DE102009057120A1

DE102009057120A1 - Mixing device for atomizing burner, is provided with cup-shaped baffle arrangement that is so divided that primary swirled air flow through slit and circular openings effect on outer surface of baffle plate supplied air power

Info

Publication number: DE102009057120A1
Application number: DE102009057120A
Authority: DE
Inventors: Bernd Meyer; Nichole Schroeter
Original assignee: Scheer Heizsysteme & Produktionstechnik GmbH
Current assignee: Scheer Heizsysteme & Produktionstechnik GmbH
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-06-09

Abstract

The mixing device is provided with a cup-shaped baffle arrangement that is so divided that a primary swirled air flow through the slit and circular openings effect on the outer surface of the baffle plate (12) supplied air power by oxygen enrichment. The outer surface of the vane is arranged over the entire circumference.

Description

Hintergrundbackground

Die Verbrennungstechnik befasst sich mit einer kontrollierten Verbrennung und hat bezüglich der Verhüttung von Metallen, der Zubereitung von Nahrungsmitteln, der Beheizung von Gebäuden sowie des Einsatzes von Verbrennungskraftmaschinen hinsichtlich der umweltfreundlichen und energieeffizienten Weiterentwicklung dieser Technologien ein großes Zukunftspotential. Hinzu kommt, dass die Entwicklung im Bereich der optimalen Wärmeausnutzung beispielsweise durch fortschrittliche Isolations- und Dammmaterialien sowie der wachsende Einsatz von Brennwerttechnik die geforderten Bedingungen an die moderne Brennertechnik stark beeinflussen. Somit gewinnen neue Technologien unter Berücksichtigung einer kundenorientierten Produktgestaltung hinsichtlich der Entwicklung von kompakten Bauformen und mobilen Anlagen im kleinen Leistungsbereich eine große Bedeutung. Für die Umwandlung chemischer Energie in Wärmeenergie werden je nach Einsatzgebiet technische Brenner verwendet, die mittels unterschiedlicher Konstruktionsmerkmale besonderen Anforderungen durch die Variation der Verbrennungsgeschwindigkeit, der Flammenform und der Flammenlänge angepasst werden können. Moderne Brenner werden heutzutage mit einer Abgasrückführung zur Verringerung der Stickoxide und zur Flammenstabilisierung betrieben, jedoch liegt der großflächige Einsatz noch aus Kostengründen überwiegend bei dem Betrieb von sogenannten Gelbbrennern. Da die chemischen Prozesse in der Verbrennungstechnik nur schwer beeinflussbar sind, ist eine Optimierung von Brennersystemen anhand der konstruktiven Umgestaltung von einzelnen Baugruppen wie der Mischeinrichtung zielführend.Combustion technology deals with controlled combustion and has great future potential with regard to the smelting of metals, the preparation of food, the heating of buildings and the use of internal combustion engines with regard to the environmentally friendly and energy-efficient development of these technologies. In addition, the development in the field of optimal heat utilization, for example through advanced insulation and dam materials, as well as the growing use of condensing technology, strongly influence the required conditions for modern burner technology. Thus, taking into account customer-oriented product design, new technologies are gaining in importance with regard to the development of compact designs and mobile systems in the small power range. Depending on the field of application, technical burners are used for the conversion of chemical energy into thermal energy, which can be adapted by means of different design features to special requirements by varying the combustion speed, the flame shape and the flame length. Modern burners are now operated with an exhaust gas recirculation to reduce nitrogen oxides and for flame stabilization, but the large-scale use is still mainly for cost reasons in the operation of so-called yellow burners. Since the chemical processes in the combustion technology are difficult to influence, an optimization of burner systems based on the structural transformation of individual modules such as the mixing device is expedient.

Bei einer Verbrennung findet eine Reihe von chemischen Reaktionen statt, die als Reduktions-Oxidations-Reaktionen bezeichnet werden. Diese Gruppe der Reaktionen beinhaltet sowohl langsame (Rosten von Stahl) als auch schnelle Reaktionen (Explosionen). Bei typischen Verbrennungsvorgängen wird Wärme und Licht in Form einer Flamme freigesetzt, deren eigentliche leuchtende Flammenfront eine dünne Schicht ist, in der ein Großteil der Reaktionen abläuft (Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid). Innerhalb der Flammenfront kommt es zu einem sprunghaften Temperaturanstieg und somit zur raschen Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit. Da die Oxidation von Kohlenmonoxid eine sehr langsame Reaktion ist und auch außerhalb der Flammenfront stattfindet, kommt es erst weit hinter der Flammenfront zur vollständigen Umwandlung von Kohlendioxid.Combustion involves a series of chemical reactions called reduction-oxidation reactions. This group of reactions involves both slow (rusting of steel) and fast reactions (explosions). In typical combustion processes, heat and light are released in the form of a flame whose actual luminous flame front is a thin layer in which most of the reactions take place (carbon monoxide to carbon dioxide). Within the flame front, there is a sudden increase in temperature and thus a rapid increase in the reaction rate. Since the oxidation of carbon monoxide is a very slow reaction and also takes place outside the flame front, it is only far behind the flame front that complete conversion of carbon dioxide takes place.

Das Flammenbild einer Verbrennung wird stark von den Bedingungen des Strömungsfeldes beeinflusst, so dass bei laminaren Strömungen eine Flamme mit gleichförmiger Hülle gebildet wird und es bei turbulenter Strömung zu Abrissen einzelner Flammenwirbel kommt, bei der sich die Hülle beginnt, unregelmäßig zu falten. Somit kommt es bei hochturbulenten Strömungen aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit zur Bildung extrem kleiner Wirbelstrukturen, die mit bloßem Auge nicht mehr erkennbar sind und trotz der schnellen und unterschiedlichen Verbrennungsvorgänge einer laminaren Flamme ähneln. Die Vorraussetzung für die Zündfähigkeit ist das Brennstoff-Luft-Verhältnis, die Zündtemperatur und die Art der Mischung, wobei die Geschwindigkeit der Gemischbildung ausschlaggebend für die Flammenlänge und Strahleigenschaft ist.The flame image of a combustion is strongly influenced by the conditions of the flow field, so that with laminar flows a flame with a uniform envelope is formed and with turbulent flow tears off of individual flame vortexes, with which the envelope begins to fold irregularly. Thus, in highly turbulent flows, due to the high flow velocity, extremely small vortex structures are formed which are no longer discernible to the naked eye and resemble a laminar flame despite the rapid and varied combustion processes. The prerequisite for ignitability is the fuel-to-air ratio, the ignition temperature, and the nature of the mixture, with the rate of mixture formation being critical to flame length and jet performance.

Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flammenfront ist neben der Temperatur und der Strömungsform von der Gaszusammensetzung sowie vom Gas-Luftgemisch abhängig und ist der wichtigste Parameter für die Beschreibung der Flammenstabilität bei turbulenten Bedingungen. Sie wird bestimmt durch die Gleichgewichtbedingung zwischen der Strömungs- und der Flammengeschwindigkeit. Die Flammenfront entsteht an der Grenze zwischen den Brennstoffpartikeln und der Verbrennungsluft. Somit lässt sich daraus schließen, dass bei einer turbulenten Strömung die Grenzflächen aufgrund der intensiven Vermischung deutlich größer sind und dadurch eine kleinere Brennkammer für eine vollständige Verbrennung benötigt wird.The propagation velocity of the flame front depends not only on the temperature and the flow shape of the gas composition and the gas-air mixture and is the most important parameter for describing the flame stability under turbulent conditions. It is determined by the equilibrium condition between the flow velocity and the flame velocity. The flame front is created at the boundary between the fuel particles and the combustion air. Thus, it can be concluded that in a turbulent flow, the interfaces are much larger due to the intensive mixing and thus a smaller combustion chamber for complete combustion is needed.

Die Aufgabe bei der Entwicklung von Brennern besteht im Wesentlichen darin, für einen Brenner die Flammenstabilität im gewünschten Bereich sicherzustellen, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung in den Bauteilen der Brenner zu gewährleisten und letztendlich durch thermische Spannungen hervorgerufene Werkstoffzerstörungen zu vermeiden. Die Aufgaben einer Weiterentwicklung bestehen darüber hinaus darin, die beschriebene Flammenstabilität bei einer deutlich verkürzten Flammenfront zu erreichen und somit einen Brenner mit niedrigem Wärme-Leistungsbereich für den Einsatz in kompakten, kleinen Brennkammern zu schaffen, der es durch seinen Aufbau ermöglicht, eine nahezu vollständige Verbrennung mit niedrigen Emissionswerten und einer energieeffizienten Betriebsweise zu erzielen.The task in the development of burners is essentially to ensure the flame stability in the desired range for a burner, in order to ensure a uniform heat distribution in the components of the burner and ultimately to avoid material destruction caused by thermal stresses. The tasks of a further development are moreover to achieve the described flame stability with a significantly shortened flame front and thus to provide a burner with low heat output range for use in compact, small combustion chambers, which makes it possible by its construction, a nearly complete combustion with low emissions and energy-efficient operation.

Stand der TechnikState of the art

Es sind verschiedene Verfahren aus der Brennertechnik bekannt, die durch unterschiedliche Bauformen eine möglichst vollständige Verbrennung mit geringen Emissionswerten anstreben und durch gezielte Maßnahmen eine Stabilisierung der Flamme bewirken. Jedoch existiert kein Verfahren, bei dem die technologischen Vorteile sich auf die Bildung einer stabilen und kurzen Flamme für den Einsatz in kleinen Brennkammern und zusammenfassend für kompakte Heizsysteme erstrecken. Ein Großteil der bekannten Brennertechnologien befasst sich gezielt mit der Minimierung von Stickoxiden bei einer stabilen Flamme durch eine Abgasrückführung. Bei diesen Verfahren ist allerdings ein Flammrohr zwingend erforderlich, was allerdings mit einer kompakten Bauweise nicht korrespondiert.There are various methods known from the burner technology, aiming for the most complete combustion with low emissions by different designs and cause by targeted measures stabilization of the flame. However, there is no process in which the technological advantages are related to the formation of a stable and short flame for use in small combustion chambers and, in summary, for extend compact heating systems. A large part of the known burner technologies deals specifically with the minimization of nitrogen oxides in a stable flame through an exhaust gas recirculation. In these methods, however, a flame tube is absolutely necessary, which does not correspond with a compact design.

Eine derartige Brennertechnologie ist aus dem Patent EP 0 655 580 B1 bekannt und besteht aus einer Mischeinrichtung, die ein Mischrohr mit stirnseitiger Durchlassöffnung und eine koaxial angeordnete ringförmige Stauscheibe mit zylindrischer Mantelfläche, deren Abschlussrand in Ebene der Mischrohrdurchgangsöffnung liegt, umfasst. Die Stauscheibe ist bodenseitig mit Schlitzen und darüber liegenden Leitblechen für die Gemischbildung versehen und hat entlang ihrer zylindrischen Mantelfläche weitere schlitzförmige Durchbrechungen für die Zufuhr von Verbrennungsluft und zur Flammenstabilisierung. Zwischen der Stauscheibe und dem Mischrohr ist eine endseitig konisch verlaufende Lufthülse angeordnet und an seiner Mündung fest mit der Stauscheibe verbunden, so dass der gesamte Luftstrom über das Mischrohr zugeführt und an der freiliegenden Kante der Lufthülse aufgeteilt wird, wo anschließend ein Teil der Verbrennungsluft durch die Schlitze an der Mantelfläche der Stauscheibe strömt. Hinter der Stauscheibe bildet sich eine gelbe Kernbrandzone mit Luftunterschuss, in der 70% bis 90% der Öltröpfchen aufgrund der kinetischen Energie unverbrannt in die Vergasungszone gelangen und dort einerseits durch rezirkulierende Abgase vergast und anderseits durch außerhalb der Lufthülse strömende Luft mit Sauerstoff angereichert werden. Somit entsteht im Flammrohr und darüber hinaus eine Hauptflammenzone mit blau brennender Flamme und niedrigen Emissionswerten. Eine Reduzierung der Flammenausbreitung ist bei dieser konstruktiven Gestaltung aufgrund des hohen Luftbedarfs für die vollständige Vergasung nicht möglich. Weiterhin ist für die erhöhte Luftzufuhr über den äußeren Ringspalt einerseits ein leistungsstarkes Gebläse erforderlich und anderseits wird die quer über die Schlitze zugeführte Luft mit verringertem Druck in die Kernbrandzone eingeblasen, so dass eine Flammenstabilisierung nur geringfügig vorliegt. Die dargestellte Bau- und Funktionsweise beeinflusst die Flammenform in keiner Weise und ist nur in Kombination mit einem Flammrohr als Rezirkulationsbrenner einsetzbar.Such a burner technology is from the patent EP 0 655 580 B1 is known and consists of a mixing device, which comprises a mixing tube with an end-side passage opening and a coaxially arranged annular baffle plate with a cylindrical outer surface whose end edge lies in the plane of the mixing tube passage opening comprises. The baffle plate is provided at the bottom with slots and overlying baffles for the mixture formation and has along its cylindrical surface further slot-shaped openings for the supply of combustion air and for flame stabilization. Between the baffle plate and the mixing tube, an end conically extending air sleeve is arranged and connected at its mouth fixed to the baffle plate, so that the entire air flow is supplied through the mixing tube and divided at the exposed edge of the air sleeve, where then a portion of the combustion air through the Slots on the lateral surface of the baffle plate flows. Behind the baffle plate forms a yellow nuclear fire zone with air deficiency, get in the 70% to 90% of the oil droplets due to the kinetic energy unburned in the gasification zone and there gassed on the one hand by recirculating exhaust gases and on the other hand enriched by air flowing outside of the air sleeve with oxygen. Thus, in the flame tube and beyond a main flame zone with blue burning flame and low emissions. A reduction in the flame propagation is not possible in this structural design due to the high air requirement for complete gasification. Furthermore, on the one hand, a high-performance fan is required for the increased air supply via the outer annular gap, and on the other hand, the air supplied across the slots is injected at reduced pressure into the core firing zone, so that flame stabilization is only marginal. The illustrated construction and operation affects the flame shape in any way and can only be used in combination with a flame tube as Rezirkulationsbrenner.

Das Patent DE 28 21 932 C2 betrifft eine Mischeinrichtung der eingangs genannten Art und ist für den Einsatz zur Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen geeignet. Das Verfahren zielt darauf ab, unabhängig vom Feuerraum und mit Hilfe eines Flammrohres eine von Anfang an blau brennende und rußfreie Flamme zu erreichen. Der Aufbau der Mischeinrichtung umfasst dabei einen Düsenstock, der koaxial in einer am hinteren Ende geschlossenen Kammer derart angeordnet ist, dass die Verbrennungsluft an dieser Stelle nur durch einen kleinen Ringspalt und ohne Stauscheibe entlang der Brennstoffdüse zugeführt wird. Die Kammer besitzt am düsenseitigen Ausgang eine konisch verlaufende Mantelfläche, die in verschiedenen Ausführungsbeispielen entweder mit Löchern oder Schlitzen ausgestattet ist, um ein durch die Injektionswirkung hervorgerufenes Ansaugen von rezirkulierenden Abgasen und zusätzlicher Verbrennungsluft zu gewährleisten. Die angesaugte Verbrennungsluft wird über einen ringförmigen Auslass in Form eines Spaltes zugeführt, der von einem umgebenden zylindrischen Gebläseluftführungsrohr gebildet wird. Die gesamte Einheit wird umschlossen von einen äußeren Flammrohr, das ein inneres Rezirkulationsrohr umfasst. Das Verfahren sieht vor, dass ein besseres Ausbrandverhalten infolge der Rückführung und eine intensive Vermischung von der Verbrennungsluft und dem Brennstoffnebel durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten am Ringspalt vorliegen, so dass von einer stabilen und ruhigen Flamme profitiert werden kann. Jedoch ist hierbei der Brenner nur in Kombination mit einem Flammrohr als Rezirkulationsbrenner einsetzbar. Die Beeinflussung der Flammenform und die Anpassungsfähigkeit an kleine Leistungsbereiche in kleinen Brennkammern sind aufgrund der konstruktiven Gestaltung nicht gegeben.The patent DE 28 21 932 C2 relates to a mixing device of the type mentioned and is suitable for use for the combustion of liquid hydrocarbons. The process aims to achieve, regardless of the firebox and with the help of a flame tube from the beginning a blue burning and soot-free flame. The structure of the mixing device in this case comprises a nozzle, which is arranged coaxially in a chamber closed at the rear end such that the combustion air is supplied at this point only through a small annular gap and without baffle plate along the fuel nozzle. The chamber has at the nozzle-side outlet a conical peripheral surface which is equipped in various embodiments with either holes or slots to ensure caused by the injection effect suction of recirculating exhaust gases and additional combustion air. The sucked combustion air is supplied via an annular outlet in the form of a gap, which is formed by a surrounding cylindrical fan air guide tube. The entire unit is enclosed by an outer flame tube comprising an inner recirculation tube. The method provides that a better burnout behavior due to the return and an intensive mixing of the combustion air and the fuel mist by high flow velocities at the annular gap, so that it can be benefited from a stable and quiet flame. However, in this case the burner can be used only as a recirculation burner in combination with a flame tube. The influence of the flame shape and the adaptability to small power ranges in small combustion chambers are not given due to the structural design.

Die Patentschrift DE 27 12 564 C2 offenbart eine Mischeinrichtung für Brenner mit kleinen bis großen Brennstoffdurchsatzmengen, die aus einem ausschwenkbaren Halter und einem damit verbundenen Luftführungsrohr besteht. Das Luftführungsrohr ist axial verschiebbar und somit an verschiedene Luftführungsdurchsätze bei wechselnden Leistungsbereichen anpassbar. Das Luftführungsrohr bildet an seiner Mündung durch einen hohlzylindrischen Innenmantel eine Vorkammer, die in Strömungsrichtung durch eine mit Schlitzen versehene Stauscheibe begrenzt ist. Vor der Stauscheibe ist ein konischer Hohlkörper angeordnet, der den Düsenstock umfasst und am hinteren Ende geschlossen ist. Die gesamte Verbrennungsluft strömt durch das Luftführungsrohr und wird an der Stauscheibe getrennt, wobei der Großteil durch die Schlitze und kreisförmige Öffnung der Stauscheibe in die Vorkammer dingt und mit dem Brennstoff ein Gemisch bildet. Die restliche Verbrennungsluft strömt durch einen kleinen Ringspalt an der Außenseite der Stauscheibe und durch Radialbohrungen an dem hohlzylindrischen Innenmantel nahe der Luftführungsrohrmündung. An den Radialbohrungen herrscht ein geringer Druck, der lediglich zu einer zusätzlichen Sauerstoffanreicherung der Flamme und nur geringfügig zu einer Einflussnahme auf die Flammenform und -stabilität führt, die Flammenfront wird dabei nicht verkürzt.The patent DE 27 12 564 C2 discloses a mixing device for burners with small to large fuel flow rates, which consists of a swing-out holder and an associated air duct. The air guide tube is axially displaceable and thus adaptable to different air flow rates at varying power ranges. The air guide tube forms at its mouth by a hollow cylindrical inner shell an antechamber which is limited in the flow direction by a slotted baffle plate. Before the baffle plate a conical hollow body is arranged, which comprises the nozzle and is closed at the rear end. The entire combustion air flows through the air guide tube and is separated at the baffle plate, the majority through the slots and circular opening of the baffle plate in the antechamber and forms a mixture with the fuel. The remaining combustion air flows through a small annular gap on the outside of the baffle plate and through radial bores on the hollow cylindrical inner shell near the air duct mouth. At the radial bores there is a low pressure, which only leads to an additional oxygen enrichment of the flame and only slightly to an influence on the flame shape and stability, the flame front is not shortened.

Eine Stabilisierung der Flamme mittels der Beeinflussung von Luftströmen durch geometrisch begünstigte Bauteilgestaltung der Mischeinrichtung wird in DE 195 19 696 A1 offenbart. Bei dieser Erfindung kommt es innerhalb der Mischeinrichtung gezielt zur Aufteilung des Gebläseluftstroms in drei Strömungskomponenten, die durch ihre Variation eine Anpassung an unterschiedliche Brennerleistungen bei geringem Schadstoffausstoß erlauben. Eine topfförmige Stauscheibe mit radialen Drallschlitzen ist in einem Flammenrohr so angeordnet, dass sie durch schräge Führungsstege axial verschiebbar ist und am Außenumfang einen Ringspalt mit dem Flammenrohr bildet. Der austrittseitige Rand des Flammenrohres ist konisch in einen Winkel von etwa 30° bis 50° nach innen gezogen, dass die durch den Ringspalt strömende Verbrennungsluft in eine laminare Strömung geführt werden kann und somit keine Verwirbelungen mit den Folgen von Russablagerungen an der Stauscheibe verursacht. Die laminare Strömung bewirkt zudem, dass die Verbrennungsgase durch eine äußere Rezirkulation in der Brennkammer die Flammenfront kühlen und dadurch die Bildungstemperatur von Stickoxiden reduzieren. Eine Stabilisierung der Flamme wird dabei zwar mit einer Einschnürung durch die nach innen geleiteten Luftströme erreicht, allerdings ist eine Rückströmung und somit eine Verkürzung der Flamme nicht gegeben. Weiterhin ist die Leistungsanpassung durch Veränderung der Luftströme und der Strömungsquerschnitte nur mit großem Aufwand in der Justierung der Bauteile möglich, die besondere Fachkenntnisse und eine Systemoptimierung vor Inbetriebnahmen nach Wartungsarbeiten voraussetzt und Gefahr für Einstellungsfehler in sich bürgt.A stabilization of the flame by influencing air flows through geometric favored component design of the mixing device is in DE 195 19 696 A1 disclosed. In this invention, it is targeted within the mixing device for dividing the fan air flow into three flow components, which allow by their variation to adapt to different burner performance at low pollutant emissions. A pot-shaped baffle plate with radial twist slots is arranged in a flame tube so that it is axially displaceable by oblique guide webs and forms an annular gap with the flame tube on the outer circumference. The outlet-side edge of the flame tube is conically drawn at an angle of about 30 ° to 50 ° inwardly, that the flowing through the annular gap combustion air can be guided into a laminar flow and thus causes no turbulence with the consequences of soot deposits on the baffle plate. The laminar flow also causes the combustion gases to cool the flame front by an external recirculation in the combustion chamber and thereby reduce the formation temperature of nitrogen oxides. Although a stabilization of the flame is achieved with a constriction by the inwardly directed air currents, but a back flow and thus a shortening of the flame is not given. Furthermore, the power adjustment by changing the air flows and the flow cross sections is possible only with great effort in the adjustment of the components, which requires special expertise and system optimization prior to commissioning after maintenance and guaranties risk of adjustment errors in itself.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, durch geeignete konstruktive Maßnahmen an den Komponenten der Mischeinrichtung die Flammenbildung derart zu beeinflussen, dass die Flammenfront infolge eines gezielten Strömungsverlaufes durch eine Rückströmung im Bereich einer sogenannten Vorkammer gehalten wird und dabei so stark verdreht wird, dass sich eine stabile und stark verkürzte energieeffiziente Flamme dauerhaft einstellt.The aim of the present invention is to influence the formation of flames by suitable design measures on the components of the mixing device in such a way that the flame front is held in the region of a so-called pre-chamber due to a targeted flow path through a backflow and is thereby rotated so much that a stable and permanently adjusts severely shortened energy-efficient flame.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Im folgenden Abschnitt wird die Funktionsweise der Erfindung anhand der Abbildung detailliert beschrieben. Die 1 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung mit einem angedeuteten Brennergehäuse und einem inneren Strömungsverlauf der zugeführten Verbrennungsluft sowie die besondere Flammenbildung mit einer schwebend gehaltenen Flamme in der Vorkammer der Mischeinrichtung. Lediglich im Zentrum der Mischeinrichtung kann die Flamme austreten und ihre Gesamtlänge ist sie erheblich kürzer als bei konventionellen Lösungen. Weiterhin wird aus dieser Abbildung die konstruktive Gestaltung der Düsenstock- und Stauscheibenjustierung im Gehäuse ersichtlich.In the following section, the operation of the invention will be described in detail with reference to the figure. The 1 shows a sectional view of the mixing device according to the invention with an indicated burner housing and an internal flow path of the supplied combustion air and the special flame formation with a floating held flame in the antechamber of the mixing device. Only in the center of the mixing device, the flame can escape and their total length is considerably shorter than in conventional solutions. Furthermore, from this figure, the structural design of the nozzle block and baffle plate adjustment in the housing can be seen.

Das Ausführungsbeispiel in 1 verdeutlicht anhand des Brenneraufbaus die Funktionsweise der Mischeinrichtung mit der Beschreibung der einzelnen Komponenten. Die Erfindung basiert dabei auf einen Brenner mit herkömmlichen Komponenten für die Zufuhr des Brennstoffs über eine Brennstoffpumpe und die Zufuhr der Verbrennungsluft über ein Gebläse. Diese Baugruppen sind direkt mit dem Brennergehäuse 15 verbunden und in der Abbildung nicht dargestellt. Die Besonderheit der Erfindung erstreckt sich auf die Mischeinrichtung und insbesondere auf die energieeffiziente Flammenbildung infolge der Strömungsverhältnisse im und an der Mündung des Stammrohres 3. Das Stammrohr 3 ist luftdicht mit dem Brennergehäuse 15 formschlüssig verbunden und weist gehäuseseitig eine zylindrische Mantelfläche auf, die stromaufwärts in eine konische Form übergeht. Durch ein geeignetes Herstellungsverfahren wird erreicht, dass die konische Stammrohrmündung nicht senkrecht zur Strömungsrichtung abschließt, sondern eine für die Funktion erhebliche Schnürkante 11 aufweist. Diese so genannte Schnürkante 11 bietet einerseits innenseitig eine als Auflagefläche dienende Ringfläche und beeinflusst anderseits durch die überstehende Kante stark den Strömungsverlauf der zugeführten Verbrennungsluft sowie die Flammenbildung in der Hauptverbrennungszone 16. Erfindungsgemäß liegt an der inneren Auflagefläche des Stammrohrs 3 bzw. an der Schnürkante 11 eine topfförmige Stauscheibe 12 luftdicht an und wird in der dargestellten Position durch die Luftführungsstege 21 der Düsenstockhalterung 1 fixiert. Die Düsenstockhalterung 1 umfasst koaxial den Düsenstock 4 mit der vorderseitig angeordneten Düse 9 und ist durch den besonderen Aufbau der Mischeinrichtung axial beweglich gelagert. Durch diese Bauweise erübrigt sich für alle mit dem Düsenstock 4 verbundenen Bauteile ein Freiheitsgrad, der axiale Bewegung zulässt und auch funktionsmäßig einen bedeutenden Zweck erfüllt. Der Düsenstock 4 umfasst am gehäuseseitigen Ende einen fest verbundenen Spannwinkel 5 für die Verstellung bzw. Justierung des Düsenstocks 4. Zwischen dem hinteren Gehäuseteil 15b des Brenners und des verstellbaren Spannwinkels 5 ist eine Druckfeder 6 koaxial zum Düsenstock 4 angeordnet, so dass der Düsenstock 4 mittels der Federkraft und ohne fremde Betätigung in eine vordere Endlage gedrückt wird. Diese Endlage wird erreicht, indem die Federkraft über die Düsenstockhalterung 1 an die Bodenseite 13 der Stauscheibe 12 übertragen wird und die Mantelfläche 14 der Stauscheibe 12 dadurch eine Anpresskraft auf die innere ringförmige Auflagefläche der Schnürkante 11 ausübt. Die Anpresskraft der Druckfeder 6 ist vorzugsweise so groß, dass zwischen der Ringfläche der Stauscheibe 12 und der ringförmige Auflagefläche der Schnürkante 11 durch die hohe Ebenheit der Kontaktflächen kein Luftspalt entsteht und somit eine definierte Positionierung der Stauscheibe 12 vorliegt. Unter Aufbringung einer axialen Druckkraft entgegengesetzt der Federkraft kann die Stauscheibe 12 zusammen mit dem Düsenstock 4 für Montage- und Wartungsarbeiten an der Mischeinrichtung in die hintere Endlage gebracht werden, wodurch bei jedem Austausch bzw. Modifikation der Stauscheibe 12 oder der Düse 9 eine automatische Justierung in die richtige Position unter geringem Aufwand durchgeführt werden kann. Damit während dieser Arbeiten kein Verkanten mit der hohen Wahrscheinlichkeit einer Deformierung der Bauteile auftritt, sind an der Innenfläche der konisch verlaufenden Stammrohrmündung mindestens drei Führungsrippen 17 für eine gleichmäßige axiale Bewegung der Stauscheibe 12 vorgesehen. Mit Hilfe der beschriebenen Federjustierung wurde bei der Erfindung eine schraubenlose Düsenstockverstellung ermöglicht, bei der eine versehentliche Verstellung ausgeschlossen werden kann und somit fehlerfreie Wartungsarbeiten deutlich vereinfacht werden können. Jedoch besteht der wesentliche Vorteil in der Weiterentwicklung der Erfindung, der sich aus der konstruktiven Gestaltung dieser Federjustierung ergibt und zum Ausgleich von thermischen Spannungen infolge einer übermäßig starken Erwärmung an den Bauteilen der Mischeinrichtung genutzt werden kann. Die Reduzierung von thermischen Spannungen beeinflusst sehr stark die Lebensdauer der einzelnen Bauteile und ist bei der vorliegenden Erfindung von großer Bedeutung, da sich die Hauptverbrennungszone 16 mit hohen Verbrennungstemperaturen aufgrund der besonderen Funktionsweise zur Erfüllung einer kurzen und stabilen Flamme sich konstruktionsbedingt überwiegend innerhalb der topfförmigen Stauscheibe 12 befindet. Der Aufbau der Stauscheibe 12 weist mittig eine Kreisöffnung 18 für die Versprühung des Brennstoffs über die Düse auf und besitzt vorzugsweise sechs in Strömungsrichtung winklig angeordnete Radialschlitze 19, die eine gezielte Zufuhr und Verdrallung der Verbrennungsluft bewirken. Erfindungsgemäß besitzt die topfförmige Stauscheibe 12 senkrecht zu ihrer Mantelfläche 14 in einer oder mehrerer Ebenen Radialbohrungen 20, die in ihrer Anzahl und Größe an die Leistungsfähigkeit der Mischeinrichtung für einen optimalen Betrieb angepasst werden müssen. Im Ausführungsbeispiel der 1 sind 24 Radialbohrungen in Mitte der Stauscheibe 12 aufgeführt. Die gesamte Verbrennungsluft wird mittels eines Brennergebläses der Mischeinrichtung zugeführt und strömt durch das Stammrohr 3, wo es beim Erreichen der Düsenstockhalterung 1 durch die längs der Strömungsrichtung angeordneten Luftführungsstege 21 ansatzweise zur Aufteilung des Luftstroms kommt und sich eine nahezu laminare Strömung 22 vor der Stauscheibe 12 einstellt. Beim anschließenden Erreichen der Stauscheibe 12 kommt es zu einer konstruktionsbedingten Aufteilung der Luftströme in eine primäre 23 durch die Radialschlitze 19 und kreisförmige Öffnung 18 dringende Verbrennungsluft und in eine sekundäre 24 durch die Radialbohrungen 20 in der Mantelfläche 14 strömende Verbrennungsluft. Die Zufuhr der primären Verbrennungsluft 23 erfolgt in Strömungsrichtung, wird durch die winklig angeordneten Radialschlitze 19 verwirbelt und durch die Umströmung des mittig versprühten Brennstoffs homogen mit den feinen Brennstofftröpfchen vermischt, so dass es beim Zündvorgang zunächst zur Bildung einer unterstöchiometrischen Primärverbrennungszone kommt. Die anschließende vollständige Verbrennung erfolgt durch den senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden sekundären Luftstrom 24 über die Radialbohrungen 20 und der damit verbundenen zusätzlichen Sauerstoffanreicherung des entzündeten Gemisches. Der maßgebende Aspekt der Erfindung nach dem Hauptanspruch 1 ist allerdings auf die Flammenbildung infolge des Zusammenwirkens dieser strömungstechnisch gestalteten Konstruktionsmerkmale zurückzuführen. Die Flammenform und -stabilität sind sehr stark abhängig von den Strömungsverhältnissen vor und nach der Flammenbildung und erlauben somit eine gezielte Anpassung der Flamme an die geforderten Gegebenheiten des jeweiligen Einsatzbereichs. Die Funktion einer Stauscheibe 12 hinsichtlich der Flammenstabilisierung basiert auf der grundlegenden konstruktiven Gestaltung der Mischeinrichtung und wird bei dieser Erfindung für die Weiterentwicklung vorausgesetzt. Bei der Luftzufuhr über die Radialschlitze 19 und kreisförmig Öffnung 18 der topfförmigen Stauscheibe 12 kommt es auf der Ausströmseite zur Entstehung eines Gebietes mit verzögerter Strömungsgeschwindigkeit und einer damit zusammenhängenden Rückströmzone. Die sekundäre, über die Radialbohrungen 20 kontinuierlich zugeführte Verbrennungsluft 24 bewirkt durch die gleichmäßige Zufuhr über die ganze Mantelfläche 14 der Stauscheibe 12 unter Vernachlässigung des primär zugeführten Luftstroms 23 die Bildung einer ringförmigen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung angeordneten Luftwand, die in Zusammenwirken mit der Rückströmzone der Stauscheibe 12 eine nahezu geschlossene Vorkammer für die Hauptverbrennungszone 16 der Mischeinrichtung bildet. Eine für die Funktion maßgebende Gestaltung ist die Schnürkante 11 des Stammrohres 13, die den Effekt einer Rückströmung der Verbrennungsgase in die Hauptverbrennungszone 16 ermöglicht und gleichzeitig die stabilisierende Wirkung der Flamme durch eine Einschnürung der Flammenwurzel bewirkt. Trifft der primäre Luftstrom 24 in der Hauptströmungsrichtung auf die ringförmige Luftwand des sekundären Luftstroms 24, so kommt es zur Umlenkung dieses Luftstroms bzw. der Luftwand und neben einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit aufgrund der Querschnittsverkleinerung zu einer Vereinigung der Luftströme. Der gebündelte Luftstrom 25 wird anschließend am Außenumfang der Strömung durch den Strömungsverlauf der Schnürkante 11 um 90° nach innen umgelenkt, wodurch die Rückströmung bei gefolgter kontinuierlicher Nachströmung stark begünstigt wird und somit der Großteil der Verbrennung in der Vorkammer und der sogenannten Hauptverbrennungszone 16 geschieht. Dabei kommt es zur Einschnürung der Flamme, so dass die Flammenwurzel in der Hauptverbrennungszone schwebend gehalten wird. Zusammen mit dem Dralleffekt der Stauscheibe 12 werden die versprühten Brennstofftröpfchen innerhalb der Vorkammer stark in Rotation versetzt und haben durch den Rückströmeffekt mehr Zeit zum Verbrennen. Es kommt somit zu einer Verlängerung der Verweildauer des Brennstoffs in dem Flammenbereich, wodurch die Erhöhung des Wärmeertrags aus dem Brennstoff bewirkt wird. Zusammenfassend wird durch den Effekt der Rückströmung neben der Flammenstabilisierung durch die Einschnürung eine nahezu vollständige Verbrennung ohne Rußbildung und geringem Schadstoffaustoß ermöglicht. Da die Verbrennung, wie bereits erwähnt, überwiegend in der Vorkammer aufgrund der Rückströmung ihre Hauptverbrennungszone 16 hat, ist die Entstehung von hohen Temperaturen in diesen Bereich und an den Komponenten der Mischeinrichtung ersichtlich. Vorzugsweise liegen die Temperaturen an der Stauscheibe 12 in einer Großenordnung, bei der von dem Effekt einer Selbstreinigung profitiert werden kann. Somit ist selbst nach dauerhafter Betriebszeit keine Verzunderung bzw. rußförmige Verunreinigung an der Materialoberfläche zu vermerken. Gleichzeitig werden thermische Spannungen mit Hilfe der beschriebenen federkraftbeaufschlagten Düsenstockjustierung reduziert, so dass Bauteil- und Materialzerstörungen minimiert bzw. verhindert werden können. Aus dieser Weiterentwicklung der Erfindung resultieren die starke Beeinflussung der Flammenform- und stabilität und eine deutlich verkürzte sowie stark in sich verdrehte Flamme, dessen Flammenwurzel schwebend in der Vorkammer gehalten wird.The embodiment in 1 illustrates the function of the mixing device with the description of the individual components based on the burner structure. The invention is based on a burner with conventional components for the supply of fuel via a fuel pump and the supply of combustion air via a blower. These assemblies are directly to the burner housing 15 connected and not shown in the figure. The peculiarity of the invention extends to the mixing device and in particular to the energy-efficient flame formation due to the flow conditions in and at the mouth of the main pipe 3 , The stem pipe 3 is airtight with the burner housing 15 positively connected and has on the housing side a cylindrical surface, which merges upstream into a conical shape. By means of a suitable production method it is achieved that the conical trunk mouth does not terminate perpendicular to the direction of flow, but a lacing edge which is significant for the function 11 having. This so-called lacing edge 11 on the one hand offers on the inside a ring surface serving as a support surface and on the other hand strongly influences the flow course of the supplied combustion air as well as the flame formation in the main combustion zone due to the protruding edge 16 , According to the invention lies on the inner bearing surface of the main pipe 3 or at the lacing edge 11 a cup-shaped baffle plate 12 airtight and is in the position shown by the air guide webs 21 the nozzle holder 1 fixed. The nozzle holder 1 Coaxially comprises the nozzle 4 with the nozzle arranged on the front side 9 and is axially movable due to the special construction of the mixing device. Due to this design is unnecessary for everyone with the nozzle 4 connected components a degree of freedom that allows axial movement and also functionally fulfills a significant purpose. The nozzle 4 includes a firmly connected clamping angle at the housing end 5 for the adjustment or adjustment of the nozzle block 4 , Between the rear housing part 15b of the burner and the adjustable clamping angle 5 is a compression spring 6 coaxial with the nozzle 4 arranged so that the nozzle 4 is pressed by the spring force and without external operation in a front end position. This end position is achieved by the spring force on the nozzle holder 1 to the bottom side 13 the baffle plate 12 is transmitted and the lateral surface 14 the baffle plate 12 thereby a contact pressure on the inner annular bearing surface of the lacing edge 11 exercises. The contact pressure of the compression spring 6 is preferably so large that between the annular surface of the baffle plate 12 and the annular bearing surface of the lacing edge 11 Due to the high flatness of the contact surfaces no air gap is created and thus a defined positioning of the baffle plate 12 is present. By applying an axial compressive force opposite to the Spring force can be the baffle plate 12 together with the nozzle 4 be brought for assembly and maintenance of the mixing device in the rear end position, whereby at each replacement or modification of the baffle plate 12 or the nozzle 9 an automatic adjustment in the correct position can be performed with little effort. So that during this work no tilting with the high probability of deformation of the components occurs, are on the inner surface of the conical trunk mouth at least three guide ribs 17 for a uniform axial movement of the baffle plate 12 intended. With the help of the spring adjustment described in the invention, a screwless nozzle adjustment was made possible, in which accidental adjustment can be excluded and thus error-free maintenance can be significantly simplified. However, there is the significant advantage in the development of the invention, which results from the structural design of this spring adjustment and can be used to compensate for thermal stresses due to excessive heating of the components of the mixing device. The reduction of thermal stresses greatly affects the life of the individual components and is in the present invention of great importance, since the main combustion zone 16 with high combustion temperatures due to the special mode of operation for the fulfillment of a short and stable flame, by design, predominantly within the cup-shaped baffle plate 12 located. The construction of the baffle plate 12 has a circular opening in the middle 18 for spraying the fuel through the nozzle and preferably has six angularly arranged in the flow direction radial slots 19 , which cause a targeted supply and twisting of the combustion air. According to the invention possesses the cup-shaped baffle plate 12 perpendicular to its lateral surface 14 Radial drilling in one or more planes 20 , which must be adapted in their number and size to the performance of the mixer for optimum operation. In the embodiment of 1 are 24 Radial holes in center of baffle plate 12 listed. The entire combustion air is supplied by means of a burner fan of the mixing device and flows through the main pipe 3 where it reaches when reaching the nozzle holder 1 through the air guide webs arranged along the direction of flow 21 Rather, the distribution of air flow comes and a nearly laminar flow 22 in front of the baffle plate 12 established. When subsequently reaching the baffle plate 12 there is a construction-related division of the air streams into a primary one 23 through the radial slots 19 and circular opening 18 urgent combustion air and into a secondary 24 through the radial bores 20 in the lateral surface 14 flowing combustion air. The supply of primary combustion air 23 takes place in the flow direction, is characterized by the angularly arranged radial slots 19 swirled and mixed homogeneously with the fine fuel droplets by the flow around the centrally sprayed fuel so that it initially comes to the formation of a substoichiometric primary combustion zone during the ignition process. The subsequent complete combustion takes place through the secondary air flow running perpendicular to the flow direction 24 over the radial bores 20 and the associated additional oxygenation of the inflamed mixture. The relevant aspect of the invention according to the main claim 1 However, this is due to the formation of flames due to the interaction of these aerodynamically designed design features. The flame shape and stability are very dependent on the flow conditions before and after the flame formation and thus allow a targeted adaptation of the flame to the required conditions of the respective application. The function of a baffle plate 12 with regard to flame stabilization is based on the basic structural design of the mixing device and is required in this invention for further development. For the air supply via the radial slots 19 and circular opening 18 the cup-shaped baffle plate 12 it comes on the outflow side to the formation of an area with a delayed flow velocity and a related Rückströmzone. The secondary, over the radial bores 20 continuously supplied combustion air 24 caused by the uniform supply over the entire lateral surface 14 the baffle plate 12 neglecting the primarily supplied air flow 23 the formation of an annular air perpendicular to the main flow direction arranged air wall, in cooperation with the Rückströmzone the baffle plate 12 a nearly closed prechamber for the main combustion zone 16 the mixing device forms. One of the decisive design features is the lacing edge 11 of the trunk pipe 13 showing the effect of backflow of the combustion gases into the main combustion zone 16 allows and at the same time causes the stabilizing effect of the flame by a constriction of the flame root. Meets the primary airflow 24 in the main flow direction on the annular air wall of the secondary air flow 24 , it comes to the deflection of this air flow or the air wall and in addition to an increase in the flow velocity due to the cross-sectional reduction to a combination of the air streams. The bundled airflow 25 is then at the outer periphery of the flow through the flow of the Schnürkante 11 deflected inwards by 90 °, whereby the backflow is strongly favored with following continuous Nachströmung and thus the majority of the combustion in the pre-chamber and the so-called Main combustion zone 16 happens. This constriction of the flame, so that the flame root is kept floating in the main combustion zone. Together with the swirl effect of the baffle plate 12 the sprayed fuel droplets within the antechamber are set in strong rotation and have more time to burn by the Rückströmeffekt. Thus, there is an increase in the residence time of the fuel in the flame area, which causes the increase in the heat yield from the fuel. In summary, by the effect of the backflow in addition to the flame stabilization by the constriction almost complete combustion without soot formation and low Schadstoffaustoß allows. Since the combustion, as already mentioned, predominantly in the antechamber due to the backflow their main combustion zone 16 has, the emergence of high temperatures in this area and on the components of the mixing device can be seen. Preferably, the temperatures are at the baffle plate 12 in a grand scale that benefits from the effect of self-cleaning. Thus, no scaling or soot-shaped contamination on the material surface is to be noted even after long periods of operation. At the same time, thermal stresses are reduced with the help of the described spring-loaded nozzle assembly adjustment, so that component and material destruction can be minimized or prevented. From this further development of the invention, the strong influence of Flammenform- and stability and a significantly shortened and strongly twisted flame, the flame root is held floating in the antechamber.

Aufgrund der genannten Vorteile bei der Flammenbildung erübrigt sich bei dem erfindungsgemäßen Brenner das Flammrohr und es ist vorzugsweise der Einbau in kleinen Brennkammern und insbesondere der Einsatz im kleinen Leistungsbereich bei starker Geräuschminderung möglich.Due to the mentioned advantages in the flame formation is unnecessary in the burner according to the invention, the flame tube and it is preferably the installation in small combustion chambers and in particular the use in the small power range with strong noise reduction possible.

Experimentelle DurchführungExperimental implementation

Eine Abgrenzung der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung zu Stand der Technik hinsichtlich der Bildung einer stabilen und verkürzten gelben Flamme mit einer starken Reduzierung des Schadstoffausstoßes konnte mittels durchgeführter Messungen belegt werden. Dabei konnten mit einem Brenner des beschriebenen Aufbaus unerwartet geringe Emissionswerte bezüglich des Kohlenmonoxidausstoßen nachgewiesen werden, die in der gemessenen Größenordnung für herkömmliche Gelbbrenner im Leistungsbereich von 15 kW und einem Kohlenmonoxidausstoß von 20 ppm bis 30 ppm unüblich sind. Bei den experimentellen Versuchen wurden die Emissionswerte für verschiedene Leistungsbereiche bestimmt, indem der Pumpendruck des Brenners innerhalb des technisch möglichen Einsatzbereichs der eingesetzten Düse zwischen 7,5 bar und 16 bar variiert wurde und der Kohlendioxidwert des Abgases durch Variation des Gebläsedrucks im Bereich von 6 mbar bis 12 mbar durchgehend konstant im optimalen Bereich von 12% gehalten wurde. Durch die Kombination des erfindungsgemäßen Brenners und der zum Zeitpunkt der Versuchsreihen kleinsten am Markt verfügbaren Düse für fluide Brennstoffe konnte ein energetisch kleiner Betriebsbereich hinsichtlich der zugeführten Wärmeleistung von 9,5 kW bis 14 kW erzielt werden. Die dabei entstandene Flammenbildung und Abgaswerte waren gleichbleibend gut. Es kann davon ausgegangen werden, dass zukünftig Düsen mit kleineren Durchsatzmengen verfügbar sein werden und sich der beschriebene Brenner mit weitaus kleinerer zugeführter Wärmeleistung betreiben lässt. Vergleichsweise konnte unabhängig von der Wärmeleistung der Kohlenmonoxidwert im dauerhaften Betrieb auf ein Niveau von 3 ppm gebracht werden, auf dem erst Brenner mit blaubrennender Flamme durch eine Abgasrückführung und hohem Gebläsedruck von 16 mbar bis 26 mbar im entsprechenden Leistungsbereich ihre konstruktionsbedingten Vorteile aufzeigen. Dieser Kohlenmonoxidwert konnte über die gesamte Leistungsspanne hinweg annährend konstant gemessen werden. Der Brenner wurde in einem kompakten Heizkessel betrieben, der für den jeweiligen Leistungsbereich des Brenners vorgesehen ist und einen nur für kurze Flammen geeigneten Brennraum aufweist. Im Gegensatz zu herkömmlichen Brennern im kleinsten Leistungsbereich lieferte somit der dargestellte Brenner eine schadstofffreie Verbrennung und erlaubt darüber hinaus die effektive Nutzung der zugeführten Wärmeleistung in der Brennkammer, die durch leistungsabhängige, geringe Abgastemperaturen zwischen 190°C bei 9,5 kW und 255°C bei 14 kW gekennzeichnet ist. Somit konnte weitestgehend die optimale Nutzung des erfindungsgemäßen Brenners in Kombination mit einer kleinen Brennkammer belegt werden. Die vorteilhafte Gestaltung der Erfindung erlaubt somit neben den Einsatz des Brenners in kleinen, kompakten Heizungssystemen einen energieeffizienten Betrieb mit minimalem Schadstoffausstoß und hoher Materialeffizienz wegen der Vermeidung der durch die Reaktion mit Sauerstoff verursachte Korrosion von Metallen infolge des geringen Restsauerstoffgehalts der Rauchgase durch die nahezu vollständige Verbrennung.A demarcation of the mixing device according to the invention to the prior art with respect to the formation of a stable and shortened yellow flame with a strong reduction of pollutant emissions could be demonstrated by means of measurements carried out. With a burner of the described construction, it was possible to detect unexpectedly low emission levels with respect to carbon monoxide emission, which are unusual in the measured order of magnitude for conventional yellow burners in the power range of 15 kW and a carbon monoxide output of 20 ppm to 30 ppm. In the experimental tests, the emission values for different power ranges were determined by varying the pump pressure of the burner within the technically possible range of use of the nozzle used between 7.5 bar and 16 bar and the carbon dioxide value of the exhaust gas by varying the fan pressure in the range of 6 mbar 12 mbar was constantly kept constant in the optimum range of 12%. The combination of the burner according to the invention and the smallest available on the market at the time of the test series for fluid fuels, an energetically small operating range with respect to the supplied heat output of 9.5 kW to 14 kW could be achieved. The resulting flame formation and emissions were consistently good. It can be assumed that in the future nozzles with smaller throughput quantities will be available and that the described burner can be operated with much smaller supplied heat output. By comparison, regardless of the heat output, the carbon monoxide value in continuous operation could be brought to a level of 3 ppm, at which only burners with a blue flame through exhaust gas recirculation and a high blower pressure of 16 mbar to 26 mbar in the corresponding power range show their design-related advantages. This carbon monoxide value could be measured approximately constant over the entire power range. The burner was operated in a compact boiler, which is designed for the respective power range of the burner and has a combustion chamber suitable only for short flames. In contrast to conventional burners in the smallest power range, the illustrated burner thus provided a pollution-free combustion and also allows the effective use of the supplied heat output in the combustion chamber, by performance-based, low exhaust gas temperatures between 190 ° C at 9.5 kW and 255 ° C at 14 kW is marked. Thus, the optimal use of the burner according to the invention in combination with a small combustion chamber was largely documented. The advantageous design of the invention thus allows in addition to the use of the burner in small, compact heating systems energy-efficient operation with minimal emissions and high material efficiency because of avoiding caused by the reaction with oxygen corrosion of metals due to the low residual oxygen content of the flue gases through the almost complete combustion ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0655580 B1 [0007]
DE 2821932 C2 [0008]
DE 2712564 C2 [0009]
DE 19519696 A1 [0010]

Claims

Mixing device for an atomizing burner with a compact design by a shortened stem pipe in which the supplied forced air flow over a cup-shaped baffle plate assembly is divided such that a primary twisted air flow through the slot and circular openings of the baffle plate causes a substoichiometric combustion and a secondary over the lateral surface of the Damage intake air flow through an oxygen enrichment allows almost complete, pollution-free and oxidation-free combustion for the metals, characterized in that the lateral surface of the baffle plate over the entire circumference has arranged in one or more planes vertical radial bores whose number and diameter adapted to different burner outputs can be at a flow and the formation of a perpendicular to the main flow direction arranged annular air wall effect, in combination nwirken act with a flowing and folded at the stem mouth opening laces influenced the flow path such that upon impingement of the primary air flow in the front region of the mixing device, a back flow takes place and thus the flame root in the main combustion zone is strongly twisted and kept floating with shortened flame front.

Mixing device according to claim 1, characterized in that the lacing edge of the main pipe inside has on the outer circumference a plane serving as a support surface annular surface on which the annular surface of the axially displaceable cup-shaped baffle plate rests airtight.

Mixing device according to claims 1 and 2, characterized in that the nozzle is mounted axially displaceable and is acted on the housing side end by the force of a compression spring, so that the nozzle connected to the baffle plate without external actuation of the annular surface of the main tube and thus in his front end position is pressed.

Mixing device according to claim 3, characterized in that the applied spring force is of the order that an airtight connection of the baffle plate and Schnürkantenringfläche is possible and results in a self-positioning of the baffle plate without readjustment after disassembly during maintenance or other repair work.