DE1240209B

DE1240209B - Burners, in particular gas burners

Info

Publication number: DE1240209B
Application number: DE1964M0062763
Authority: DE
Inventors: Kurt Lohoff
Original assignee: MASCHINENBAU-AKTIENGESELLSCHAFT BALCKE; Balcke AG
Current assignee: MASCHINENBAU-AKTIENGESELLSCHAFT BALCKE; Balcke AG
Priority date: 1964-10-14
Filing date: 1964-10-14
Publication date: 1967-05-11
Also published as: FR1435486A; NL6507000A; AT259742B

Description

Brenner, insbesondere Gasbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner, insbesondere für gasförmige Brennstoffe, mit konzentrisch im Luftzuführungskanal gelagertem rohrförmigem Brennstoffzuführungskanal und an der Brennermündung angeordneten schwenkbaren, von einem axial beweglichen Gestänge betätigbaren, rohrförmigen Düsen, die gegeneinander schwenkbar gelagert sind.Burners, particularly gas burners The invention relates to a Burners, in particular for gaseous fuels, with concentric in the air supply duct stored tubular fuel supply channel and arranged on the burner mouth pivotable tubular nozzles that can be actuated by an axially movable rod, which are pivoted against each other.

Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner so auszubilden, daß man ihn während des Betriebes den jeweiligen Anforderungen anpassen und die Flamme, insbesondere deren Richtung, Länge und Durchmesser, derart verändern kann, daß bestimmte Stellen des Feuerraums bevorzugt beheizt werden können.It is based on the task of training a burner so that you adapt it to the respective requirements during operation and the flame, in particular their direction, length and diameter can change in such a way that certain Places of the combustion chamber can be heated preferentially.

Es ist bekannt, Brenner für den Betrieb von Drehöfen mit verstellbaren, birnenförmigen Einsätzen auszustatten und Lenkbleche zu benutzen, mit denen die Richtung des austretenden Gases verändert werden kann. Die bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß, abgesehen von ihrem komplizierten Aufbau und dem zu großen Gewicht, gleichzeitig mit der Richtungsänderung auch die Durchsatzmengen beeinflußt werden, so daß sie im praktischen Betrieb unbefriedigend arbeiten.It is known to use burners for the operation of rotary kilns with adjustable, Equip pear-shaped inserts and use guide plates with which the Direction of the escaping gas can be changed. The well-known facilities have the disadvantage that, apart from their complicated structure and too large Weight, at the same time as the change in direction also influences the throughput rates so that they work unsatisfactorily in practical operation.

Es gehört ferner zum Stand der Technik, bei Gasbrennern eine Teilvormischung von Luft und Brenngas vorzunehmen und durch Veränderung dieses Verhältnisses die Flammenform, insbesondere die Länge der Flamme, zu beeinflussen. Auf diese Weise kann - auch nur in bestimmten Grenzen - die Länge der Flamme variiert werden, während eine Vergrößerung des Durchmessers der Flamme kaum möglich ist.Partial premixing of gas burners is also part of the state of the art of air and fuel gas and by changing this ratio the To influence the shape of the flame, in particular the length of the flame. In this way the length of the flame can be varied - even within certain limits - while an increase in the diameter of the flame is hardly possible.

Bei einem ebenfalls bekannten Brenner für pulverförmige Brennstoffe, bei dem durch eine besondere Konstruktion eine Durchmischung des festen Brennstoffes mit den Vergasungsmitteln erreicht werden soll, werden die zugeführten Medien in einem Mischraum in mehrere Ströme aufgeteilt. Diese Aufteilung erfolgt durch Deflektoren. Soweit diese beweglich angeordnet sind, dienen sie dazu, der Flamme eine andere Richtung zu geben; eine Veränderung der Flammenform ist dabei nicht möglich.In a likewise known burner for powdery fuels, in which the solid fuel is mixed through a special construction is to be achieved with the gasification agents, the supplied media are in divided into several streams in a mixing room. This division is done by deflectors. As far as these are movably arranged, they serve to give the flame a different one To give direction; it is not possible to change the shape of the flame.

Es ist ferner bekannt, die Größe und die Form der Flamme dadurch veränderbar zu machen, daß ein Brennerkopf mit leicht gebogenen Austrittsstükken für die Verbrennungsluft versehen wird, die verstellbar sind. Bei diesem Brenner ist innerhalb jedes Austrittsstückes eine Düse für den Brennstoff angeordnet, und der Brennerkopf besteht aus einer Vielzahl derartiger, kreisförmig angebrachter Einheiten, von denen jede mit einem eigenen Verstellorgan versehen ist. Dadurch ergibt sich eine sehr störanfällige und komplizierte Konstruktion, die für den praktischen Betrieb ausscheidet, weil die Anpassung der Flamme an die jeweiligen Verhältnisse äußerst schwierig ist.It is also known that the size and shape of the flame can thereby be changed to make that a burner head with slightly curved Ausittsstükken for the combustion air is provided that are adjustable. This burner is inside each outlet piece arranged a nozzle for the fuel, and the burner head consists of a plurality such circularly mounted units, each with its own Adjusting element is provided. This results in a very trouble-prone and complicated one Construction that is ruled out for practical operation because the adaptation of the Flame to the respective conditions is extremely difficult.

Es ist für eine Einrichtung zur Flammenregelung bei einem Gasbrenner auch schon vorgeschlagen worden, die über Winkelhebel mit dem Betätigungsgestänge verbundenen, im Brennermund fächerartig betätigbaren Leitelemente aus sich in Strömungsrichtung verjüngenden, am Einlauf zur Brennerwandung abgeschrägten Rohrabschnitten herzustellen, deren Schwenkbereich 90° beträgt.It is for a device for regulating the flame in a gas burner It has also been proposed to use the angle lever with the operating linkage connected, in the burner mouth operable fan-like guide elements from themselves in the direction of flow to produce tapered pipe sections that are beveled at the inlet to the burner wall, whose swivel range is 90 °.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die schwenkbaren Düsen in der Kopfplatte des Brennstoffzuführungskanals gelagert sind und daß die Düsen über Gestänge mit im Strömungsweg der Verbrennungsluft angeordneten Strömungsleiteinrichtungen derart verbunden sind, daß diese gleichsinnig mit den Düsen verschwenkt werden.In contrast, the invention consists in that the pivotable nozzles are mounted in the top plate of the fuel supply channel and that the nozzles Via rods with flow guide devices arranged in the flow path of the combustion air are connected in such a way that they are pivoted in the same direction as the nozzles.

Dadurch, daß die Strömungsleiteinrichtungen die gleiche Schwenkbewegung ausführen wie die Düsen, wird verhindert, daß die Gasflamme bei gespreizter Düsenstellung durch den axial eintretenden Luftstrom nach innen gedrückt wird. Um der in den Feuerraum eintretenden Luft die gleiche Richtung zu geben wie dem Gasstrom bzw. der Gasflamme, sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Strömungsleiteinrichtungen parallel zur Längsachse der zugehörigen Düse gerichtet.Because the flow guide devices have the same pivoting movement run like the nozzles, this prevents the gas flame when the nozzle position is spread is pushed inward by the axially entering air flow. To the in the firebox to give incoming air the same direction as the gas flow or the gas flame, according to a further feature of the invention, the flow guide devices are parallel directed to the longitudinal axis of the associated nozzle.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Schnittpunkte der Schwenkachsen mit den Achsen der Düsen auf einem konzentrisch zur Brennerachse liegenden Kreis gleichmäßig verteilt angeordnet sind und daß die Strömungsleiteinrichtungen an dem aus dem Luftzuführungskanal herausragenden Teil des den Brennstoffzuführungskanal umschließenden Rohrmantels gelagert sind.The invention also provides that the points of intersection of the pivot axes with the axes of the nozzles on a circle concentric to the burner axis Are arranged evenly distributed and that the flow guide devices on the from the air supply channel protruding part of the fuel supply channel enclosing pipe jacket are stored.

Die Vorteile eines so ausgebildeten Brenners bestehen in der Hauptsache darin, daß während des Betriebs durch Spreizen der Düsen mit Hilfe einer nach außen geführten Bedienungsvorrichtung der Durchmesser der austretenden Flamme vergrößert werden kann, während eine maximale Länge der Flamme dann erzielt wird, wenn die Düsen parallel stehen. Dadurch, daß beliebige Zwischenstellungen möglich sind, läßt sich die Flammenform den jeweiligen Betriebsbedingungen mit einfachen Mitteln anpassen, ohne den Brenner auswechseln oder außer Betrieb setzen zu müssen.The main advantages of a burner designed in this way are in that during the Operation by spreading the nozzles with the help an outwardly guided operating device the diameter of the exiting Flame can be enlarged, while a maximum length of the flame is then achieved when the nozzles are parallel. The fact that any intermediate positions are possible, the flame shape can be adapted to the respective operating conditions with simple Adapt means without having to change the burner or put it out of operation.

Das beschriebene Prinzip kann auf alle gebräuchlichen Brennertypen angewandt werden; bei dem Brenner mit rechteckigem Querschnitt sieht die Erfindung vor, jeweils zwei Düsen in der gleichen Ebene schwenkbar und mindestens zwei Düsenpaare parallel nebeneinander in der Kopfplatte zu lagern.The principle described can be applied to all common types of burners be applied; the invention provides for the burner with a rectangular cross-section before, two nozzles can be pivoted in the same plane and at least two pairs of nozzles to be stored parallel to each other in the head plate.

Das Anwendungsgebiet des Brenners gemäß vorliegender Erfindung ist unbegrenzt; besonders vorteilhaft ist die Benutzung der Brenner in Industrieöfen, z. B. Siemens-Martin-Öfen oder Drehöfen, bei denen die Möglichkeit, während des Betriebes die Flammenführung zu verändern, zu Ergebnissen führt, die besser sind als die, die mit bekannten Brennern erzielt wurden.The field of application of the burner according to the present invention is unlimited; The use of the burners in industrial furnaces is particularly advantageous, z. B. Siemens-Martin ovens or rotary kilns, where the possibility of during the Changing the flame guidance leads to better results than those achieved with known burners.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen im Querschnitt kreisförmigen Brenner, F i g. 2 einen Querschnitt durch den auf F i g. 1 dargestellten Brenner entlang der Linie A-B, F i g. 3 eine andere Ausführungsform eines Brenners mit rechteckigem Querschnitt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section through a burner with a circular cross-section, F i g. 2 shows a cross section through the FIG. 1 burner shown along the line A-B, F i g. 3 another embodiment of a burner with a rectangular Cross-section.

Der in F i g. 1 dargestellte Brenner besteht aus einem äußeren Rohr 1, in dem konzentrisch ein weiteres Rohr 2 mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist, das feuerseitig ein Stück aus dem Außenrohr herausragt. Durch den zwischen den beiden Rohren verbleibenden Ringraum 3 wird die zur Verbrennung erforderliche Luft zugeführt. Das Innenrohr 2 ist zum Feuerraum hin durch die Kopfwand 4 des Brenners abgeschlossen, in der die Düsen 5 sitzen, und bildet den Gaszuführungsraum 6. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sechs Düsen kreisförmig am Umfang der scheibenförmigen Kopfwand 4 derart angeordnet, daß sie um Achsen 7 oder in Kugelgelenken schwenkbar sind. Zur Führung der Düsen während einer Schwenkbewegung dienen Führungselemente 8, z. B. an der Kopfwand 4 und dem Innenrohr 2 im Gaszuführungsraum angebrachte Bleche.The in F i g. The burner shown in FIG. 1 consists of an outer tube 1 in which a further tube 2 with a smaller diameter is arranged concentrically and protrudes a bit from the outer tube on the fire side. The air required for combustion is supplied through the annular space 3 remaining between the two tubes. The inner tube 2 is closed to the combustion chamber by the head wall 4 of the burner, in which the nozzles 5 sit, and forms the gas supply space 6. In the embodiment shown, six nozzles are arranged in a circle on the circumference of the disk-shaped head wall 4 in such a way that they are about axes 7 or can be pivoted in ball joints. To guide the nozzles during a pivoting movement, guide elements 8, for. B. on the head wall 4 and the inner tube 2 in the gas supply space attached sheets.

Die in das Innenrohr hineinragenden Düsen 5 sind über Gelenkstangen 10 od. dgl. mit dem Ende einer nach außen geführten Bedienungsstange 9 verbunden, die in der Mittelachse des Brenners angeordnet ist und in Achsrichtung verschoben werden kann. Beim Verschieben der Bedienungsstange führen die Düsen eine radiale Schwenkbewegung auf die Mittelachse des Brenners zu aus, d. h., der Austrittswinkel des Gases läßt sich von der in der Zeichnung dargestellten Stellung durch Ziehen an der Bedienungsstange beliebig verkleinern, während der Brenner in Betrieb ist. Um zu verhindern, daß bei gespreizter Düsenstellung die Richtung der Gasflamme durch den axial eintretenden Strom der Verbrennungsluft zusammengedrückt wird, ist es notwendig, daß die in den Feuerraum strömende Luft ebenfalls abgelenkt wird. Zu diesem Zweck sind auf dem aus dem Außenrohr 1 herausragenden Abschnitt des Innenrohres 2 Strörrungsleiteinrichtungen 11 angeordnet, die um Achsen 12 verstellbar sind. Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, wird jeder Düse eine Strömungsleiteinrichtung 11 zugeordnet und mit der entsprechenden Düse über Gelenkstäbe 13 od. dgl. verbunden. Wenn die Strömungsleiteinrichtungen in gleicher Weise ausgerichtet sind wie die Düsen, tritt der Luftstrom stets parallel zum Gasstrom bzw. zu der Gasflamme in den Feuerraum ein.The nozzles 5 protruding into the inner tube are connected via articulated rods 10 or the like to the end of an outwardly guided operating rod 9 which is arranged in the central axis of the burner and can be displaced in the axial direction. When moving the operating rod, the nozzles perform a radial pivoting movement towards the central axis of the burner, that is, the exit angle of the gas can be reduced as desired from the position shown in the drawing by pulling the operating rod while the burner is in operation. In order to prevent the direction of the gas flame from being compressed by the axially entering flow of combustion air when the nozzle is in the spread position, it is necessary that the air flowing into the combustion chamber is also deflected. For this purpose, flow guide devices 11 , which are adjustable about axes 12, are arranged on the section of the inner tube 2 protruding from the outer tube 1. As shown in FIGS. 1 and 2, a flow guide device 11 is assigned to each nozzle and connected to the corresponding nozzle via joint rods 13 or the like. If the flow guide devices are aligned in the same way as the nozzles, the air flow always enters the combustion chamber parallel to the gas flow or to the gas flame.

Die Bedienungsstange 9 kann hohl ausgebildet sein, um zusätzliche Luft in den Feuerraum einleiten oder darin einen Brenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe zur zusätzlichen Beheizung anordnen zu können.The operating rod 9 can be hollow to provide additional Introduce air into the furnace or a burner for gaseous or liquid To be able to arrange fuels for additional heating.

Der Brenner gemäß vorliegender Erfindung kann einen beliebigen Querschnitt haben. Beispielsweise kann er in der auf F i g. 3 gezeigten Weise rechteckig ausgebildet sein, wobei im Prinzip die gleiche Anordnung möglich ist, wie sie im Zusammenhang mit einem Rundbrenner beschrieben wurde. Bei der auf F i g. 3 dargestellten Ausführungsform sind jeweils zwei Düsen übereinander angeordnet, wobei mehrere Düsenpaare in der gleichen Ebene nebeneinanderliegen. Jeder in der rechteckigen Kopfwand 16 schwenkbar angeordneten Düse ist eine Strömungsleiteinrichtung 11 zugeordnet, die zusammen mit der Düse 5 in der im Zusammenhang mit dem Rundbrenner beschriebenen Weise verstellbar ist.The burner according to the present invention can have any cross-section to have. For example, in the on FIG. 3 manner shown rectangular be, in principle the same arrangement is possible as they are in context was written on with a round burner. In the case of FIG. 3 illustrated embodiment two nozzles are arranged one above the other, with several pairs of nozzles in the side by side on the same level. Each in the rectangular head wall 16 is pivotable arranged nozzle is assigned a flow guide device 11, which together adjustable with the nozzle 5 in the manner described in connection with the circular burner is.

Der Brenner kann auch zum Mischen von Gasen oder Dämpfen benutzt werden, beispielsweise läßt sich eine gute Durchmischung von Stark- und Schwachgas zwecks Einstellung eines bestimmten Heizwertes dann erzielen, wenn man durch die Düsen das Starkgas leitet und das Schwachgas über den Luftzuführungsraum beimischt.The burner can also be used to mix gases or vapors, for example, a good mixing of strong and lean gas for the purpose A certain calorific value can then be achieved by going through the nozzles directs the high-strength gas and admixes the lean gas via the air supply space.

Claims

Claims: 1. Burners, especially for gaseous fuels, with a tubular fuel supply channel mounted concentrically in the air supply channel and arranged on the burner mouth pivotable, one of which is axially movable Rod-actuated, tubular nozzles, which are pivoted against each other are, d a d u r c b characterized in that the pivotable nozzles (5) in the head plate (4) of the fuel supply channel (6) are mounted and that the nozzles (5) over Linkage (13) with flow guide devices arranged in the flow path of the combustion air (11) are connected in such a way that they pivot in the same direction as the nozzles (5) will. z. Burner according to Claim 1, characterized in that the flow guide devices (11) are directed parallel to the longitudinal axis of the associated nozzle (5). 3rd burner according to claims 1 and 2, characterized in that the points of intersection of the pivot axes (7) with the axes of the nozzles (5) on a concentric to the burner axis Circle are arranged evenly distributed. 4. Burner according to claims 1 to 3, characterized in that the flow guide devices (11) on the from the Air supply duct (3) protruding part of the part surrounding the fuel supply duct Pipe jacket (2) are stored. 5. Burner according to claims 1 to 4, characterized in that the burner body has a rectangular cross-section and that two nozzles (5) are pivotable in the same plane and at least two pairs of nozzles are mounted parallel to each other in the head plate. Into consideration Drawn pamphlets: French Patent Nos. 575 400, 975 610; U.S. Patents No. 2196 282, 2 480 255. Earlier patents considered: German Patent No. 1218 102.