DE10164217A1 - Brenner für eine Gebäudeheizanlage - Google Patents

Abstract

Bei einem Brenner (10) für eine mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebene Gebäudeheizanlage, mit einer Brennkammer (12), in die ein mittels eines Ventilators erzeugter und mittels eines feststehenden Drallelements (19) in Rotation um eine Drallachse versetzter Luftstrom eingeleitet wird, in den der die Brennerflamme speisende Brennstoff unter einem gegenüber dem im Luftstrom herrschenden Druck signifikant höheren Druck eingespeist bzw. eingeblasen wird, hat das Drallelement (19) die Form eines Radiallüfterlaufrades mit einer kreisscheibenförmigen Nabenscheibe (32) und einer kreisringförmigen Radscheibe (33) und sich zwischen deren peripheren Randbereichen erstreckenden, um parallel zur zentralen Achse (17) des Rades verlaufende Krümmungsachsen gekrümmten Radschaufeln (34), die radial innen tangential oder unter einem kleinen spitzen Winkel an einen Innenkreis - als Erzeugender einer inneren zylindrischen Hüllfläche (39) der Randschaufeln - anschließen, und radial außen rechtwinklig oder unter einem von 90 DEG nur geringfügig, z. B. um 5 DEG , verschiedenen Winkel, an die äußeren Ränder der Nabenscheibe und der Radscheibe anschließen. Das Drallelement (19) ist fest in ein zylindrisches Gehäuse (22) eingesetzt, wobei das Drallelement von dem mittels des Ventilators erzeugten Luftstrom von radial außen nach innen durchströmt wird. In dem Drallelement ist ein bezüglich dessen zentraler Achse (17) axialsymmetrisches Stellelement (21) angeordnet, durch dessen justierbare ...

Description

• Die Erfindung betrifft einen Brenner für einen mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebene wärmetechnische Anlage, mit einer an einen Abgaskanal angeschlossenen Brennkammer, in die im Betrieb des Brenners zur Sauerstoffzufuhr ein mittels eines Ventilators erzeugbarer und mittels eines feststehenden Drallelements in Rotation um eine Drallachse versetzter Luftstrom eingeleitet wird, in den der die Brennerflamme speisende Brennstoff unter einem gegenüber dem im Luftstrom herrschenden Druck signifikant höheren Druck eingespeist bzw. eingeblasen wird.
• Bei bekannten Brennern dieser Art (Prospekt MEKU-Blaubrand- Mischeinrichtung MB 800) ist als Drallelement eine mit Luftdurchtrittsschlitzen versehene Stauscheibe vorgesehen, die gleichsam den Abschluß eines Zuluftrohres bildet, über das der mittels des Ventilators erzeugte Luftstrom in die Brennkammer eingeleitet wird. In dem Zuluftrohr ist zentral die Brennstoffdüse angeordnet, mittels derer Heizöl durch eine zentrale Öffnung der Stauscheibe hindurch in den Brennraum eingespritzt wird. Radial außerhalb des Zuluftrohres sind am Brennergehäuse in axialsymmetrischer Verteilung bezüglich der zentralen Achse des Brenners Zuluftöffnungen vorgesehen, über die durch Injektionswirkung des Zuluftstromes zusätzliche Luft in die Brennkammer eingeleitet wird. Die Flamme des Brenners brennt innerhalb eines Flammrohres, das einen signifikant größeren Durchmesser hat als das die Einspritzdüse des Brenners enthaltende Zuluftrohr, das durch die Stauscheibe gleichsam abgeschlossen ist. Die Luftdurchlaßschlitze der Stauscheibe sind bezüglich der zentralen Achse radial verlaufend, im wesentlichen sternförmig, angeordnet und haben schräg zu der senkrecht zu der zentralen Achse verlaufenden "Mittelebene" der Stauscheibe Anströmflächen gleicher Neigung bezüglich der Schlitzebene, so daß ein durch einen solchen Schlitz hindurchtretender Teilluftstrom schräg zu dieser umgelenkt wird, so daß stromab von der Stauscheibe eine der Anzahl der Schlitze entsprechende Anzahl von Teilluftströmen entsteht, deren Überlagerung und wechselseitige Störung stromab von der Stauscheibe zu einer Verwirbelung mit einer Drehimpulskomponente um die zentrale Brennerachse führt, wobei jedoch diese Drehimpulskomponente - zunächst - nur dem durch die Stauscheibe geleiteten Luftstrom aufgeprägt wird, sich jedoch auch auf einen Teil des injizierten Zuluftstromes überträgt. Durch die rotatorische Verwirbelung des Brennstoff-Luft-Gemisches soll eine feine Vernebelung des Brennstoffes im Sinne einer möglichst homogenen Verteilung desselben erreicht und eine möglichst quantitative Verbrennung des Brennstoffes erreicht werden.
• Die bei den bekannten Brennern genutzte Art der Verwirbelung ist insofern ineffizient, als nur ein Teil des Luftstromes die Stauscheibe durchströmt und sich ein nennenswerter Drall nur dadurch erzielen läßt, daß die Luft mit relativ hoher Geschwindigkeit durch die Öffnungen der Stauscheibe "gepreßt" wird, was eine entsprechend hohe Ventilatorleistung erfordert.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Brenner der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei vorgegebener Luftförderleistung dem Luft-/Brennstoff-Gemisch, das die Brennerflamme speist, ein signifikant erhöhter Drall aufprägbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
• Durch die hiernach vorgesehene Ausbildung des feststehend angeordneten Drallelements analog zur Form eines Radiallüfterlaufrades, das in ein der Grundform nach zylindrisches Gehäuse eingesetzt und im Betrieb des Brenners von radial außen nach radial innen durchströmt ist, wird der Zuluftstrom quantitativ in Rotation versetzt und diesem ein Drall aufgeprägt, der "stabil" in dem Sinne ist, daß eine wohldefinierte Auslaßcharakteristik des Drallelements gegeben ist, die ihrerseits durch die justierbare Position eines Stellelementes vorgebbar ist, sei es im Sinne einer Flachstrahlcharakteristik, der ein um die Drallachse rotierender und sich im wesentlichen nur radial aufweitender Gasstrom entspricht, sei es im Sinne einer Raumstrahlcharakteristik, der ein sich im wesentlichen in Richtung der Drallachse ausbreitender, ebenfalls rotierender Gasstrom entspricht, je nachdem, was bei vorgegebener Gestaltung der Brennkammer und Anordnung der Wärmetauscherelemente der Heizanlage am günstigsten ist. Durch den gleichsam stabil um die Flamme rotierenden Brennstoff-/Luftstrom wird eine besonders effiziente Art der Verbrennung gewährleistet.
• In der bevorzugten Gestaltung des Brenners gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ist die Einstellung einer extremen Flachstrahlcharakteristik des Drallelements möglich, derart, daß ein überwiegender Teil des in der Brennkammer enthaltenen Gasgemisches in Rotation versetzt werden kann.
• Desweiteren ist in bevorzugter Gestaltung des Brenners eine steuerbare, insbesondere elektrisch ansteuerbare Antriebseinrichtung vorgesehen, mittels derer das Stellelement - vorzugsweise wegkontrolliert - axial hin- und herverschiebbar ist, so daß auch im Betrieb des Brenners die Auslaßcharakteristik des Drallelements veränderbar ist.
• Eine zweckmäßig Art der Betriebssteuerung ist dann z. B. dadurch gegeben, daß für eine Anheizphase eine Flachstrahlcharakteristik des Drallelements eingesteuert wird und, nachdem eine vorgegebene Kesseltemperatur der Heizanlage erreicht ist, zu einer mehr einer Raumstrahlcharakteristik angenäherten Auslaßcharakteristik übergegangen wird. Eine derart gesteuerte Verschiebbarkeit des Stellelements kann zu einer adaptiven - selbsttätigen - Einstellung einer optimalen Auslaßcharakteristik für den Dauerbetrieb genutzt werden, nachdem in einer einleitenden Brennphase eines Heizzyklus die Flachstrahlcharakteristik gewählt worden ist, die, eine übliche Kesselbauweise vorausgesetzt, zu einer Verkürzung des Anheizvorganges nutzbar ist.
• Durch die Merkmale des Anspruchs 4 ist eine konstruktiv besonders einfache Gestaltung des zur Einstellung der Auslaßcharakteristik des Drallelements vorgesehen Stellelements angegeben, die bei vergleichsweise geringem Stellhub Veränderungen der Auslaßcharakteristik zwischen einem extremen Flachstrahl und einem praktisch zylindrisch-rohrförmigem Raumstrahl ermöglicht.
• In bevorzugter Gestaltung ist der Durchmesser D/4 der inneren, die Radschaufeln des Drallelements einhüllenden Zylinderfläche größer als der Durchmesser D/2 der Radscheibenöffnung, so daß gleichsam im Inneren des Drallelements eine "austrittsseitige" Luftleitfläche der Radscheibe verbleibt, die den in Drall versetzten Luftstrom zunächst radial nach innen lenkt, bevor er über die Austrittsöffnung der Radscheibe in die Brennkammer gelangt, wobei in weiter bevorzugter Gestaltung des Drallelements des Brenners vorgesehen ist, daß die Austrittsdüse mit glatter Krümmung an den Öffnungsrand der Radscheibenöffnung anschließt.
• In Kombination hiermit ist es besonders vorteilhaft, wenn das Stellelement einen zylindrisch rohrförmigen austrittsseitigen Endabschnitt hat und mindestens soweit in die Austrittsdüse hinein verschiebbar ist, daß der freie Rand dieses Endabschnitts in der durch den kleinsten Durchmesser der Austrittsdüse markierten Ebene verläuft.
• Bei dieser Gestaltung des Drallelements läßt sich sowohl zur Erzielung einer besonders ausgeprägten Flachstrahlcharakteristik als auch zur Erzielung einer ausgeprägten Raumstrahlcharakteristik der Coanda-Effekt besonders wirkungsvoll ausnutzen.
• Durch die Merkmale der Ansprüche 7 und 8 sind konstruktiv einfache Gestaltungen des Stellelements angegeben, die dessen leichtgängiger Verschiebbarkeit dienen.
• Durch die Merkmale der Ansprüche 9 und 10 ist eine Gestaltung der Antriebseinrichtung angegeben, die sich insbesondere für eine motorisch gesteuerte Verschiebung des Stellelements des Drallauslasses eignet.
• Durch die Merkmale des Anspruchs 11 ist eine hierzu alternative Gestaltung der Antriebseinrichtung angegeben, die sowohl für eine von Hand als auch für eine motorisch gesteuerte Einstellung der Drallelementauslaßcharakteristik geeignet ist, wobei es in beiden Fällen besonders zweckmäßig ist, wenn die jeweilige Antriebseinrichtung selbsthemmend ausgebildet ist.
• Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Brenners ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels und möglicher Abwandlungen desselben anhand der Zeichnung. Es zeigen
• Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners mit einem Drallelement mit einstellbarer Auslaßcharakteristik des die Brennerflamme speisenden Zuluftbrennstoffgemisches in schematisch vereinfachter Längsschnittdarstellung;
• Fig. 2 Einzelheiten des Drallelements des Brenners gemäß Fig. 1 im Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1;
• Fig. 3a bis c je eine schematisch vereinfachte Auslaßcharakteristik des Drallelements des Brenners gemäß Fig. 1 zur Erläuterung seiner Funktion; und
• Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer der Darstellung der Fig. 1 entsprechenden Detaildarstellung.
• In der Fig. 1 ist durch einen insgesamt mit 10 bezeichneten Brenner eine Gebäudeheizanlage repräsentiert, für die im übrigen ein für sich bekannter Aufbau vorausgesetzt sei, d. h. eine Heizanlage, bei der die durch die Flamme 11 des Brenners 10, die in eine Brennkammer 12 eines Kessels hineinschlägt, auf hohem Temperaturniveau erzeugte Wärme mittels nicht dargestellter Wärmetauscher auf ein Wärmetransportmedium, in der Regel Wasser, übertragen wird, mittels dessen die aufgenommene Wärme auf dem für die Raumheizung erforderlichen wesentlich niedrigeren Temperaturniveau zu den einzelnen Heizkörpern transportiert wird.
• Die Brennkammer 12 ist in der Fig. 1 lediglich durch einen Abschnitt der als eben vorausgesetzten Brennkammerwand 13 veranschaulicht, an der eine kreisrunde Wandöffnung 14 angeordnet ist, über die die Brennerflamme 11 in die Brennkammer 12 hineinschlägt.
• Der Brenner 10 umfaßt in koaxialer Anordnung bezüglich seiner senkrecht auf der Öffnungsebene 16 der ebenen Brennkammerwand 13 stehenden zentralen Längsachse 17 eine Einspritzdüse 18 für flüssigen Brennstoff, ein Drallelement 19 sowie ein an diesem axial verschiebbar geführtes Stellelement, die von einem insgesamt mit 22 bezeichneten, der Grundform nach zylindrisch topfförmig ausgebildeten Gehäuse aufgenommen sind. Das Gehäuse 22 schließt mit dem schmalen ringförmigen Stirnrand 23 seines zylindrischen Mantels 24 unmittelbar an die Außenseite der Brennkammerwand 13 an, wobei dieser Stirnrand 23 die Wandöffnung 14 in einem radialen Abstand umgibt.
• An seiner der Brennkammerwandöffnung 14 gegenüberliegenden "Boden"- Seite schließt der zylindrische Mantel 24 des Gehäuses 22 über eine ringscheibenförmige Abschlußwand 26 an einen mit der zentralen Achse 17 des Brenners 10 ebenfalls koaxialen zylindrisch rohrförmigen Anschlußstutzen 27 an, mit dem ein seinerseits rohrförmiger Luftzuführungskanal 28 verbunden ist, über den ein mittels eines nicht dargestellten Ventilators erzeubarer Zuluftstrom, der durch den Pfeil 29/1 repräsentiert ist, zentral in den Gehäuseinnenraum 31 einleitbar ist.
• Das Drallelement 19 hat eine dem Laufrad eines Radialventilators entsprechende Ausbildung. Es umfaßt eine ebene, der Nabenscheibe eines Radialventilatorlaufrades entsprechende Kreisscheibe 32, die - der genannten Analogie wegen - nachfolgend ebenfalls als "Nabenscheibe" bezeichnet wird, sowie eine im wesentlichen kreisringförmige Radscheibe 33 und zwischen der Nabenscheibe 32 und der Radscheibe 33 angeordnete, gewölbte Radschaufeln 34, die mir der Nabenscheibe 32 und der Radscheibe 33 jeweils fest verbunden sind.
• Die Radschaufeln 34 haben - qualitativ - die Form von Zylindermantelsektoren, die senkrecht auf den einander zugewandten - ebenen - parallelen Flächen der Nabenscheibe 32 und der Radscheibe 33 stehen, die in einem Abstand a voneinander angeordnet sind, der bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel etwa 3/8 des Durchmessers der Nabenscheibe 32 bzw. des Außendurchmessers der Radscheibe 33 entspricht, die mit ihrem radial inneren Rand 36 eine der Wandöffnung 14 der Brennkammerwand 13 gegenüberliegende Austrittsöffnung des Drallelements 19 begrenzt, deren Durchmesser D/2 signifikant kleiner ist als der Durchmesser D/3 (Fig. 1) der Brennkammerwandöffnung 14, von der die Radscheibe 33 in einem Abstand a/2 angeordnet ist, der bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel der Hälfte der Differenz (D/3 - D/2) des Durchmesser D/3 der Brennkammerwandöffnung 14 und der Austrittsöffnung 37 der Radscheibe 33 entspricht.
• Die Radschaufeln 34 des Drallelements 19 sind, gesehen in Richtung der zentralen Längsachse 17 des Brenners 10, azimutal äquidistant angeordnet, wobei ihr Winkelabstand α bei dem zur Erläuterung gewählten, speziellen Ausführungsbeispiel einen Wert von 15° hat. Sie erstrecken sich in radialer Richtung zwischen einer äußeren zylindrischen Hüllfläche 38, die die gemeinsame Einhüllende der Nabenscheibe 32 und der Radscheibe 33 ist, und einer radial inneren zylindrischen Hüllfläche 39, deren Durchmesser D/4 mindestens dem Durchmesser D/2 der Austrittsöffnung 37 des Drallelements 19 entspricht, beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel jedoch etwas größer ist als dieser, gleichwohl signifikant kleiner als der Durchmesser D/1 der äußeren zylindrischen Hüllfläche 38.
• Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Durchmesser D/4 der inneren Hüllfäche 39 etwas kleiner als der Mittelwert (D/1 + D/2)/2 des äußeren Radscheibendurchmesser D/1 und des "inneren" Durchmessers D/2 der Radscheibe 33.
• Die Radschaufeln sind gemäß der Querschnittsdarstellung der Fig. 2 so gestaltet, daß sie radial innen "tangential" - glatt - an den die innere zylindrische Hüllfläche 39 repräsentierenden, gestrichelt eingezeichneten Kreis anschließen und daß ihre Krümmungsachsen 41 jeweils senkrecht zu der Nabenscheibe bzw. der Radscheibe verlaufende Mantellinien einer äußeren, in der Fig. 2 durch den äußeren gestrichelten Kreis 42 repräsentierten Zylinderfläche sind, deren Durchmesser D/5 um so viel größer ist als der Außendurchmesser D/1 der Radscheibe, daß die gekrümmten Schaufelflächen rechtwinklig an den äußeren Rand 43 der Nabenscheibe 32 bzw. den äußeren Rand 44 der Radscheibe 33 anschließen.
• Zwischen dem kreisrunden, inneren Rand 36 der Radscheibe 33 und dem damit konzentrischen Rand der Brennkammerwandöffnung 14 vermittelt eine insgesamt mit 46 bezeichnete Austrittsdüse, die, gesehen in der Längsschnittsdarstellung der Fig. 1, rechtwinklig vom Rand 36 der Austrittsöffnung 37 der Radscheibe 33 ausgeht und, sich zur Öffnung 14 der Brennkammerwand 13 hin schalltrichterförmig über einen 90°-Bereich hinweg erweiternd, glatt an den Rand der Öffnung 14 anschließt, d. h. der Krümmungsradius der konvex gekrümmten inneren Mantelfläche 47 der Austrittsdüse 46 entspricht dem Abstand a/2 der Öffnungsebene 16 der Brennkammerwandöffnung 14 von der Radscheibe 33 des Drallelements 19.
• Die räumlichen Dimensionen des Drallelements 19, der Austrittsdüse 46 und des Gehäuses 22 sind dahingehend aufeinander abgestimmt, daß der axiale Abstand a/3 der Nabenscheibe 32 des Drallelements von der ringscheibenförmigen Abschlußwand 26 des Brennergehäuses 22 etwa der Hälfte der gesamten axialen Länge L des zylindrischen Mantels 24 des Gehäuses entspricht, und daß der Innendurchmesser D/6 (Fig. 1) des Gehäuses 22 etwa der Länge L seines Zylindermantels 24 entspricht.
• Das im Inneren des Drallelements 19 angeordnete Stellelement 21, mittels dessen einem über den Zuluftkanal 28 in den Innenraum 31 des Gehäuses 22 eingeleiteten Zuluftstrom 29/1, der das Drallelement von radial außen nach radial innen durchströmt und über die Austrittsdüse 46 in die Brennkammer 12 des Brenners 10 gelangt, eine wählbare Austrittscharakteristik aufprägbar ist, durch die gleichsam die Form der Brennerflamme 11 beeinflußbar ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als kurzes Flanschrohr ausgebildet, das einen von einem rohrförmigen Führungsabschnitt 48 radial nach außen abstehenden Steuerflansch 49 umfaßt, dessen äußerer Rand 51 die radial innere Begrenzung eines Ringspaltes 52 veränderbar einstellbarer effektiver Spaltweite bildet, über den ein durch das Drallelement 19 in Rotation versetzter Zuluftstrom in die Austrittsdüse 46 überströmen und durch diese in die Brennkammer eintreten kann.
• Das Stellelement 21 ist mit seinem rohrförmigen Führungsabschnitt 48 in einem von der Innenseite der Nabenscheibe 32 abstehenden Führungsrohr 53 axial verschiebbar geführt, wobei die axialen Ausdehnungen des Führungsrohres 53 und des rohrförmigen Führungsabschnittes 48 des Stellelements 21 so aufeinander abgestimmt sind, daß auch in der von der Nabenscheibe 32 am weitesten entfernten Position des Steuerflansches 49 des Stellelements 21, die minimalen Betrag des lichten Querschnitts des Ringspaltes 52 entspricht, noch positive Überlappung der Führungsflächen des Führungsrohres 53 sowie des rohrförmigen Führungsabschnitts 48 des Stellelements 21 gegeben ist.
• Durch das Führungsrohr 53 und den aus diesem mehr oder weniger weit herausragenden Führungsabschnitt 48 des Stellelements 21 ist die gleichsam radial innere Begrenzung einer außenseitig gleichsam durch die innere Einhüllende 39 der Radschaufeln 34 radial außen begrenzten ringzylindrischen Drallkammer 54 des Drallelements 19 gebildet, aus der ein rotierender Luftstrom über den Ringspalt 52 in den zentralen Bereich des Drallelements und der Austrittsdüse 46 überströmen kann, in den mittels der Einspritzdüse 18 der Brennstoff in den Luftstrom eingespritzt wird.
• Die in der Fig. 1 dargestellte Endstellung des Stellelements entspricht einer größten Weite des durch den äußeren Rand 51 des Steuerflansches 49 und den inneren Rand 36 der Radscheibe 33 begrenzten Luftspaltes 52 und demgemäß einem maximalen Wert des freigegebenen Überströmquerschnitts. Hieraus resultiert bei vorgegebenem Luftvolumenstrom ein minimaler Wert der Strömungsgeschwindigkeit, mit der der Zuluftstrom den Ringspalt 52 durchströmt. Damit verknüpft ist eine flache, angenähert scheibenförmige Austrittscharakteristik des Drallelements 23 und seiner Austrittsdüse, da sich der rotierende Luftstrom aufgrund des Coanda-Effekts, dem glatt gewölbten Profil der Austrittsdüse 46 folgend, entsprechend dem Strömungspfleilabschnitt 29/2 gleichsam an die Brennkammerwand anlegen kann. Es entsteht eine radial weit aufgefächerte, angenähert kreisscheibenförmige Flammenfront wie schematisch vereinfacht in der Fig. 3a dargestellt.
• In der zu der erläuterten Endstellung alternativen Endstellung des Stellelements 21, die einer geringsten Weite des ringförmigen Überströmspalts 52 und demgemäß einem maximalen Wert der Strömungsgeschwindigkeit des durch den Spalt 52 strömenden Zuluftstromes entspricht, ergibt sich, da der Coanda-Effekt wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeit nicht zum Tragen kommen kann, ein gebündelter Raumstrahl 29/3, der zu einer weit in die Brennkammer 12 hineinreichenden, säulenförmigen Flammenfront führt, wie schematisch vereinfacht in der Fig. 3b veranschaulicht.
• In Zwischenstellungen des Stellelements 21 kann sich, mehr oder weniger ausgeprägt, eine kegel- oder glockenmantelförmige Verteilung des rotierenden Brennstoff-Luftgemisches ergeben, wie schematisch vereinfacht in der Fig. 3c dargestellt. Das bei dieser Art der Führung des Gasstromes sich ergebende Strömungsprofil 29/4 führt zu einer besonders großen "Grenzschicht"- Oberfläche des Raumbereiches, in dem der Gasstrom rotiert, was den im Grenzschichtbereich stattfindenden Verbrennungsvorgang fördert. Hierbei ist es besonders günstig, wenn der Öffnungswinkel des kegelförmigen Bereiches, innerhalb dessen die Einspritzdüse den Brennstoff in den Mischbereich einspritzt, und der Öffnungswinkel des kegelmantelförmigen Raubereiches, in dem die Zuluft rotiert, mindestens annähernd übereinstimmen.
• Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Fig. 1 in konstruktiver Hinsicht dadurch, daß anstelle eines scheibenförmigen Steuerflansches eine in axialer Richtung weiter ausgedehnte rohrförmige Steuerstufe 57 vorgesehen ist, und daß die Austrittsdüse 46/1des Drallelements 19/1 sowohl an den Rand der Brennkammerwandöffnung 14 als auch an den Rand 36/1 der Austrittsöffnung 37/1 der Radscheibe 33/1 des Drallelements 1911 mit glatter Krümmung anschließt, wobei in den alternativen Endstellungen des zweistufigen Stellelements 21/1 der freie Stirnrand 58 der rohrförmigen Steuerstufe 57 zum einen etwa in Höhe der Austrittsöffnung 37/1 der Radscheibe 33/1 und zum anderen etwa in Höhe der engsten Einschnürung 59 - der "Taille" - der Austrittsdüse 46/1 angeordnet ist.
• Bei der Gestaltung des Brenners 10/1 gemäß Fig. 4 lassen sich noch extremere Ausprägungen der Flächenstrahlauslaßcharakteristik und der Raumstrahlauslaßcharakteristik des Drallelements 19/1 erzielen.
• Zur Erläuterung möglicher Gestaltungen einer Antriebseinrichtung, mittels derer Stellelemente 21 oder 21/1 wie anhand der Fig. 1 und 4 erläutert, zur Einstellung erwünschter Auslaßcharakteristiken des Drallements 19 bzw. 19/1 des jeweiligen Brenners in Richtung dessen zentraler Längsachse 17 vor- und zurückverschiebbar sind, sei nunmehr wieder auf die Fig. 1 Bezug genommen.
• Bei dem Brenner 10 gemäß Fig. 1 ist als Antriebseinrichtung zur axialen Verschiebung des Stellelements 21 ein insgesamt mit 60 bezeichneter, selbsthemmend ausgebildeter Schneckentrieb vorgesehen, der eine mittels eines Elektromotors 61 gesteuert in alternativen Drehrichtungen antreibbare Schnecke 62 und ein mit dieser in kämmendem Eingriff stehendes, sektorförmiges Schneckenrad 63 umfaßt, dessen Drehachse 64 senkrecht zu einer die zentrale Längsachse 17 des Brenners enthaltende Radialebene, gemäß der Darstellung die Zeichenebene, verläuft.
• Mit dem Schneckenrad 63 ist ein radial in den Zuluftkanal 28 hineinragender Schwenkhebel 66 fest verbunden, dessen inneres Ende als zweischenklige Gabel ausgebildet ist, deren Gabelschenkel 67/1 und 67/2 an "axial" einander gegenüberliegenden Seiten eines quer zur zentralen Längsachse 17 des Brenners verlaufenden kurzen Ankerbügels 68 gleitfähig formschlüssig abgestützt sind, der am Ende eines schlanken, als Rundstab ausgebildeten Koppelstabes 69 angeordnet ist, der über ein sternförmiges Brückenelement 71 sowie sich zwischen diesem und dem Stellelement 21 erstreckende Führungsstäbe 72 verschiebefest mit dem Stellelement 21 verbunden ist. Der Koppelstab 69 ist als schlanker Rundstab ausgebildet, der in einem zentral in dem Zuluftkanal 28 angeordneten, kurzen Führungsrohr 73, das über radiale Streben 74 in dem Zuluftkanal gehalten ist, gleitend verschiebbar geführt ist.
• Die den Koppelstab 69, das Führungsrohr 72 und dessen Stützstreben 74 sowie das Brückenelement 71 und die Führungsstäbe 72, die durch Öffnungen komplementären lichten Querschnitts der Nabenscheibe 32 des Drallelements 19 hindurchtreten, umfassende Führungsanordnung ist 3-zählig axial symmetrisch bezüglich der zentralen Längsachse 17 des Brenners 10 ausgebildet.
• Durch den in axialer Richtung gemessen großen Abstand des Führungsrohres 73 von den Führungsbohrungen 76 der Nabenscheibe 32, in denen die Führungsstäbe 72 gleitend verschiebbar geführt sind, wird eine leichtgängige stabile Führung des Stellelements 21 gewährleistet, die Momente, die bei einem Schwenken des Wenkhebels 66 auftreten, ohne weiteres auffängt.
• Alternativ zu dem "außeraxial" angeordneten Schnecketrieb 60 kann auch ein mit der zentralen Achse 17 koaxialer - nicht dargestellter - Spindeltrieb vorgesehen sein, der eine mit einem Gewinde - Endabschnitt des Koppelstabes in kämmendem Eingriff stehende Spindel umfaßt, die mittels eines "koaxialen" Antriebsmotors rotatorisch antreibbar ist und gegen axiale Verrückungen gesichert ist. In diesem Falle ist eine Anordnung des Spindeltriebes dahingehend zweckmäßig, daß dieser sich außerhalb eines gekrümmten Bereiches des Zuluftkanals befindet, aus dem der Gewindeabschnitt des Koppelstabes "axial" herausragt.

Claims (12)

1. Brenner für eine mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebene wärmetechnische Anlage, insbesondere eine Gebäudeheizanlage, mit einer an einen Abgaskanal angeschlossenen Brennkammer (12), in die im Betrieb des Brenners zur Sauerstoffzufuhr ein mittels eines Ventilators erzeugter und mittels eines feststehenden Drallelements (19; 19/1) in Rotation um eine Drallachse versetzter Luftstrom eingeleitet wird, in den der die Brennerflamme speisende Brennstoff unter einem gegenüber dem im Luftstrom herrschenden Druck signifikant höheren Druck eingespeist bzw. eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallelement (19; 19/1) die Form eines Radiallüfterlaufrades mit einer kreisscheibenförmigen Nabenscheibe (32) und einer kreisringförmigen Radscheibe (33) und sich zwischen deren peripheren Randbereichen erstreckenden, um parallel zur zentralen Achse (17) des Rades verlaufende Krümmungsachsen gekrümmten Radschaufeln (34) hat, die radial innen tangential oder unter einem kleinen spitzen Winkel an einen Innenkreis - als Erzeugender einer inneren zylindrischen Hüllfläche (39) der Radschaufeln - anschließen, und radial außen rechtwinklig oder unter einem von 90° nur geringfügig, z. B. um 5°, verschiedenen Winkel, an die äußeren Ränder der Nabenscheibe und der Radscheibe anschließen, daß das Drallelement (19; 19/1) fest in ein der Grundform nach zylindrisches Gehäuse (22) eingesetzt ist, dessen Gehäusemantel (24) das Luftleitelement koaxial umgibt, wobei das Drallelement von dem mittels des Ventilators erzeugten Luftstrom von radial außen nach innen durchströmt wird, und daß in dem Drallelement ein bezüglich dessen zentraler Achse (17) axialsymmetrisches, vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildetes Stellelement (21; 21 /1) angeordnet ist, durch dessen justierbare Position der Überströmquerschnitt eines Ringspaltes (52), über den der durch das Luftleitelement in Rotation versetzte Zuluftstrom in die Brennkammer (12) überströmt, derart einstellbar ist, daß die Auslaßcharakteristik des Drallelements (19; 19/1) zwischen einer Flachstrahlcharakteristik, der ein um die Drallachse des Luftleitelements rotierender und sich im wesentlichen nur radial aufweitender Luftstrom entspricht, und einer Raumstrahlcharakteristik, der ein ebenfalls um die Drallachse des Luftleitelements rotierender, sich im wesentlichen in deren Richtung ausbreitender und radial nur geringfügig aufweitender Luftstrom entspricht, definiert vorgebbar ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Öffnungsrand der Radscheibe des Luftleitelements und einer mit diesem konzentrischen Rand einer Öffnung (14) größeren Durchmessers einer Querbegrenzungswand (13) der Brennkammer (12) eine Austrittsdüse (46; 58) angeordnet ist, die sich zwischen dem Radscheibenöffnungsrand (36) und dem Eintrittsöffnungsrand der Brennkammer schalltrichterförmig erweitert und glatt an mindestens den die Eintrittsöffnung berandenden Querwandbereich der Bennkammer und, vorzugsweise auch glatt an den Rand (36; 36/1) der Austrittsöffnung (37; 37/1) der Radscheibe (33; 33/1) anschließt.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine steuerbare, vorzugsweise elektrisch ansteuerbare Antriebseinrichtung (60) vorgesehen ist, mittels derer das Stellelement (21; 21/1) axial verschiebbar ist.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die Brennstoffzufuhr vorgesehene Einspritz- bzw. Einblasdüse (18) im Zentrum der Nabenscheibe (32) - koaxial mit der Drallachse des Luftleitelements - angeordnet ist, und daß das Stellelement (21; 21/1) rohrförmig oder gestuft rohrförmig ausgebildet und mit einem Führungsabschnitt (48) an einem von der Nabenscheibe nach innen abstehenden Führungsrohr (53) verschiebbar geführt ist.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D/4) der inneren, die Radschaufeln (34) des Drallelements (19; 19/1) einhüllenden Zylinderfläche (39) größer ist als der Durchmesser (D/2) der Austrittsöffnung (37) der Radscheibe (33; 33/1) des Drallelements (19; 19/1).

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (19/1) eine rohrförmige Steuerstufe (57) hat und mindestens so weit in die Austrittsdüse (46; 46/1) hinein verschiebbar ist, daß der freie Rand (58) der Steuerstufe (57) in der durch den kleinsten Durchmesser der Austrittsdüse markierten Ebene verläuft.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellelement (21; 21/1) mit stabförmigen, durch Öffnungen (76) der Nabenscheibe (32) hindurchtretenden Führungselementen (72) versehen ist, die bezüglich der zentralen Drallachse (17) des Drallelements (19; 19/1) axialsymmetrisch gruppiert und an der dem Stellelement abgewandten Seite der Nabenscheibe durch ein sternförmiges Brückenelement (71) fest miteinander verbunden sind, an dem zentral ein Koppelelement (69) befestigt ist, das mittels der Antriebseinrichtung axial hin- und herverschiebbar ist.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuluftkanal, über den der Luftstrom dem Drallelement zugeordnet wird, koaxial mit dessen zentraler Achse (17) angeordnet ist, und daß das Koppelelement (69) als starrer Stab, vorzugsweise als Rundstab ausgebildet ist, der in einem schlanken Führungsrohr (73) komplementären lichten Querschnitts geführt verschiebbar ist, das über axialsymmetrisch bezüglich der zentralen Achse angeordnete, schlanke radiale Streben (74) in dem Zuluftkanal (28) fest angeordnet ist, wobei die Antriebseinrichtung (60) an einem Eingriffselement (68) des Koppelelements eingreift, das, vom Brenner aus gesehen, jenseits des schlanken Führungsrohres (73) angeordnet ist.

9. Brenner nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellantrieb ein Spindeltrieb vorgesehen ist, der eine rotatorisch in alternativen Drehrichtungen antreibbare, gegen axiale Verrückungen gesicherte Spindel hat, die mit einem Innengewinde des stabförmigen Koppelelements in kämmendem Eingriff steht.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt des Koppelelements an einem aus einem gekrümmten Bereich des Zuluftkanals herausragenden Endabschnitt des Koppelelements angeordnet ist.

11. Brenner nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstange mindestens einen quer zu ihrer Längsachse verlaufenden Ankerbügel (68) hat, der in gleitfähig formschlüssigem Eingriff mit einer Gabel (67/1; 67/2) steht, die am freien Ende eines Schwenkhebels (66) angeordnet ist, der um eine rechtwinklig zur zentralen Führungsachse verlaufende, gehäusefeste Achse (64) schwenkbar und mittels eines Motors (61) oder von Hand gesteuert in alternativen Schwenkrichtungen antreibbar und in definierter Schwenkposition festlegbar ist.

12. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verschiebung des Stellelements vorgesehene Antriebseinrichtung selbsthemmend ausgebildet ist.