DE1501922A1

DE1501922A1 - Burner for firing a boiler room

Info

Publication number: DE1501922A1
Application number: DE19661501922
Authority: DE
Inventors: Schoppe Dr-Ing Fritz
Original assignee: Schoppe dr-Ing Fritz
Current assignee: Schoppe dr-Ing Fritz
Priority date: 1966-04-15
Filing date: 1966-04-15
Publication date: 1970-02-12
Also published as: DE1501922B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zum Befeuern eines Heizraumes, mit einer sich in Hauptströmungsrichtung der Durchsatzströmung konisch erweiternden Brennermuffel, der am Eintrittsende durch ein zentrales Spritzloch der Brennstoff und über eine Drallvorrichtung mit vorwiegend radial verlaufenden Zeitschaufeln sowie zum Teil durch das Spritzloch die Verbrennungsluft zuführbar sind, und mit einer sich an das Austrittsende der Brennermuffel anschließenden Beschleunigungsdüse zum Erzeugen eines Flammgasstrahls, dessen Geschwindigkeit am Austrittsende der Beschleunigungsdüse einem Staudruck entspricht, welcher mindestens das 5 - 10-fache der auf den Flammgasstrahl im Hdzraum pro Flächeneinheit wirkenden Auftriebskräfte beträgt, wobei die Drallvorrichtung und die Abmessungen der Brennermuffel so ausgelegt sind, daß der sich im Zentrum des Eintrittsendes der Brennermuffel ausbildende Unterdruck wenigstens 10 bis 20 mal größer ist als der mittlere Ataudruck der Durchsatzströmung, gemessen auf halber Länge der Brennermuffel am Ort höchster Geschwindigkeit des dortigen Geschwindigkeitsprofils. bin Brenner dieser .,--t 1s - se: scill:;Les än2 düdurch aus, d-_. er iri der L_=@ U ist, e11iei1 Gel -ho- her Stabilität des zitT'j:nungbildes iai .$renner zu erZFu`en. Lie t#enanut;eri Druchbedin:Vunteri bleiben unabhUnE;ib von der @irü.se des Brenners aufrecht erhalten, ;renn die für eine :Leistung als richtiv era:itte@ten :ibipessuntien bei:a o'ber:JGnL, auf eine andere Leistung im 7erhUltnis der durzei = as den den Leistungen entsprechenden Durchsätzen geändert werden. Dies Kommt daher, Neil dieTirung im Brenner vor. der lieyrlolds=--'i-ihl unabhängig ist. Duher kann der. Brenner @- ücti f;:r' verhälünis-,iäiiie Kleine Leistuncen, wie sie beispieist:e=se zum Befeuern von 4entrg-.lheizunLsicesseln gebrc,@uchlic:i äirlü, telegt werden. Lä hat sich hera.usi-estellt, dai@ (-er bei Kleineren Leistungen :.#b`ase erzeugt, die von der ic',ei>ler@ Rußkurve erheblich abweichen. Unter der huizkurve ver.teht man die auftr@:,,zr@; wes gehaltes nach Bacharacü *.-*ber dem CO `-Gehalt der Abgase. .däh- rend ein theoretisch idealer Brenner ein ru.,sfreies @ibga, bei allen 00 Gehalten unterhalb der stöchiometrischen Grenze erzeuGt, zeigen praktisch ausgeführte Brenner einen steigen- den Rußgehalt bei Annäherung an diese Grenze. Derjenige CO 2- Gehalt, bei dem der Rußgehalt L-ewisse- Grenzwerte überschrei- tet (die sog. Rußgrenze) ist ein Maß für den zur Verbrennung nötigen LuftüberschuB; wie auch für die Güte der Durchmischung von Luft und Brennstoff. Die insbesondere bei kleinen Brennern vorhandenen Grenzschichteinflüsse und Fertigungsungenauigkeiten werden von der RuBkurve deutlich dargestellt; letztere gibt dem Fachmann ein eindeutiges Maß für Umfang und Art der Durchmi- schungsfehler. Je kleiner der Brenner ist, desto wichtiger werden die nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen bIaß- nahmen zur Verbesserung der RuBkurve. Abweichungen von der idealen Rußkurve bedeuten also, daß der Brenner mehr Ruß im Abgas hat, als dies unter Berücksichtigung der Brennstoffart und des jeweiligen Luftverhältnisses notwendig wäre.The invention relates to a burner for firing a heating room, with a burner muffle that widens conically in the main flow direction of the throughput flow, to which the fuel can be fed at the inlet end through a central spray hole and the combustion air via a swirl device with predominantly radial time blades and partly through the spray hole and with an acceleration nozzle adjoining the outlet end of the burner muffle to generate a flame gas jet, the speed of which at the outlet end of the acceleration nozzle corresponds to a dynamic pressure which is at least 5 - 10 times the buoyancy forces acting on the flame gas jet in the Hdzraum per unit area, whereby the Swirl device and the dimensions of the burner muffle are designed so that the negative pressure forming in the center of the inlet end of the burner muffle is at least 10 to 20 times greater than the mean atmospheric pressure of the throughput flow, ge measure halfway along the burner muffle at the highest speed location of the speed profile there. am burner this., - t 1s - se: scill:; Les än 2 düdurch aus, d-_. he iri the L _ = @ U is, e11iei1 Gel -ho- for stability of the zitT'j: nung picture iai. Lie t # enanut; eri Druchbedin: Vunteri remain independent; ib from the @ irü.se of the burner,; run them for one : Performance as Richtiv era: itte @ ten: ibipessuntien at: a o'ber: JGnL, to another performance in the 7erhUltnis der durzei = as den throughputs corresponding to the performance can be changed. This is what occurs, Neil, the direction in the burner. the lieyrlolds = - 'i-ihl is independent. Duher can. Brenner @ - ücti f;: r ' Relative, iäiiie small performances, as it is for example: e = se for Firing of 4-channel oil heating boilers used, @ uchlic: i äirlü, be teled. Lä has hera.usi-estellt, dai @ (-er for smaller services:. # b`ase generated by the ic ', ei> ler @ Soot curve deviate considerably. Under the huizkurve one sees the order @: ,, zr @; wes content according to Bacharacü * .- * above the CO `content of the exhaust gases. .däh- rend a theoretically ideal burner a ru., sfreies @ibga, bei all 00 contents below the stoichiometric limit generated, practically designed burners show an increasing the soot content when approaching this limit. The one CO 2- Content at which the soot content exceeds L-ewisse limit values tet (the so-called soot limit) is a measure for the combustion necessary excess air; as well as for the quality of the mixing of air and fuel. Especially with small burners existing boundary layer influences and manufacturing inaccuracies are clearly shown by the soot curve; the latter gives the Expert a clear measure of the extent and type of diameter misconduct. The smaller the burner, the more important the below-described low-speed took to improve the soot curve. Deviations from the ideal soot curve mean that the burner has more soot in the exhaust gas than would be necessary taking into account the type of fuel and the respective air ratio.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brenner nach dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß er auh bei Auslegung auf kleinere, zum Beheizen von Zentralheizungskesseln undcgl. geeignete Verbrennungsleistungen eine RuBkurve liefert, die sich der idealen Rußkurve stark annähert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,.daß im Wege der Verbrennungsluft vor dem Eintritt in die Drallvorrichtung eine Vergleichsmäßigungseinrichtung zum Verteilen der Luft über dem Umfang der Drallvorrichtung und zum Vergleichmäßigen der Strömung vorgesehen ist, daß der Eintritt der Drallvorrichtung und das Spritzloch von einem gemeinsamen, drosselstellenfreien Raum ausgehen, und daß am Austrittsende der Brennermuffel eine Blende angeordnet ist.The invention is based on the object of the burner according to the main patent so that it can also be used when designing smaller ones for heating central heating boilers and the like suitable combustion performance provides a soot curve, which is the ideal Soot curve closely approximates. According to the invention, this is achieved by .that in the way the combustion air before entry into the swirl device a smoothing device to distribute the air over the circumference of the swirl device and to make it even the flow is provided that the entry of the swirl device and the spray hole start from a common, throttle-free space, and that at the outlet end the burner muffle has a diaphragm.

Wie praktische Versuche gezeigt haben, weicht die Rußkurve des erfindungsgemäßen Brenners von der idealen Rußkurve nur sehr wenig ab. Der Brenner gewährleistet also auch bei kleinen Leistungen eine optimale Verbrennung. Dies ist auf folgende Einflüsse zurückzuführen: In einem Brenner der vorliegenden Gattung strömt die Verbrennungsluft mit Drall vom Eintrittsende zum Austrittsende der Muffel. Dabei stellt sich in der Brennerachse ein Druckgefälle vom Aus- zum Eintrittsende ein, das auf die Verkleinerung der Umfangskomponente der Drallströmung infolge der konischen Erweiterung der Brennermuffel und die daraus resultienade Verkleinerung der auf die Verbrennungsluft wirkenden Fliehkräfte zurückzuführen ist. Ein Teil der Verbrennungsluft stülpt sich daher am Austrittsende nach innen um und strömt entlang der Brennerachse zurück. Der andere Teil gelangt in die Beschleunigungsdüse. Zwischen der Rückströmung und der nach vorne gerichteten-Drallströmung bildet sich eine Zone intensiver Turbulenz aus, in der die Verbrennungsluft mit dem Brennstoff gemischt wird.As practical tests have shown, the soot curve of the burner according to the invention deviates only very little from the ideal soot curve. The burner guarantees optimal combustion even with low outputs. This is due to the following influences: In a burner of the present type, the combustion air flows with a swirl from the inlet end to the outlet end of the muffle. A pressure gradient is established in the burner axis from the outlet to the inlet end, which is due to the reduction in the circumferential component of the swirl flow due to the conical expansion of the burner muffle and the resulting reduction in the centrifugal forces acting on the combustion air. Part of the combustion air therefore turns inside out at the outlet end and flows back along the burner axis. The other part goes into the accelerator nozzle. A zone of intense turbulence in which the combustion air is mixed with the fuel forms between the return flow and the forward swirl flow.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner gewährleistet die Vergleichmäßigungsvorrichtung einen gleichförmigen Eintritt der Verbrennungsluft über den Umfang der Brennermuffel. Dadurch wird eine rotationssymmetrische Strömung erzielt, die zu einer gleichmäßig intensiven Turbulenz führt, so daß die Durchmischung ebenfalls im gesamten Turbulenzgebiet in gleichem Maße erfolgt. Bei kleinen Leistungen können sich Fertigungstoleranzen im Brennstoffeindüsungssystem dahingehend auswirken, daß strähnig oder unsymmetrisch eingesprüht wird. Die dadurch entstehende Gefahr eines Ausschleuderns von Brennstoffteilchen durch-die Rotationsströmung ist bei dem erf iahngsgemäßen Brenner dadurch gebannt, daß durch das Spritzloch zusammen mit dem Brennstoff Verbrennungsluft eintritt, die unter dem gleichen statischen Druck steht, wie die durch die Drallvorrichtung eintretende Luft. Dieser Luftstrom verhindert ein Ausschleudern von Brennstoffpartikeln im Bereich des Eintrittssystems. Bei kleinen Brennergrößen ist schließlich an der Muffelinnenwandung strömende Grenzströmung nicht mehr vernachlässigbar. Sie läßt sich der Verbrennung nicht ohne weiteres mehr beimischen. Der Luftüberschuß kann dann größer werden, als an sich erwünscht ist. Hier schafft die Erfindung Abhilfe durch die Anordnung der Blende am Austrittsende der Brennermuffel, An dieser reißt die Grenzschicht ab und wird der allgemeinen Strömung beigemischt. Die genannten konstruktiven Merkmale des erfirbngsgemäßen Brenners wirken also zur Erzielung einer optimalen Rußkurve zusammen. Der konstruktive Aufwand ist zwar etwas höher als bei üblichen Brennern; dafür ist es aber mit einem solchen Brenner möglich, die Heizleistung befeuerter Objekte gegenüber vergleichbaren bekannten Brennern bei gleicher Abgastemperatur annähernd auf das Doppelte zu steigern. Diese Leistungssteigerung macht den konstruktiven Mehraufwand bei weitem wett. In the case of the burner according to the invention, the equalization device ensures a uniform entry of the combustion air over the circumference of the burner muffle. As a result, a rotationally symmetrical flow is achieved, which leads to a uniformly intense turbulence, so that the mixing also takes place to the same extent in the entire turbulence area. In the case of small powers, manufacturing tolerances in the fuel injection system can have the effect that the spray is continuous or asymmetrical. The resulting risk of fuel particles being thrown out by the rotational flow is averted in the burner according to the invention in that combustion air enters through the spray hole together with the fuel and is under the same static pressure as the air entering through the swirl device. This air flow prevents fuel particles from being ejected in the area of the inlet system. With small burner sizes, the boundary flow on the inner wall of the muffle can no longer be neglected. It can no longer be added to the combustion without further ado. The excess air can then be greater than is actually desired. The invention provides a remedy here by arranging the diaphragm at the outlet end of the burner muffle. The boundary layer tears off at this end and is mixed with the general flow. The mentioned structural features of the burner according to the invention thus work together to achieve an optimal soot curve. The design effort is somewhat higher than with conventional burners; however, with such a burner it is possible to increase the heating output of fired objects almost twice as much compared to comparable known burners with the same exhaust gas temperature. This increase in performance by far makes up for the additional design effort .

Die Gleichmäßigkeit der Anströmung der Drallvorrichtung kann dadurch noch verbessert werden, daß zwischen der Vergleichmäßigungseinrichtung und dem Eintritt der Drallvorrichtung eine Drosselstelle angeordnet ist.The uniformity of the flow onto the swirl device can thereby still to be improved that between the equalization device and the entrance the swirl device a throttle point is arranged.

Die Erfindung verfolgt weiter den Zweck, die zum Erreichen der angestrebten Wirkung notwendigen konstruktiven Einrichtungen so einfach wie möglich zu gestalten. Hierzu ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Brennermuffel wenigstens über einen Teil ihrer Länge in einem zu ihr konzentrischen, sie mit Abstand umgebenden, zylindrischen Gehäuse angeordnet ist, das im Abstand hinter dem Eintrittsende der Brennermuffel durch eine Stirnwand abgeschlossen ist und in das im Abstand vor dem Eintrittsende eine Verbrennungsluftzuführung mündet, daß die Vergleichmäßigungseinrichtung im Ringraum zwischen der Brennermuffel und dem Gehäuse angeordnet ist und daß die Drallvorrichtung eines tellerförmigen Leitschaufelträger aufweist, dessen Außenumfang mit dem Gehäuse einen die Drosselstelle bildenden Ringspalt einschließt. Bei dieser Ausbildung befindet sich die Vergleichmäßigungsvorrichtung in dem ringförmigen Kanal zwischen der Brennermuffel und dem Gehäuse. An dieser Stelle läßt sich/verhältnismäßig einfachen Mitteln, beispielsweise mit einem Lochblech oder einem ringfärmigen Kragen, eine Str'o"mungsvergleichmäßigung erzielen. Der Leitschaufelträger der Drallvorrcht'ang hat die Zusatzfunktion, zusammen mit dem Gehäuse die Drosselstelle zu bilden. Es brauchen also keine eigenen konstruktiven Mittel zum Ausbilden der Drosselstelle vorgesehen zu sein.The invention further pursues the purpose of making the structural devices necessary to achieve the desired effect as simple as possible. For this purpose, it is provided in the preferred embodiment of the invention that the burner muffle is arranged at least over part of its length in a cylindrical housing concentric to it, surrounding it at a distance, which is closed at a distance behind the inlet end of the burner muffle by an end wall and in which leads to a combustion air supply at a distance from the inlet end, that the equalization device is arranged in the annular space between the burner muffle and the housing and that the swirl device has a plate-shaped guide vane carrier, the outer circumference of which with the housing encloses an annular gap forming the throttle point. In this embodiment, the equalization device is located in the annular channel between the burner muffle and the housing. At this point, relatively simple means, for example with a perforated plate or a ring-shaped collar, can be used to smooth out the flow own constructive means to be provided for forming the throttle point.

Eine weitere bauliche Vereinfachung ergibt sich, wenn die Drallvorrichtung auf der dem Leitschaufelträger abgewandten Seite der Leitschaufeln durch eine ringförmige Abdeckplatte abgeschlossen .ist, in deren Zentrum: sich das Spritzloch befindet. Die Abdeckplatte der Drallvorrichtung bildet dann zugleich den eintrittsseitigen Verschluß der Brennermuf'fel mit dem Spritzloch.A further structural simplification results when the swirl device on the side of the guide vanes facing away from the guide vane carrier by an annular one Cover plate is complete, in the center of which: the spray hole is located. The cover plate of the swirl device then also forms the inlet-side Closure of the burner sleeve with the spray hole.

An einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der rückwärtige Teil der Brennermuffel zusummen mit dem Leitschaufelträger,, den Leitschaufeln und ggf. dem Lochblech als einheitliches Gußstück ausgeführt ist, das; vorne in eine am Außenumfang gegen das Gehäuse abgedichtete Dichtwand übergeht, und daß der vordere Teil der Brennermuffel, die Beschleunigungsdüse und die Blende aus Warmfestem Blech oder aus keramischem Werkstoff bestehen. Durch diese Konstruktion wird die Zahl der Teile auf ein; Minimum reduziert. Dies ergibt eine Kostenersparnis beider Herstellung und bei der Montage.: Ein sehr schlanker Brenneraufbau läßt sich dadurch erzielen, daß eine zur Breanermuffel koaxiale Verbrennungsluftzuftihrung hinter dem Eintrittsende der Brennermuffel angeordnet und zwischen der Zuführung einerseits und dem Spritzloch der Drallvorrichtung andererseits ein Lochblech angeordnet ist. Andere Weiterbildungen der Erfindung und vorteilhafte bauliche Merkmale sowie die zur Erzielung einer stabilen Strömung einzuhaltenden Abmessungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh-ungsbeispielen hervor: In den Figuren 1 bis 5 der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen des Brenners nach der Erfindung schematisch im Längsschnitt dargestellt.In an advantageous development of the invention it is provided that the rear part of the burner muffle together with the guide vane carrier, the guide vanes and, if necessary, the perforated plate is designed as a single casting that; the front merges into a sealing wall sealed on the outer circumference against the housing, and that the front part of the burner muffle, the acceleration nozzle and the diaphragm are made of heat-resistant sheet metal or of ceramic material. With this construction , the number of parts is reduced to one; Minimum reduced. This results in cost savings in production and assembly: A very slim burner structure can be achieved by arranging a combustion air supply coaxial with the burner muffle behind the inlet end of the burner muffle and between the supply on the one hand and the spray hole of the swirl device on the other hand a perforated plate. Other developments of the invention and advantageous structural features as well as the dimensions to be maintained to achieve a stable flow emerge from the following description of exemplary embodiments: In Figures 1 to 5 of the drawing, various embodiments of the burner according to the invention are shown schematically in longitudinal section.

Der Brenner nach Fig. 1 besitzt eine Brennermuffel 1, die sich von ihrem Eintrittsende 1a zum Austrittsende 1b konisch erweitert. An das Austrittsende schließt sich eine Beschleunigungsdüse 2 an. Am Eintrittsende ist eine Drallvorrichtung 3 mit vorwiegend radialen Leitschaufeln 4 angeordnet. In der Achse O des Brenners befindet sich am Eintrittsende 1a ein Spritzloch 5,durch welches Brennstoff, insbesondere Ö1, mittels eines Düsensystems 6 in die Brennermuffel eingeführt werden kann.The burner of Fig. 1 has a burner muffle 1, which is from their inlet end 1a to the outlet end 1b widened conically. To the exit end an acceleration nozzle 2 follows. There is a twist device at the inlet end 3 arranged with predominantly radial guide vanes 4. In the O axis of the burner is located at the inlet end 1a, a spray hole 5, through which fuel, in particular Ö1, can be introduced into the burner muffle by means of a nozzle system 6.

Die Leitschaufeln 4 sind an einem tellerförmigen Leitschaufelträger 7 angebracht, zweckmäßigerweise einteilig mit diesem ausgeführt. Auf der dem Leitschaufelträger 7 gegenüberliegenden Seite ist die Drallvorrichtung durch eine ebenfalls tellerförmige Abdeckplatte 8 verschlossen, die in ihrem Zentrum das Spritzloch 5 enthält.The guide vanes 4 are on a plate-shaped guide vane carrier 7 attached, expediently made in one piece with this. On the vane carrier 7 opposite side is the swirl device by a likewise plate-shaped Cover plate 8 closed, which contains the spray hole 5 in its center.

Die Brennermuffel 1 ist über einen Teil ihrer Länge von einem zylindrischen Gehäuse 9 umgeben, das bei 10 an die Wand des zu befeuernden Heizraumes (nicht dargestellt) angeflanscht werden kann. Am vorderen Ende des Gehäuses mündet in dieses ein Luftzuführungsrohr 11, in welchem die Verbrennungsluft im Sinne eines Pfeiles A strömt. Hinter und im Abstand vom Eintrittsende 1a der Brennermuffel 1 ist das Gehäuse 9 durch eine Stirnwand 12 verschlossen,, die die Hilfsorgane des Brenners, wie das Eindüsungssystem 6, die Zündeinrichtung und die Flammüberwachung (beide nicht gezeichnet) trägt. Zwischen dem Eintritt 13 in die Drallvorrichtung 3 und der Verbrennungsluftzuführung 11 ist eine Vergleichmäßigungseinrichtung für die Strömung angeordnet, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 als Lochblech 14 ausgebildet ist, das sich ringförmig um die Brennermuffel 2 herum im Ringraum 15 zwischen Brenne rmuffel 1 und Gehäuse 9 erstreckt. Der Leitschaufelträger 7 ist so nahe an das Gehäuse 9 herangeführt, daß nur noch ein schmaler Durchtrittsspalt 16 für die Verbrennungsluft verbleibt, der eine Drosselstelle bildet. Hinter ,der Drosselstelle bildet das Gehäuse 9, 12 einen Luftsammelraum 17, mit dem sowohl der Eintritt 13 der Drallvorrichtung 3 als auch das Spritzloch 5 in Verbindung stehen. Zwischen dem Eintritt 13 und dem Spritzloch 5 sind keine Drosselstellen vorhanden, so daß der statische Druck an diesen Stellen im Luftsammelraum 17 gleich groß ist. Am vorderen Ende ist das Gehäuse 9 durch eine ringförmige Membran 18 dichtend abgeschlossen.The burner muffle 1 is surrounded over part of its length by a cylindrical housing 9, which at 10 can be flanged to the wall of the boiler room to be fired (not shown). At the front end of the housing, an air supply pipe 11, in which the combustion air flows in the direction of arrow A, opens into it. Behind and at a distance from the inlet end 1a of the burner muffle 1, the housing 9 is closed by an end wall 12, which carries the auxiliary organs of the burner, such as the injection system 6, the ignition device and the flame monitor (both not shown). Between the inlet 13 into the swirl device 3 and the combustion air supply 11 there is a device for smoothing the flow, which in the exemplary embodiment according to FIG 9 extends. The guide vane carrier 7 is brought so close to the housing 9 that only a narrow passage gap 16 remains for the combustion air, which forms a throttle point. Behind the throttle point, the housing 9, 12 forms an air collecting space 17, with which both the inlet 13 of the swirl device 3 and the spray hole 5 are connected. There are no throttling points between the inlet 13 and the spray hole 5, so that the static pressure at these points in the air collecting space 17 is the same. At the front end, the housing 9 is sealed off by an annular membrane 18.

Im Bereich des Austrittsendes der Brennermuffel 1 ist in dieser eine ringförmige Blende 19 angeordnet, de bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel in Richtung der Beschleunigungsdüse 2 konisch gestaltet ist.In the area of the outlet end of the burner muffle 1 is in this one annular diaphragm 19 arranged, de in the illustrated embodiment in Direction of the acceleration nozzle 2 is designed conically.

Der Ringspalt 16 ist durch Abstandhalter 20 gesichert, die sich um den Umfang herum verteilen.The annular gap 16 is secured by spacers 20, which are around distribute the circumference around.

In dem beschriebenen Brenner läuft der Verbrennungsvorgang folgendermaßen ab: Die Verbrennungsluft tritt im Sinne-des Pfeiles A durch das Zuführungsrohr 11 in das Gehäuse 9 ein. Sie durchströmt das Lochblech 14, wird durch die dort erfolgende Stauung gleichmäßig über den Umfang der Brennermuffel verteilt und gelangt mit beruhigter Strömung zu dem eine Drosselstelle bildenden Ringspalt 16. Dort findet eine weitere Strömungsberuhigung statt. Der Großteil der Verbrennungsluft gelangt dann vom Luftsammelraum 1? durch die Drallvorrichtung 3 in das Eintrittsende 1a der Brennermuffel. Ein Teil der Luft strömt jedoch auch durch das Spritzloch 5, durch welches der Brennstoff in Richtung der Brennermuffelachse 0 eingedüst wird. In der Brennermuffel bewegt sich die Verbrennungsluft infolge des Dralls schraubenförmig zum Austrittsende 1b. Infolge der Erweiterung der Brennermuffel verringert sich dabei die Umfangskomponente der Strömung und damit auch die auf die Verbrennungsluft wirkende Fliehkraft. Vom Punkt B im Austrittsquerschnitt ergibt sich daher ein Druckgefälle zum Punkt Q im Eintrittsquerschnitt, das einen Teil der Verbrenungsluft entgegen der Hauptströmungsrichtung zurücksaugt. Zwischen der wandnahen Strömung und der zentralen Rückströmung bildet sich ein Turbulenzgebiet aus, in welchem der Brennstoff intensiv mit der Verbrennungsluft gemischt wird. Der nicht rezirkulierende Anteil gelangt durch den freien Querschnitt der Blende 19 in die Beschleunigungsdüse 2 und verläßt den Brenner in Form einesEehr schnellen Flammgasstrahls. Hinter der Blende 19 bildet sich ein Wirbel W aus, der die Grenzschicht der Luftströmung dem Flammstrahl beimischt. Vom Punkt P zum Punkt R im Austrittsquerschnitt der Beschleunigungsdüse existiert ebenfalls ein Druckgefälle.In the burner described, the combustion process takes place as follows: The combustion air enters the housing 9 in the direction of arrow A through the supply pipe 11. It flows through the perforated plate 14, is evenly distributed over the circumference of the burner muffle due to the congestion there and reaches the annular gap 16, which forms a throttle point, with a calm flow. There, a further flow calming takes place. The majority of the combustion air then comes from the air collecting chamber 1? through the swirl device 3 into the inlet end 1a of the burner muffle. However, some of the air also flows through the spray hole 5, through which the fuel is injected in the direction of the burner muffle axis 0. In the burner muffle, the combustion air moves helically towards the outlet end 1b due to the swirl. As a result of the expansion of the burner muffle, the circumferential components of the flow and thus also the centrifugal force acting on the combustion air are reduced. From point B in the outlet cross-section there is therefore a pressure gradient to point Q in the inlet cross-section, which sucks back part of the combustion air against the main flow direction. Between the flow close to the wall and the central return flow, a turbulence area forms in which the fuel is intensively mixed with the combustion air. The non-recirculating portion passes through the free cross-section of the diaphragm 19 into the acceleration nozzle 2 and leaves the burner in the form of a very fast flame gas jet. A vortex W forms behind the diaphragm 19, which mixes the boundary layer of the air flow with the flame jet. There is also a pressure gradient from point P to point R in the exit cross-section of the acceleration nozzle.

Der durch das Spritzloch 5 strömende Anteil der Verbrennungsluft trägt den Brennstoff in das Innere der Brennermuffel 1 und hält den Raum vor dem und um das Spritzloch von Einwirkungen der Flammefrei.The portion of the combustion air flowing through the spray hole 5 carries the fuel into the interior of the burner muffle 1 and keeps the space in front of and around the spray hole free from the effects of the flame.

Der Brenner erlaubt es, einen Flammgastrahl von einer Geschwindigkeit zu erzeugn, die einen Staudruck entspricht, welcher mindestens das 5 bis 10-fache der auf den Flammgasstrahl im Heizraum pro Flächeneinheit wirkenden Auf- triebskräfte beträgt, und zugleich ein stabiles StrÖmuagsbild trotz der einander entgegenwirkenden Druckgefälle und PR zu erzielen sowie eine optimale RuBkurve zu errei- chen, wenn bei einer Verbrennungsleistung von 100.00® Kcal/h und einem Vordruck der Verbrennungsluft von folgenden Dimen- sionen eingehalten sind: Eintrittsdurchmesser der Brennermuffel d1 = 84 Austrittsdurchmesser der Brennermuffel D1 = 175 Austrittsdurchmesser der Beschleunigungsdüse =,Durchtrittsdurchmesser der Blende D2 - 80 Länge der Brennermuffel L1 = 240 Länge der Beschleunigungsdüse L2 = 130 Axiale Länge der Leitschaufeln b1 = 30 Spiralwinkel des Lufteintritts gegen die Umfangsrichtung = 7-15o Dicke der Leitschaufeln = 5 mm Durchmesser des Spritzlochs ds z 25 Durchmesser des Gehäuses d2 = 250 Breite des Spalts a z 7, Eintrittsdurchmesser der Verbrennungsluftzuführung d3 = "100 Abstand Drosselstelle/Gehäusestirnwand b2 = 62 Durchtrittsfläche des Lochblechs entspricht 3a64' lÖcne= von je 4 mm Durchmesser. Soll der Brenner für andere Leistungen ausgelegt werden, dann sind die angegebenen Abmessungen, zumindest jedoch die Abmessungen d1, D1, D2 , L1, L2, b1, und d. im Verhältnis der Wurzel aus den den Leistungen entsprechenden Durchsätzen zu ändern. Außerdem können bei den angegebenen Maßen Änderungen im Eintrittsdurchmesser d1 der Brennermuffel, der Breite b1 der Leitschaufeln und des Spiralwinkels vorgenommen werden, wobei diese Änderungen aber unter den angegebenen Werten im wesentlichen linear gegeneinander zu kompensieren sind. The burner allows a flame gas jet to be generated at a speed that corresponds to a dynamic pressure which is at least 5 to 10 times the lifting forces acting on the flame gas jet in the heating room per unit area , and at the same time a stable flow pattern despite the opposing pressure gradient and PR and to achieve an optimal soot curve if the following dimensions are maintained with a combustion output of 100.00® Kcal / h and a pre-pressure of the combustion air : inlet diameter of the burner muffle d1 = 84 outlet diameter of the burner muffle D1 = 175 outlet diameter of the Acceleration nozzle =, passage diameter of the orifice D2 - 80 Length of the burner muffle L1 = 240 Length of the acceleration nozzle L2 = 130 Axial length of the guide vanes b1 = 30 Spiral angle of the air inlet against the circumferential direction = 7-15o Thickness of the guide vanes = 5 mm diameter of the spray hole ds z 25 Housing diameter d2 = 2 50 Width of the gap az 7, inlet diameter of the combustion air supply d3 = "100 Distance throttle point / housing end wall b2 = 62 passage area of the perforated plate corresponds to 3a64 'lÖcne = each 4 mm in diameter. If the burner is to be designed for other outputs, then the specified dimensions, but at least the dimensions d1, D1, D2, L1, L2, b1, and d. to change in the ratio of the root of the throughputs corresponding to the services. In addition, changes in the inlet diameter d1 of the burner muffle, the width b1 of the guide vanes and the helix angle can be made with the specified dimensions, but these changes are to be compensated essentially linearly against each other under the specified values.

Bei diesen Werten ergibt sich im Zentrum des Eintrittsendes der Brennermuffel ein Unterdruck der 10 bis 20 mal größer ist als der mittlere Staudruck der Strömung in der Brennermuffel, gemessen auf halber Länge L1 der Brennermuffel am Ort größter Geschwindigkeit des dortigen Geschwindigkeitsprofils. Dieses Druckverhältnis garantiert die Stabilität der Flammströmung.With these values, the burner muffle results in the center of the inlet end a negative pressure that is 10 to 20 times greater than the mean dynamic pressure of the flow in the burner muffle, measured at half length L1 of the burner muffle at the location largest Speed of the speed profile there. This pressure ratio is guaranteed the stability of the flame flow.

Die Ausführungsfornn(nach den Figuren 2 bis 5 stimmen im Prinzip und in den meisten Bauteilen mit derjenigen nach Fig. 1 überein. Zur Vermeidung von Wiederholungen sind die übereinstimmenden Bauteile im nachfolgenden nicht mehr erwähnt, jedoch mit gleichen Bezugszeichen versehen.The execution form (according to Figures 2 to 5 agree in principle and most of the components are the same as that of FIG. To avoid Repetitions, the matching components are no longer mentioned in the following, however, provided with the same reference numerals.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 dient zum Befeuern eines Kessels der bei 21 angedeutet ist. Zur Bildung des Gehäuses für den Brenner ist die zylindrische Feuerbüchse 22 des Kessels 21 aus diesem herausgeführt und bildet in ihrer Verlängerung g' das Gehäuse. Dies stellt eine erhebliche bauliche Vereinfachung dar.The embodiment according to FIG. 2 is used to fire a boiler which is indicated at 21. To form the housing for the burner, the cylindrical fire box 22 of the boiler 21 is led out of this and forms the housing in its extension g '. This represents a considerable structural simplification.

Als Brennstoff dient bei dem Brenner nach Fig. 2 Gas, welches durch ein Rohr 6' zentral zugeführt wird. In Fig. 2 sind auch weitere Hilfsorgane des Brenners in Gestalt einer Zündeinrichtung 23 und einer Flammüberwachung 24 sichtbar. Die genannten Hilfsorgane 6', 23 und 24 sind wiederum in der Stirnwand 12 gelagert.In the case of the burner according to FIG. 2, gas is used as fuel, which through a pipe 6 'is fed centrally. In Fig. 2 are also others Auxiliary organs of the burner in the form of an ignition device 23 and a flame monitor 24 visible. The mentioned auxiliary organs 6 ', 23 and 24 are in turn in the end wall 12 stored.

Eine weitere Besonderheit des Brenners nach Fig. 2 besteht in der Abstützung des vorderen Endes 1b der Brennermuffel 1 im Gehäuse 9'. Zu diesem Zweck ist die Bescheunigungsdüse 2 über das Austrittsende 1b der Brennermuffel nach rückwärts verlängert und bildet dadurch eine kegelige Scheibe 2', deren äußerer Rand unter Zwischenschaltung eines Dichtrings 25 gegen die Innenwand des Gehäuses 9' abgestützt ist.Another special feature of the burner according to FIG. 2 is the Support of the front end 1b of the burner muffle 1 in the housing 9 '. To this end is the acceleration nozzle 2 over the outlet end 1b of the burner muffle backwards extended and thereby forms a conical disc 2 ', the outer edge of which below Interposition of a sealing ring 25 supported against the inner wall of the housing 9 ' is.

Schließlich ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 als Vergleichmäßigungseinrichtung ein ringförmiger Kragen 14" vorgesehen, der zwischen die Verbrennungsluftzuführung 11 und die Brennermuffel 1 hineingreift. Dieser Kragen 14" bricht den Impuls der Luft und verteilt diese in dem zwischen ihm und der Brennermuffel verbleibenden Spalt gleichmäßig über den Umfang.Finally, in the embodiment according to FIG. 2, it is used as a smoothing device an annular collar 14 ″ is provided between the combustion air supply 11 and the burner muffle 1 engages. This collar 14 "breaks the pulse of the Air and distributes it in the space remaining between it and the burner muffle Gap evenly over the circumference.

Während bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 die Brennermuffel, die Beschleunigungsdüse und die Blende durchwegs aus warmfestem Blech ausgebildet sind, ist dies bei den Ausführungsformen nach den Figuren 3 und 4 nicht der Fall. Bei dem Brenner nach Fig. 3 ist eine aus zwei Teilen 1c und '1d bestehende Brennermuffel 1' vorgesehen. Der rückwärtige Teil 1d ist zusammen mit einer die Vergleichmäßigungseinrichtung bildenden Lochscheibe 14', dem Leitschaufelträger 7' und den Leitschaufeln 4' als einteiliges GuBstück ausgebildet. Der Muffelabschnitt 1d weist an seinem vorderen Ende eine Dichtwand 26 auf. die über einen Dichtring 27 an ihrem äußeren Umfang gegen die Innenwand des Gehäuses 9 abgedichtet ist. An die Dichtwand 26 ist der vordere Abschnitt 1c der Brennermuffel, der wiederum ebenso wie die Beschleunigungsdüse 2 und die Blende 19 aus warmfestem Blech besteht, angeflanscht.While in the embodiments according to FIGS. 1 and 2 the burner muffle, the acceleration nozzle and the diaphragm are made entirely of heat-resistant sheet metal, this is not the case with the embodiments according to FIGS. 3 and 4. In the case of the burner according to FIG. 3, a burner muffle 1 'consisting of two parts 1c and 1d is provided. The rear part 1d along with a the smoothing means forming orifice plate 14 ', the guide vane 7' and the guide blades 4 'is formed as a one-piece GuBstück. The muffle section 1d has a sealing wall 26 at its front end. which is sealed on its outer circumference against the inner wall of the housing 9 by means of a sealing ring 27. The front section 1c of the burner muffle, which, like the acceleration nozzle 2 and the diaphragm 19, consists of heat-resistant sheet metal, is flanged to the sealing wall 26.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 schließt sich an das Austrittsende der Brennermuffel 1 ein Keramikstück 28 an, das sowohl die Düse 2' als auch die Blende 19' bildet. Diese Ausführungsform ist geeignet, wenn der Brennstoff korrosive Verunreinigungen enthält, die eine aus Blech bestehende Düse und Blende zerstören würden.In the embodiment according to FIG. 4, the outlet end of the burner muffle 1 is followed by a ceramic piece 28 which forms both the nozzle 2 'and the diaphragm 19'. This embodiment is suitable when the fuel contains corrosive impurities which would destroy a nozzle and orifice made of sheet metal.

Schließlich ist bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ein Luftzuführungsrohr 11' vorgesehen, das koaxial zum Gehäuse 9 und zur Brennermuffel 1 in das Gehäuse münde..t. Bevor die Verbrennungsluft in den Luftsammelraum 1?' eintreten kann, durchstmmt sie ein Lochblech 14', das in diesem Fall die Vergleichmäßigungseinrichtung bildet. Das Lochblech 14' trägt zugleich die Hilfsorgane des Brenners.Finally, in the embodiment according to FIG. 5, there is an air supply pipe 11 'is provided, which is coaxial with the housing 9 and with the burner muffle 1 in the housing münde..t. Before the combustion air enters the air plenum 1? ' can enter they a perforated plate 14 ', which in this case forms the equalization device. The perforated plate 14 'also carries the auxiliary organs of the burner.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können die gezeigten Konstruktionsmerkmale bei den einzelnen Brennern gegeneinander ausgetauscht werden. Ferner kann anstelle einer konisäBn Blende mit einem Konusbasiswinkel 'Y = 30o eine andere Konizität oder eine ebene Ringblende gewählt werden. Ferner kÖnnen alle Brenner wahlweise mit Ö1, Gas oder Kohlenstaub betrieben werden. The invention is not limited to the illustrated embodiments. In particular, the design features shown can be interchanged for the individual burners. Furthermore, instead of a conical diaphragm with a conical base angle Y = 30o, a different conicity or a flat annular diaphragm can be selected. Furthermore, all burners can optionally be operated with oil, gas or coal dust .

Sämtliche aus der Beschreibung und der Zeichnung, einschließlich deren konstruktiven Einzelheiten, hervorgehen-den Merkmale können auch in beliebigen Kombinationen er- findungswesentlich sein.All of the features that emerge from the description and the drawing, including their structural details, can also be essential to the invention in any combination.

Claims

P atent claims 1.) Burner for firing a boiler room, with a burner muffle that widens conically in the main flow direction of the throughput flow, the fuel at the inlet end through a central spray hole and the combustion air via a swirl device with predominantly radial guide vanes and partly through the spray hole can be supplied, and -with an acceleration nozzle connected to the outlet end of the burner muffle for generating a flame gas jet, the speed of which at the outlet end of the acceleration nozzle corresponds to a dynamic pressure which is at least 5 to -10 times the lift forces acting on the flame gas jet in the heating room per unit area is, the swirl device and the dimensions of the burner muffle are designed so that the negative pressure forming in the center of the inlet end of the burner muffle is at least 10 to 20 times greater than the mean dynamic pressure of the throughput flow, measured au f half the burner muffle hangs at the place of highest speed there. G:. -Schwhdigkeitsprofils for smaller, for heating central heating boilers and the like appropriate combustion performance, characterized in that da.ß in the path of the combustion air prior to entry (13) into the twist device a homogenization device (14) for distributing air about the circumference of the twist device and for equalizing the flow it is provided that the inlet of the swirl device and the spray hole (5) start from a common, throttle-free space (17), and that a diaphragm (19) is arranged at the outlet end (1b) of the burner muffle (1). 2.) Burner according to claim 1, characterized in that a throttle point (16) is arranged between the equalization device (14) and the inlet (13) of the swirl device (3). 3.) Burner according to Claims 1 and 2, characterized in that the burner muffle (1) is arranged at least over part of its length in a cylindrical housing (9) concentric to it, surrounding it at a distance, the i = distance behind the The inlet end (la) of the Breaner's shuffle (1) is closed off by an end wall (12) and into which a combustion air supply (11) opens at a distance in front of the inlet end, so that the equalization device (14) is arranged in the annular space (15) between the burner muffle and the housing and that the swirl arrangement (3) has a plate-shaped guide vane carrier (7), the outer circumference of which with the housing encloses an annular gap which forms the throttle point (16). 4.) A burner according to claim 3, characterized in that the annular gap is secured by spacers (20) (16). 5.) Burner according to claim 3, characterized in that the swirl device (3) on the side of the guide vanes (4) facing away from the Leitsßhaufelträger (7) by an annular cover plate (8) weeds completed, in the center of which the spray hole (5) is located. 6.) A burner according to claim 3, characterized in that the VergleichmäBigungseinrichtung is formed as an annular perforated plate (14). ?.) Burner according to claim 3, characterized in that the equalization device consists of an annular collar (14 "), which engages between the combustion air supply (11) and the burner muffle (1). 8.) A burner according to claim 3 and / or 5 , characterized in that the auxiliary equipment of the burner as combustion fuel supply means (6), detonator (23), flame monitoring (24) are mounted in the end wall (12). 9.) i burner according to claim 3, characterized in that the housing (9) can be flanged to the wall of the stimulus space. 10.) Burner according to claim 3, characterized in that the burner muffle (1) is sealed against the housing (9) by an annular membrane (18). 11.) Burner according to claim 3, characterized in that the burner muffle (1) in the region of its outlet end (1b) having a flat or conical disk (2 ') is connected, whose outer edge (9 against the housing' is) sealed by a Dichüing (25). 12,. ) Burner according to claim 11, dadur ch characterized that the conical disc (2 ') is formed by a rearward extension of the acceleration nozzle (2). 13) A burner according to claims 1 and 3, characterized in that the diaphragm (19) is designed conically in the direction of the acceleration nozzle (2). -14.) Burner at least according to claims 1 and 3, characterized in that the burner muffle (1), the acceleration nozzle (2) and the aperture (19) consist of hot-strength sheet metal. 15) Burner at least according to claims 1 and 3, characterized in that the rear part (1d) of the burner muffle (V) together with the guide vane (? '), The vanes (4 =) and optionally the perforated plate (14') is designed as a uniform casting, which merges into a sealing wall (26) sealed on the outer circumference against the housing (9), and that the front part (1c) of the burner sleeve, the acceleration nozzle (2) and the diaphragm (19) are made of heat-resistant sheet metal or one-piece ceramic material (28). 16) A burner according to claim 1, characterized in that a coaxial to the burner muffle (1) combustion air supply (11 ') arranged behind the inlet end (1a) of the burner muffle and between the supply of a part, and the injection hole (5) un`' of the twist device ( 3) on the other hand, a perforated plate (14 ') is arranged . 1 ?.) Burner according to claim 16, characterized in that the auxiliary devices of the burner, such as Brennatoffzufuhrorgane (6), igniter (23), flame monitoring (24), are mounted in the perforated plate (14 '). 18) A burner according to one or more of claims 1 to 17, characterized in DAB it has kcal / h at an internal capacity of 100,000 and an admission pressure of the combustion air of 100 »WS following dimensions, largely with a change of the combustion performance in relation to the root of the corresponding the combustion performance throughputs are to change and weekly updates of the entrance passageway Essers the Brennersuffel, the Leitschaufelbreite and the spiral angle is substantially linear up to today compensated are: inlet diameter of the burner muffle (1) d1 = 84 with outlet diameter of the burner muffle (1) D1 = 175 " Exit diameter of the acceleration nozzle (2) - passage diameter of the diaphragm (19) D2 = SO length of the burner muffle (1) Z1 = approx. 240 length of the acceleration nozzle (2). L2 = 130 axial length of the guide vanes (4) b1 = 30 spiral angle of the air inlet against the circumferential direction = 7 - 150 thickness of the guide vanes (4) _ 5 diameter d es spray hole (5) ds - 25 diameter of the housing (9) d2 = 250 width of the gap (16) s - 7.5 inlet diameter of the combustion air supply (11) d3 = 100 distance throttle point (16) / housing front wall (12) b2 - 62 passage area of the perforated plate (14) corresponds to 364 holes of 4 each with a diameter.