swirl chamber 54 leaves and up to a nozzle exit opening 66 flows, from which then the fuel jet 44 exit, which, for example, at least at sufficiently high pressure of the supplied liquid medium following the nozzle outlet opening first a rotating film cone 46 forms, which decays into a disintegration into individual droplets.

Bei der erfindungsgemäßen Düse 30 verläuft die Düsenaustrittsbohrung 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 Düsenaustrittsbohrung 64 bis zu einer ringförmigen und vorzugsweise zur Düsenaustrittsöffnung 66 konzentrischen Abreißkante 80 erstreckt, welche die Stirnfläche 72 außenliegend umschließt.In the nozzle according to the invention 30 the nozzle outlet bore runs 66 at least partially in a nozzle tip 70 which are on their swirl chamber 54 opposite side an end face 72 carries, which around the nozzle exit opening 66 runs around and between the nozzle outlet opening 66 in the radial direction to a longitudinal axis 74 the nozzle outlet bore 64 up to an annular and preferably to the nozzle outlet opening 66 concentric tear-off edge 80 which extends the end face 72 encloses outside.

Ferner weist die Düsenspitze 70 einen sich an die Abreißkante 80 anschließenden Düsenspitzenmantel 82 auf, welcher vorzugsweise koaxial zur Längsachse 74 verläuft und sich von der Stirnfläche 72 in Form einer zur Längsachse 74 der Düsenaustrittsbohrung 64 koaxialen Kegelmantelfläche bis zu einer Frontfläche 84 des Außengehäuses 52 des Düsenkopfes 50 erstreckt.Furthermore, the nozzle tip 70 a to the tear-off 80 adjoining nozzle tip sheath 82 which is preferably coaxial with the longitudinal axis 74 runs and extends from the frontal area 72 in the form of a longitudinal axis 74 the nozzle outlet bore 64 coaxial conical surface up to a front surface 84 of the outer casing 52 of the nozzle head 50 extends.

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

Vorzugsweise liegt die Stirnfläche 72 in einer Ebene 86 und ausgehend von dieser Ebene 86 erstreckt sich der Düsenspitzenmantel 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.Preferably, the end face lies 72 in a plane 86 and starting from this level 86 the nozzle tip sheath extends 82 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 joins, increasing with distance from the plane 86 conically expanded.

Bei der erfindungsgemäßen Düse 30 hat die Düsenaustrittsbohrung 64 in Richtung der Längsachse 74 eine Länge L im Bereich zwischen ungefähr 0,5mm und ungefähr 1mm und einen Durchmesser d₀ der Düsenaustrittsöffnung 66 von weniger als 500μm, wobei der Durchmesser an der engsten Stelle der Düsenaustrittsbohrung 64 ungefähr 100μm bis 300μm beträgt.In the nozzle according to the invention 30 has the nozzle exit hole 64 in the direction of the longitudinal axis 74 a length L in the range between about 0.5 mm and about 1 mm and a diameter d _{0 of} the nozzle exit opening 66 less than 500μm, with the diameter at the narrowest point of the nozzle exit bore 64 is about 100μm to 300μm.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Düse 30 die radiale Ausdehnung der Düsenspitze 70 bezogen auf den Durchmesser 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 Düsenaustrittsöffnung 66 ist oder kleiner.Preferably, in the nozzle according to the invention 30 the radial extent of the nozzle tip 70 based on the diameter d _{0 of} the nozzle outlet opening 66 low. The maximum outer diameter D _{1 of} the end face 72 5 times the diameter d _{0 of} the nozzle exit opening 66 , It is even better if the outer diameter D _{1 of} the end face 72 approximately twice the diameter d _{0 of} the nozzle exit opening 66 is or less.

Der Außendurchmesser D₁ der Stirnfläche 72 entspricht gleichzeitig dem Durchmesser der rotationssymmetrisch zur Längsachse 74 verlaufenden Abreißkante 80.The outer diameter D _{1 of} the end face 72 at the same time corresponds to the diameter of the rotationally symmetrical to the longitudinal axis 74 extending tear-off edge 80 ,

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 according to the invention 30 the extension L _{1 of} the nozzle tip shell 82 from the frontal area 72 to the bottom 88 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 Düsenspitzenmantels 82 parallel zur Längsachse 74 größer oder gleich der Erstreckung L der Düsenaustrittsbohrung 64 in Richtung der Längsachse 74 ist.It is particularly favorable if the extent L _{1 of} the nozzle tip jacket 82 parallel to the longitudinal axis 74 greater than or equal to the extension L of the nozzle outlet bore 64 in the direction of the longitudinal axis 74 is.

Eine besonders bevorzugte Lösung einer erfindungsgemäßen Düse sieht vor, daß der Außendurchmesser D₁ der Stirnfläche 72 kleiner als 1mm 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 1mm.

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 nozzle tip shell 82 forming frustum surface is in the range between 30 and 50 °.

Wie in 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 Stirnseite 94 einen Strömungskanal 100 bildet, welcher den Teilstrom 40 des Brennluftstroms 32 so nahe an die Düsenaustrittsöffnung 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 Durchtrittsöffnung 36 ausbreitet und somit dazu beiträgt, den aus der Düsenaustrittsöffnung 66 austretende Brennstoffstrahl 44 in möglichst kleine Tropfen aufzulösen, das heißt zu zerstäuben.As in 1 and 3 shown is the nozzle head 50 in the area around the nozzle tip 70 a combustion air guide 90 associated, which is a Strömungsleitwand 92 includes, which radially adjacent to the passage opening 36 with the diameter D ₂ coaxial with the longitudinal axis 74 is arranged, a flow guide 96 forms at a distance from one of the front surface 84 and the nozzle tip sheath 82 formed end face 94 runs and with this end face 94 a flow channel 100 forms, which the partial flow 40 the combustion air flow 32 so close to the nozzle exit opening 66 introduce, so that the partial flow 40 represents a nozzle air flow, which already with the sub-area 44a the fuel jet 44 interacts, which is located between the nozzle outlet opening 66 and the passage opening 36 spreads and thus contributes to the from the nozzle outlet opening 66 emerging fuel jet 44 Dissolve in the smallest possible drops, 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 Düsenspitze 70 mit dem Teilbereich 44a des Brennstoffstrahls 44 wechselwirkende Wirbel bildet, die sich dann durch die Durchtrittsöffnung 36 hindurch in Richtung der Brennkammer 14 ausbreiten.Preferably, the flow channel is 100 designed so that the partial flow 40 initially along the front surface 84 of the outer casing 52 in the radial direction to the longitudinal axis 74 the nozzle outlet bore 64 flows inward, then along the nozzle tip jacket 82 flows and finally in the area of the tear-off edge 80 tears off and in front of the face 72 the nozzle tip 70 with the subarea 44a of the fuel jet 44 interacting vortex forms, which then passes through the passage opening 36 through in the direction of the combustion chamber 14 spread.

Besonders günstig ist es dabei, wenn der Strömungskanal 100 einen sich in Ausbreitungsrichtung des Teilstroms 40 verjüngenden Strömungsquerschnitt aufweist, wobei ein kleinstmöglicher Strömungsquerschnitt im Bereich einer zur Längsachse 74 rotationssymmetrisch verlaufenden Fläche 102 liegt, welche sich zwischen der Abreißkante 80 und einem Rand 104 der Durchtrittsöffnung 36 erstreckt.It is particularly advantageous if the flow channel 100 a in the propagation direction of the partial flow 40 having a tapered flow cross-section, wherein a smallest possible flow cross-section in the region of a longitudinal axis 74 rotationally symmetric surface 102 which lies between the tear-off edge 80 and a border 104 the passage opening 36 extends.

Vorzugsweise hat die Fläche 102 eine zur Längsachse 74 rotationssymmetrische, kegelstumpfähnliche Form.Preferably, the surface has 102 one to the longitudinal axis 74 rotationally symmetric, truncated cone-like shape.

Zweckmäßigerweise ist die Strömungsleitwand 92 so ausgebildet, 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 Düsenspitze 70 weg gerichtet ist.Conveniently, the Strömungsleitwand 92 trained so that they move from one to the plane 86 parallel plane 106 with increasing approach to the longitudinal axis 74 from the nozzle tip 70 away, so that the passage opening 36 at a distance from the plane 106 , and on one of the nozzle head 50 opposite side of the plane 106 lies, so that through the flow channel 100 flowing partial flow 40 when passing through the surface 102 with an angle γ relative to the longitudinal axis 74 spreads, which is less than 90 °, preferably less than 60 °, so that from the partial flow 40 formed nozzle air flow already a flow component parallel to the longitudinal axis 74 which of the nozzle tip 70 is directed away.

Aufgrund der Tatsache, daß der Teilstrom 40 als Düsenluftstrom 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 0,05bar, vorzugsweise weniger als 0,03bar, und eines durch die Brennstoffpumpe 28 erzeugten Öldrucks kleiner 6bar für Heizöl und kleiner 1bar für Flugbenzin, eine Zerstäubung zu erreichen, welche für eine gute Verbrennung in der Flamme 46 ausreichend ist.Due to the fact that the partial flow 40 acting as a nozzle air flow, which the area 102 interspersed and at the tear-off edge 80 breaks off and thus with the subarea 44a of the fuel jet 44 between the nozzle outlet opening 66 and the passage opening 36 interacts, there is a possibility, despite a through the blower 34 generated low air pressure in the antechamber 18 less than 0.05 bar, preferably less than 0.03 bar, and one through the fuel pump 28 produced oil pressure less than 6bar for fuel oil and less than 1bar for aviation fuel, to achieve atomization, which for a good combustion in the flame 46 is sufficient.

Beispielsweise läßt sich durch die spezielle Ausbildung des Brennluftleitelements 90 in Verbindung mit der Ausbildung der Düsenspitze 70 der für eine ausreichende Zerstäubung erforderliche minimale Öldruck auf weniger als ein Fünftel des Öldrucks verringern, der bei derselben Düse ohne die erfindungsgemäße spezielle Ausbildung der Düse 30 und des Brennluftleitelements 90 für eine ausreichende Zerstäubung erforderlich wäre.For example, can be through the special design of the combustion air 90 in connection with the formation of the nozzle tip 70 reduce the required for a sufficient atomization minimum oil pressure to less than one fifth of the oil pressure at the same nozzle without the inventive special design of the nozzle 30 and the Brennluftleitelements 90 would be required for adequate atomization.

Ein zweites Ausführungsbeispiel 10' eines erfindungsgemäßen Brenners ist, wie in 4 dargestellt, insoweit, als diejenigen Teile mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich der Beschreibung dieser Teile auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.A second embodiment 10 ' a burner according to the invention is as in 4 shown, insofar as those parts are identical to those of the first embodiment, provided with the same reference numerals, so that with respect to the description of these parts on the comments on the first embodiment, reference may be made 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 5 dargestellt.In contrast to the first embodiment is on one of the antechamber 18 facing side of the aperture 22 another one the nozzle 30 enclosing swirl chamber 110 provided, in which the combustion air flow 32 before the formation of the partial flows 40 and 42 occurs and due to a distance r ₂ from the longitudinal axis 74 extending tangential entry direction 112 as well as the deflection by a wall 114 the swirl chamber 110 undergoes a twist and thus a vortex 116 around the longitudinal axis 74 forms, as in 5 shown.

Der Drall, den der Brennluftstrom 32 in der Drallkammer 110 erfährt, läßt sich dabei durch den Drallparameter angeben, welcher sich aus folgender Formel ergibt:

wobei r₁ der mittlere Radius des Austritts des Düsenluftstroms 40 ist und beispielsweise ungefähr

beträgt; r₂ der Abstand des einströmenden Brennluftstroms von der Längsachse 74; V_G das eintretende Volumen des Brennluftstroms 32 ist, A die gesamte Strömungs-Eintrittsfläche der Drallkammer 110, das heißt die Summe der Strömungsquerschnitte aller Eintrittsöffnungen, beispielsweise aller Einsträmkanäle 118; und V_D das Volumen des Düsenluftstroms 40 ist.The swirl, the combustion air flow 32 in the swirl chamber 110 can be specified by the spin parameter, which results from the following formula:

where r _{1 is} the mean radius of exit of the nozzle airflow 40 is and about, for example

is; r _{2 is} the distance of the inflowing combustion air flow from the longitudinal axis 74 ; V _G the incoming volume of the combustion air flow 32 A is the entire flow entrance surface of the swirl chamber 110 that is the sum of the flow cross sections of all inlet openings, for example all Einsträmkanäle 118 ; and V _{D is} the volume of the nozzle airflow 40 is.

Bei der in 5 dargestellten Lösung der Drallkammer 110 weist diese kreiszylindrische Wände 114 auf und beispielsweise vier Einsträmkanäle 118.At the in 5 shown solution of the swirl chamber 110 has these circular cylindrical walls 114 on and for example four Einsträmkanäle 118 ,

Alternativ dazu ist, wie in 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 Längsachse 74 eintreten lassen und den eingetretenen Brennluftstrom dann zu dem Wirbel 116 umlenken.Alternatively, as in 6 illustrated, in a variant of the second embodiment, the swirl chamber 110 ' from a variety of baffles 120 formed around the longitudinal axis 74 are arranged around and the incoming combustion air flow 32 each at a distance r ₂ tangential to the longitudinal axis 74 let enter and then entered the combustion air flow to the vortex 116 redirect.

Durch die Drallkammer 110 wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brenners die Zerstäubungswirkung 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.Through 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 subarea 44a of the fuel jet 44 even more so that, for example, the pressure of the liquid, the nozzle 30 supplied medium can be further reduced and / or the pressure of the combustion air flow in the antechamber 18 can be further reduced.

Claims

A burner for a fuel comprising a liquid medium, comprising a nozzle assembly having a nozzle for generating a fuel jet propagating in the direction of a longitudinal axis from the liquid medium, having a combustion chamber into which enters the liquid medium emerging from a nozzle exit orifice of the nozzle burns with an oxidizer from a combustion air flow, with a Brennluftzufuhreinrichtung the combustion air flow and with a Brennluftleitelement which extends at a distance from an end face of the nozzle and up to a nozzle outlet opening cross-passage opening extending from the flow of air flow to the nozzle inflowing partial flow , characterized in that the nozzle is a swirl nozzle ( 30 ) is that the flow control surface ( 96 ) with increasing approach to the longitudinal axis ( 74 ) from the nozzle outlet opening ( 70 ) away to a nozzle outlet opening ( 66 ) cross-passage ( 36 ) and with the front side ( 94 ) of the swirl nozzle ( 30 ) a flow channel ( 100 ) for the partial flow ( 40 ) forming the partial flow ( 40 ) as a nozzle air flow substantially up to the nozzle outlet opening ( 66 ) and that the swirl nozzle ( 30 ) with a near the nozzle outlet opening ( 66 ) lying tear-off edge ( 80 ) is provided which the nozzle air flow ( 40 ) near the nozzle exit opening ( 66 ) and with the from the nozzle outlet opening ( 66 ) emerging fuel jet ( 44a ) interacts in the sense of atomization.

Burner according to claim 1, characterized in that the flow channel ( 100 ) has a smallest possible flow cross-section, which in the region of the tear-off edge ( 80 ) lies.

Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the smallest possible flow cross-section at the tear-off edge ( 80 ) is present.

Burner according to Claim 3, characterized in that the tear-off edge ( 80 ) forms an edge for the smallest possible flow cross-section.

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle air flow ( 40 ) to one between the nozzle outlet opening ( 66 ) and the passage opening ( 36 ) ( 44a ) of the fuel jet ( 44 ) acts.

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ( 24 ) with the swirl nozzle ( 30 ) outside the combustion chamber ( 14 ) is arranged.

Burner according to claim 6, characterized in that the combustion air guide element ( 90 ) Part of a combustion chamber ( 14 ) nozzle-end element ( 22 ).

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 6bar.

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the swirl nozzle ( 30 ) one over a front surface ( 84 ) of an outer housing ( 52 ) of a nozzle head ( 50 ) elevating nozzle tip ( 70 ) at which the nozzle outlet opening ( 66 ) and the tear-off edge ( 80 ) are arranged.

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the swirl nozzle ( 30 ) one between the nozzle outlet opening ( 66 ) and the tear-off edge ( 80 ) and the nozzle exit opening ( 66 ) surrounding face ( 72 ) having.

Burner according to claim 10, characterized in that the end face ( 72 ) essentially in an exit plane ( 86 ).

Burner according to claim 10 or 11, characterized in that a diameter (D1) of the tear-off edge ( 80 ) is less than approximately five times a diameter (d _o ) of the nozzle exit opening ( 66 ).

Burner according to claim 12, characterized in that the diameter (D1) of the tear-off edge ( 80 ) is smaller than twice the diameter (d _o ) of the nozzle outlet opening ( 66 ).

Burner according to one of claims 9 to 13, characterized in that the nozzle tip ( 70 ) a nozzle tip sheath ( 82 ), which extends between the tear-off edge ( 80 ) and the front surface ( 84 ).

Burner according to Claim 14, characterized in that the nozzle spray jacket ( 82 ) is formed similar to a lateral surface of a truncated cone.

Burner according to Claim 15, characterized that the lateral surface of the truncated cone has a half-cone angle of less than about 60 °.

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle outlet opening ( 66 ) an outer opening of a nozzle outlet bore ( 64 ).

Burner according to claim 17, characterized in that the nozzle outlet bore ( 64 ) between a swirl chamber ( 54 ) of the nozzle ( 30 ) and the nozzle outlet opening ( 66 ).

Burner according to claim 18, characterized in that the swirl chamber ( 54 ) above a swirl insert ( 58 ) and starting from the swirl insert ( 58 ) conical to the nozzle outlet bore ( 64 ) tapers.

Burner according to one of claims 17 or 19, characterized in that the nozzle outlet bore ( 64 ) has an axial length (L) which is smaller than a threefold of the axial extent (L ₁ ) of the tearing edge ( 80 ) subsequent nozzle tip sheath ( 82 ).

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 tearing edge ( 80 ) subsequent nozzle tip sheath ( 82 ).

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 sheath ( 82 ).

Burner according to claim 22, characterized in that the front surface ( 84 ) approximately conically on the nozzle tip ( 70 ).

Burner according to claim 22, characterized in that the front surface ( 84 ) approximately spherical caps on the nozzle tip ( 70 ).

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 0.05bar.

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 0.03bar.

Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle air flow ( 40 ) the flow channel ( 100 ) interspersed with twist.

Burner according to Claim 27, characterized in that the swirl parameter of the nozzle air flow ( 40 ) is greater than 0.3.

Burner according to Claim 28, characterized in that the swirl parameter of the nozzle air flow ( 40 ) is greater than 1.

Burner according to one of Claims 27 to 29, characterized in that the nozzle air flow ( 40 ) before it enters the flow channel ( 100 ) a swirl chamber ( 110 ) is supplied.

Burner according to claim 30, characterized in that the swirl chamber ( 110 ) the swirl nozzle ( 30 ) surrounds.

Burner according to Claim 31, characterized in that the swirl chamber ( 110 ) a nozzle head ( 50 ) of the swirl nozzle ( 30 ) surrounds.

A burner for a fuel comprising a liquid medium, comprising a nozzle body having a nozzle for generating a fuel jet from the liquid medium, with a combustion chamber into which enters from a nozzle outlet opening of the nozzle liquid medium and together with an oxidizer from a combustion air stream burns, with a combustion air flow generating combustion air supply device and with a Brennluftleitelement which has a spaced from a front side of the nozzle flow guide, which extends up to a nozzle outlet opening cross passage and generates with the front side of the combustion air flow flowing to the nozzle partial flow, characterized in that the nozzle is a swirl nozzle ( 30 ) is that the partial flow ( 40 ) as a nozzle air flow substantially up to the nozzle outlet opening ( 66 ) that the swirl nozzle ( 30 ) with a near the nozzle outlet opening ( 66 ) lying tear-off edge ( 80 ) is provided which the nozzle air flow ( 40 ) near the nozzle exit opening ( 66 ) and with the from the nozzle outlet opening ( 66 ) emerging fuel jet ( 44a ) interacts in the sense of atomization that the swirl nozzle ( 30 ) one between the nozzle outlet opening ( 66 ) and the tear-off edge ( 80 ) and the nozzle exit opening ( 66 ) surrounding face ( 72 ), that the diameter (D1) of the tear-off edge ( 80 ) is smaller than twice the diameter (d _o ) of the nozzle outlet opening ( 66 ).

A burner for a fuel comprising a liquid medium, comprising a nozzle body having a nozzle for generating a fuel jet from the liquid medium, with a combustion chamber into which enters from a nozzle outlet opening of the nozzle liquid medium and together with an oxidizer from a combustion air stream burns, with a combustion air flow generating combustion air supply device and with a Brennluftleitelement which has a spaced-apart from an end face of the nozzle flow guide, which extends up to a nozzle outlet opening cross passage extends and with the end face of the combustion air flow generates a partial flow flowing to the nozzle, characterized in that the nozzle is a swirl nozzle ( 30 ) is that the partial flow ( 40 ) as a nozzle air flow substantially up to the nozzle outlet opening ( 66 ) that the swirl nozzle ( 30 ) with a near the nozzle outlet opening ( 66 ) lying tear-off edge ( 80 ) is provided which the nozzle air flow ( 40 ) near the nozzle exit opening ( 66 ) and with the from the nozzle outlet opening ( 66 ) emerging fuel jet ( 44a ) interacts in the sense of atomization, that the nozzle outlet opening ( 66 ) an outer opening of a nozzle outlet bore ( 64 ), and that the nozzle outlet bore ( 64 ) has an axial length (L) which is smaller than a threefold of the axial extent (L ₁ ) of the tearing edge ( 80 ) subsequent nozzle tip sheath ( 82 ).

Burner according to claim 34, characterized in that the axial length (L) of the nozzle outlet bore ( 64 ) is smaller than the axial length (L ₁ ) of the tearing edge ( 80 ) subsequent nozzle tip sheath ( 82 ).

A burner for a fuel comprising a liquid medium, comprising a nozzle body having a nozzle for generating a fuel jet from the liquid medium, with a combustion chamber into which enters from a nozzle outlet opening of the nozzle liquid medium and together with an oxidizer from a combustion air stream burns, with a combustion air flow generating combustion air supply device and with a Brennluftleitelement which has a spaced from a front side of the nozzle flow guide, which extends up to a nozzle outlet opening cross passage and generates with the front side of the combustion air flow flowing to the nozzle partial flow, characterized in that the nozzle is a swirl nozzle ( 30 ) is that the partial flow ( 40 ) as a nozzle air flow substantially up to the nozzle outlet opening ( 66 ) that the swirl nozzle ( 30 ) with a near the nozzle outlet opening ( 66 ) lying tear-off edge ( 80 ) is provided which the nozzle air flow ( 40 ) near the nozzle exit opening ( 66 ) and with the from the nozzle outlet opening ( 66 ) emerging fuel jet ( 44a ) interacts in the sense of an atomization that the front surface ( 84 ) of the outer housing ( 52 ) of the nozzle head ( 50 ) tapers to the nozzle tip sheath ( 82 ), and that the front surface ( 84 ) approximately conically on the nozzle tip ( 70 ).