DE1451328A1 - Brenner fuer fluessige Brennstoffe - Google Patents

Description

Brenner für flüssige Brennstoffe.

Die Erfindung bezieht sich auf Brenner für strömende und insbesondere flüssige Brennstoffe, welche ein Gehäuse aus feuerfestem Material aufweisen, das eine Verbrennungskammer bildet und einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hat; es ist ferner am einen Ende offen und am anderen Ende mit einer Düse zur Zuführung zerstäubten Brennstoffes versehen; an dieses letztere Ende der Kammer ist eine DruckluftIeitung zwecks Zufuhr primärer Verbrennungsluft angeschlossen«

Zweck der Erfindung ist es hauptsächlich, einen Brenner der obengenannten Art zu entwickeln, mit welchem auch Schweröle bei gutem Wirkungsgrad verbrannt werden können, was mit den bisher bekannten Brennern der zur Rede stehenden Gattung nicht möglich war_o

Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbrennungszone des Gehäuses ein Teil aus feuerfestem Material -vorgesehen ist, das mehrere in der gleiohen Richtung geneigte und vorzugsweise als

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Schrauben- oder Wendelflächen gestaltete Flügel aufweist und zur Führung des Brennstoff-luftgemisches nach aussen gegen die Wandung des Gehäuses dient, welches in an sich bekannter Weise mit Öffnungen oder Kanälen für die Sekundärluftzufuhr versehen ist·

Wenn die zur Sekundärluftzufuhr dienenden Öffnungen des Gehäuses derart zur Gehäuseachse geneigt sind, dass der in das Gehäuse durch diese Öffnungen einströmenden . Sekundärluft eine Sohraubenbewegung in einer Richtung auf die Brennstoffdüse hin erteilt wird, dann ist gemäsa der Erfindung die Neigung der Flügel vorzugsweise so gewählt, dass die dem Brennstoff-Luftgemisch durch die Flügel erteilte Schraubenbewegung in Gegenrichtung zu der Richtung der Schraubenbewegung der durch die Öffnungen einströmenden Sekundärluft verläuft»

Ist die Brennstoffdüse zentral in einer hülsenartig gestalteten Luftzufuhrdüse angeordnet, um welche herum ein Luftzufuhrkanal von ringförmigem Querschnitt vorgesehen ist, so kann die Luftzufuhrdüse innen an ihrem Austrittsende mit geneigten Flügeln und aussen mit Führungsrippen oder -flügeln versehen sein, die in Gegenrichtung zu den inneren Flügeln geneigt sind.

Bei Verwendung eines Brenners gemäss der Erfindung lassen sich schwerere Öle, als sie normalerweise als Brennstoffe benutzt werden, mit gutem Wirkungsgrad ver~ wenden. Eine noch weitere Verbesserung des Wirkungsgrades

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beim Verbrennen von sehr schweren ölen kann erfindungsgemäss dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse mit einem Tel!], versehen wird, der eine zwischen der die Flügel am Auslassende des Gehäuses enthaltenden Verbrennungszone angeordnete sekundäre Verbrennungszone bildet, wobei die sekundäre Verbrennungszone einen bedeutend gröeaeren Querschnitt als die ersterwähnte Verbrennungezone besitzt·

Bei einer abgewandelten Ausführungsform eines Brenners gemäss der Erfindung sind in der ersten Verbrennungszone des Gehäuses zwei mit dem Gehäuse verbundene Platten vorgesehen, die sich auf entgegengesetzten Seiten und dicht an einer Längsmittenebene des Gehäuses befinden und die in. entgegengesetzten Richtungen zur Gehäuseachse geneigt sind und die Flügel bilden, welche das Brennstoff-Luftgemisch gegen die Gehäusewand hin lenkenο

Erfindungsgemäea können die Platten, welche diese Flügel bilden, in dem Gehäuse duroh Vorsprünge axial verschiebbar geiialten sein, welche in Kanäle der Gehäusewand eingreifen, so dass es möglich ist, die Flammenform einzustellen·

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind zwei Gruppen von Sekundärluftkanälen mit der sekundären Verbrennungezone verbunden, derart, dass die erste Kanal-, gruppe so geneigt ist, dass der durch sie in das Gehäuse einströmenden Sekundärluft eine Schraubenbewegung in Gegenrichtung zu der Bewegung gegeben wird, welche duroh die

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Flügel dem Brennstoffgemisch erteilt wird; die zweite Gruppe von Sekundärkanälen ist näher am Auslassende der sekundären Verbrennungszone angeordnet und hat eine Neigungsrichtung, die derjenigen der ersten Kanalgruppe entgegengesetzt ist β

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutertt

Figo 1 ist ein Querschnitt in Längsrichtung durch einen Brenner, der ein Ausführungsbeispiel < der Erfindung darstellte

Figo 2 ist ein Querschnitt durch diesen Brennen,

entsprechend der Linien II-II in Fig. 1« Fig. 3 ist ein axialer Querschnitt durch einen

Brenner, der ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt« Fig. 4 ist ein Querschnitt, der im wesentlichen nach

der Linie IY-IV yon Fig« 3 verläuft. Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linien V-V

in Fig. 3.

In Fig» 1 und 2 ist 1 ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse aus feuerfestem Material, vorzugsweise keramischem Material, das als Verbrennungskammer dient und innen verengte Endteile aufweist. In die gemäss Fig· I linksseitige Öffnung 2 des Gehäuses ist eine zylindrische axial einstellende Luftzufuhrdüse 3 aus Metallblech eingesetzt, deren Durchmesser um soviel kleiner ist als die

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öffnung 2, dass zwisohen der Luftzufuhrdüse und dieser Öffnung ein Durchgang 4 von ringförmigen Querschnitt gebildet wird· Die luftzufuhrdüse 3 ist aussen mit Schrauben oder wendeiförmigen Führungsrippen 5 und innen, in dem der Brennkammer zugewendeten Endteil, mit geneigten Flügeln 6 versehen, deren Neigungsrichtung derjenigen der Führungsrippen 5 entgegengesetzt ist. In der Luftzufuhrdüse 3 ist zentral eine Düse ? zum Einspritzen des Brennstoffes in zerstäubtem Zustand angeordnet.· Das Gehäuse 1 ist von einem zylindrischen Blechmantel 8 umgeben; zwischen diesem und dem Gehäuse 1 befindet sich ein Zwischenraum 9 von ringförmigem Querschnitt; auf der Aussenseite des Bleohmantels θ ist ein weiteres Gehäuse 10 aus Metallblech vorgesehen» das einen um soviel grosseren Durchmesser als das Gehäuse θ besitzt, dass zwisohen den Blechgehäusen 8 und 10 gleichfalls ein Ringraum 11 gebildet wird· Die Ringräume 9 und 11 stehen miteinander am rechtsseitigen Ende des Gehäuses 1 gemäss Fig· 1 in Verbindung; der Ringraum 11 ist am linksseitigen Gehäuseende mit einer Druokluftzuführungsleitung 12 verbunden, die auch mit dem unteren Ende des Durchganges A in Verbindung steht. In lt.^L'V<« der, Gehäuseg 1 sind eine Anzahl Kanäle 13 rund um das Gehäuse herum und längs des Gehäuses verteilt; diese sind derart geneigt, dass die Luft, die durch diese Kanäle in die Verbrennungekammer einströmmt und während ihres Durongangeβ duroh diePRäume U und 9 vorerhitzt worden ist,

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eine Schraubenbewegung naoh dem Einspritzende der Verbrennungskammer hin erfährt»

Erfindungsgemäss ist in der Verbrennungskammer in einigem Abstand von der Luftzufuhrdüse 3 ein vorzugsweise aus keramischem Material bestehendes und vier geneigte Flügel 14 sowie einen langgestreckten nabenförmigen Teil 15 aufweisendes Glied vorgesehen» Die Flügel 14 stützen sich mit ihren äusseren Enden gegen die Innenseite des Gehäuses 1 und sind vorzugsweise als Schrauben- oder Wendelflächen mit solcher Neigung ausgebildet, dass dem Brennstoffluftgemisch eine Schraubenbewegung in einer Richtung entgegengesetzt zu derjenigen Schraubenbewegung gegeben wird, die der über die Kanäle 13 in die Verbrennungskammer einströmenden Luft erteilt wird*

Infolge der zueinander entgegengesetzten Neigungen der Führungsrippen 5 in dem Durchgang 4 und der Flügel 6 in der Luftzufuhrdüse 3 wird die über den Durchgang 4 längs einer schraubenförmigen Bahn einströmende Luft innig vermischt mit den Aussenschichten des verbrennenden Brennstoff-Luftgemisches, das sich kegelförmig von der Düse 7 aus längs einer schraubenlinienförmigen Bahn von entgegengesetzter Rieh· tung ausbreitet; wenn das Brennstoff-Luftgemisch die Flügel 14 berührt, die während des Betriebes des Brenners erhitzt werden, so wird das gesamte Brennstoff-Luftgemisch einschliesslioh seines Kerns durch die Flügel längs einer schraubenförmigen Bahn in einer Richtung gegen

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die Gehäusewand 1 getrieben; es trifft dabei auf die vorerhitzte Sekundärluft, die in Gegenrichtung durch die öffnungen 13 einströmt, so dass eine rückstandfreie und vollständige Verbrennung des Brennstoffes stattfindet« Hierzu trägt teilweise auch die Strahlungshitze von den Flügeln her bei, was die Vergasung der Brennstoffteilchen erleichtert, und teilweise auch der Umstand, dass infolge der durch die Flügel dem Brennstoff-Luftgemisch erteilten Sohraubenbewegung die Zeit, die das Brennstoff-Luftgemisch braucht, um die Verbrennungszone, d«h_o denjenigen Teil der Verbrennungskammer, der die Flügel enthält, zu durchströmen, langer ist als wenn das Brennstoff-Luftgemisch im wesentlichen nur axial durch diese Zone hindurchströmen würde.

In den Figo 3 bis 5 ist 21 die Verbrennungskammer, des Brenners, der aus keramischem oder einem anderen feueu*- festen Material hergestellt ist und die Form eines Gehäuses mit kreisförmigem Querschnitt aufweist. Das zylindrisohe Ende 22 des Gehäuses auf der linken Seite von Fig. 3 soll zur Aufnahme einer Düse für die Zufuhr des Brennstoffes und der Primärluft ebenso wie bei Fig. 1 dienen.'An seinem inneren Ende geht der Teil 22 in einen Teil 23 von grösserem Durchmesser über, der wiederum an seinem zum Einlass entgegengesetzten Ende in einen Teil mit noch gröeserem Durchmesser übergeht, während das entgegengesetzte Ende des Teils 24 in einen verengten Auslas·

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25 übergeht β Das Gehäuse ist konzentrisch von einer Metallblechumhüllung 26 umgeben, die ihrerseits von einer weiteren Metallblechumhüllung 27 umschlossen ist, die gleichfalls konzentrisch zu dem Gehäu'se 21 angeordnet ist» Zwischen den beiden Blechgehäusen ist ein Ringraum 28 vorhanden, der am Einlassende des Brenners mit einer den Einlass 22 für die Verbrennungsluftzufuhr umgebenden Hülse 29 in Verbindung . steht. Am entgegengesetzten Ende steht der Eaum 28 mit dem Raum 30 zwischen dem inneren Bleohgehäuse 26 und ' dem keramischen Gehäuse 21 in Verbindung; der Eaum 30 hat gleichfalls ringförmigen Querschnitt. Der Raum 30 steht mit einer Anzahl von Kanälen 31> 32, 33 in Verbindung, die durch die Wandung des Gehäuses 21 zur Sekundärluftzufuhr in die Verbrennungskammer aus dem Lufteinlass 29 über die Räume 28 und 30 hindurchführen., Die Kanäle 31 münden in den Teil 23 des Gehäuses 21 auf der Innenseite des Einlassteiles 22, die Kanäle 32 in den Teil 24, der den grössten Durchmesser besitzt, und die Kanäle 33 in das Gehäuse an der Verbindungsstelle zwischen dem Teil 24 und dem verengten Auslass 25 ο Sämtliche Kanäle 31 bis 33 sind gegenüber der Gehäuseaohse derart geneigt, dass die durch diese Kanäle in das Gehäuse einströmende Sekundärluft auf das Einlassende des Gehäuses hin gerichtet wird. Zumindest die Kanäle 32 und 33 sind auch gegenüber der radialen Sichtung des Gehäuses geneigt» Bei.der Ausführungsform nach den Fig. 3 bis 5 ist das keramische Gehäuse aus zwei Hälften 21a und 21b zusammenge-

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setzt (vgl· Fig· 4 und 5), wobei beide Hälften halbkreisförmigen Querschnitt haben.

Bei der Ausführungsform nach Figo 1 und 2 ist die Verbrennungezone der Brennkammer mit einem feuerfesten Glied 15 versehen, das mit Flügeln 14 ausgebildet ist, um dem Brennstoff-Luftgemisch eine Schraubenbewegung zu erteilen und das Gemisch gegen die Gehäusewand zu führen. Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 3 bis 5 sind die Flügel, welche dem Brennstoff-Luftgemisch eine Schraubenbewegung geben, als zwei Platten 34a und 34b aus keramischem Material ausgebildet, die in dem Teil des Gehäuses angeordnet und mit den Gehäusehälften 21a bzw. 21b verbunden sind. Die Platten 34a und 34b sind auf sich gegenüberliegenden Seiten der Längsmittenebent angeordnet, längs deren die Gehäusehälften verbunden sind (s. Fig. 5)» wobei diejenigen Kanten der Platten, die einander zugewendet sind, dicht nebeneinander liegen und die* Platten derart zur Achse des Gehäuses 21 mit sich kreuzenden Sichtungen (s. Fig. 3) geneigt sind, dass das brennende Brennstoff-Luftgemisch duroh die Platten gegen die Wandungen des Gehäuseteiles 23 geführt wird und eine Sohraubenbewegung erfährt. Jede Platte 34a bzw. 34b ist mit der entsprechenden Gehäusehälfte 21a bzw. 21b duroh Vorsprünge 36 (s. Fig. 5) verbunden, die in Längsrillen 35 der Gehäusewandung eingreifen. Infolgedessen sind die Platten 34a, 34b in axialer Richtung des Gehäuses

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einstellbar, so dass die Flammenform verändert und die Art und Weise der Verbrennung modifiziert werden kann, indem das Brennstoff-Luftgemisch dazu gebracht wird, mit der Luft aus den Sekundärluftkanälen 31 auf verschiedene Arten zusammenzutreffen, je nach der Stellung der Platten 34a, 34b.

Infolge der in dem Teil 23 der Brennkammer, der eine vergleichsweise kleine Querschnittsfläche hat, erreichten Hitzkonzentration werden die Platten oder Flügel 34a, 34b derart erhitzt, dass die Versagung der eingespritzten Brennstoffpartikel zwangsläufig erleichtert wird»

In dem Teil 24, der einen beträchtlich grösseren Querschnitt hat, wird die Geschwindigkeit des brennenden Brennstoff-Luftgemisches herabgesetzt. Die in den Teil 4 mündenden Sekund&rluftkanäle haben eine solche Neigung, dass die durch diese Kanäle in den Teil 24 strömende Sekundärluft eine Schraubenbewegung in entgegengesetzter Richtung erfährt, wie sie dem Brennstoff-Luftgemisch durch die Flügel 34a, 34b erteilt wird. Andererseits sind diejenigen Sekundärluftkanäle 33, die zunächst/dem Auslassende des Teiles 24 vorgesehen sind, in Gegenrichtung zu den Kanälen 32 derart geneigt, dass der durch die Kanäle 33 strömenden Luft eine Schraubenbewegung erteilt wird, die entgegen der Bewegung der durch die Kanäle 32 strömenden Luft verläuft. Wie schon erwähnt, wird in dem Teil 23 eine

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besonders wirksame Vergasung des Brennstoffes erhalten, und in dem Teil 24 findet die Verbrennung der brennbaren Restgase statt·

Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung beschränken sich nicht auf die hier beschriebenen und dargestellten Besonderheiten; diese können vielmehr im einzelnen zahlreiche Abwandlungen erfahren, ohne dass damit das Wesen der Erfindung verlassen wird«,

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   (1.)) Brenner für flüssige Brennstoffe mit einem

   Gehäuse aus feuerfestem Material, das eine Brennkammer von etwa kreisförmigem Querschnitt bildet und an einem

   Ende offen ist, während in dem entgegengesetzten Ende, an welches auch eine Druckluftleitung für die Zufuhr primärer Verbrennungsluft angeschlossen ist, eine Düse für die Zufuhr des zerstäubten Braruistoffes vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Yerbrennungszone des Gehäuses (1) ein Teil (15) aus feuerfestem Material mit. mehreren, vorzugsweise als Schrauben- oder Wendelflächen gestalteten und in der gleichen Richtung geneigten Flügeln (14) vorgesehen ist, welches das brennende Brennstoff-Luftgemisch nach aussen gegen die Wandung des Gehäuses führt, die in an sich bekannter Weise mit Öffnungen oder Kanälen (13) für die Zufuhr sekundärer Luft versehen ist_e

   2«) Brenner nach Anspruch 1, bei dem die zur Zufuhr der sekundären Luft dienenden Kanäle des Gehäuses zur Gehäuseachse derart geneigt sind, dass die durch die Kanäle in das Gehäuse atr-ömende sekundäre Luft eine schraubenförmige ,Bewegung erfährt, die auf das Ende des Gehäuses hin gerichtet ist, wo die Brennstoffdüse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet ₉ dass die Neigung der Flügel (14) derart gewählt ist, dass die durch die Flügel dem

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   Brennetoff-Luftgemisch erteilte schraubenförmige Bewegung entgegengesetzt zu der schraubenförmigen Bewegung der durch die Kanäle (13) in das Gehäuse strömenden sekundären Luft verläuft.

   3·) Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Flügel (14) aufweisende Teil eine mit der Gehäueeachse zusammenfallende zentrale längliche Nabe (15) besitzt und an seinem der Düse gegenüberliegenden Ende abgerundet oder zugespitzt ist_o

   4#) Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Brennstoffdüse zentral innerhalb einer Luftzufuhrdüse angeordnet ist, die von einem Luftzufuhrdurchgang ringförmigen Querschnittes umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrdüse (3) in ihrem Innern an dem der Brennkammer zugewendeten Ende mit geneigten ·;/**-. Flügeln (6) versehen ist und dass der Luftzufuhrdurchgang (4), mit Führungsrippen (5) versehen ist, die in Gegenrichtung zu den Flügeln (6) in der Luftzufuhrdüse geneigt sind₀

   5·) Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ dass zwischen der die Flügel und das Auslassende umfassenden Verbrennungszone das Gehäuse mit einem Teil versehen ist, der eine sekundäre Verbrennungszone bildet und eine» beträchtlich grössere Querschnittsfläche als die erste Verbrennungszone aufweist·

   6o) Abgewandelte Ausführungsform eines Brenners nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten

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   Verbrennungszone (23) zwei Platten (34a, 34b) vorgesehen sind, die mit dem Gehäuse (21) verbunden und auf sich gegenüberliegenden Seiten einer Längsmittenebene des Gehäuses und dicht neben dieser angeordnet sind, welche zur Gehäuseachse in sich kreuzenden Richtungen geneigt sind und die Flügel zur Führung des Brennstoff-Luftgemisches gegen die Gehäusewandung bilden«

   7o) Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten 34a, 34b) mit Hilfe von Vorsprüngen (36), die in Rillen (35) der Gehäusewandung eingreifen? axial verschiebbar angeordnet sind.

   8.) Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das3 zwei Gruppen von Sekundärluftkanäle mit der sekundären Verbrennungszone (24) verbunden sind, derart, dass die Kanäle (32) der einen Gruppe so geneigt sind, dass die durch. sie in das Gehäuse einströmende Sekundärluft eine Schraubenbewegung erfährt, welche zu der Schraubenbewegung, die dem Brennstoff-Luftgeraiseh durch die Flügel (34a, 34b) erteilt wird, entgegengesetzt verläuft, und dass die andere Gruppe von Sekundärluftkanälen (33) näher am Auslassende der sekundären Verbrennungszone angeordnet und in entgegengesetzter Richtung geneigt ist wie die Kanäle der erstgenannten Gruppe»

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