DE1551824A1

DE1551824A1 - Gas burners, especially aerodynamic oil burners

Info

Publication number: DE1551824A1
Application number: DE19671551824
Authority: DE
Inventors: Wormser Alex Francis
Original assignee: WINGAERSHEEK TURBINE CO Inc
Current assignee: WINGAERSHEEK TURBINE CO Inc
Priority date: 1966-03-17
Filing date: 1967-03-17
Publication date: 1970-03-19
Also published as: GB1179023A; JPS517850B1

Description

Patentanwalt·Patent attorney

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Wingaersheek Turbine Co., Inc., Lynn (Mass.) V.St.A.Wingaersheek Turbine Co., Inc., Lynn (Mass.) V.St.A.

Gasbrenner, insbesondere aerodynamischer ölbrennerGas burners, in particular aerodynamic oil burners

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner, insbesondere einen aerodynamischen ölbrenner.The invention relates to a gas burner, in particular an aerodynamic oil burner.

Brennkammern zum Verbrennen gasförmiger Brennstoffe oder Gemischen aus flüssigen Brennstoffen und Luft werden für unterschiedliche Zwecke benutzt, so für Zentralheizungen, öfen für metallurgische Zwecke und für Gasturbinen. Entsprechend den unterschiedlichen Erfordernissen bei den verschiedenen Zwecken sind eine Reihe von Brennern bzw. deren Ausgestaltungen bekannt, so hinsichtlich des Mischens eines flüssigen Brennstoffes mit Luft oder einer anderen Sauerstoffquelle, der Zündung und schließlich der Verbrennung der sich ergebenden Gemische.Combustion chambers for burning gaseous fuels or mixtures of liquid fuels and air are used for different Used for central heating, furnaces for metallurgical purposes and for gas turbines. According to the different requirements for the different purposes, a number of burners and their designs are known, so with regard to mixing a liquid fuel with air or another source of oxygen, ignition and finally, the incineration of the resulting mixtures.

Der Bereich solcher Brenner reicht vom gewöhnlichen Bunsenbrenner, bei dem die Flamme durch das Brennrohr des Brenners stetig gehalten ist, über Oberflächenbrenner, bei denen eine glühende Oberfläche zur Förderung und Durchführung der Verbrennung dient, bis zu aerodynamischen Brennern, wie Toroidal- und Zyklonbrennern. In Toroidalbrennern 1st in dem Strömungsweg des Öl-Luftgemisches ein Körper eingefügt,' mittels dessen eine Sogwirkung zur Stabilisierung der Flamme bei hohem Durchsatz undThe range of such burners extends from the ordinary Bunsen burner, in which the flame is kept steady through the burner tube, over surface burners, in which one glowing surface is used to promote and carry out combustion, up to aerodynamic burners such as toroidal and cyclone burners. In toroidal burners, a body is inserted in the flow path of the oil-air mixture, by means of which a suction effect to stabilize the flame at high throughput and

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zur Erhöhung der durchschnittlichen Verweilzeit des brennbaren Gemisches in der Flamme erzeugt wird. In einem Zyklonbrenner ist im Strömungsweg in Strömungsrichtung der Flamme ein Wirbel-' erzeuger vorgesehen, der dazu dient, die Verweilzeit des Gases bzw. des Öl-Luftgemisches in der Flamme zu vergrößern.to increase the average residence time of the combustible Mixture is generated in the flame. In a cyclone burner there is a vortex in the flow path in the direction of flow of the flame generator provided, which serves to increase the residence time of the gas or the oil-air mixture in the flame.

Bunsenbrenner sind für hohe Leistungen ungeeignet, da in ihnen die Strömungsgescnwindigkeit sehr gering ist, in allgemeinen nur einige Meter pro Sekunde. Oberflächenbrenner eignen sich nicht zur Erzeugung noher Hitzegrade, da ihr Raumbedarf im Verhältnis zu der Brennfläche bei größeren Abmessungen in ungünstiger Weise zunimmt und kein bekannter Werkstoff, wenn er praktisch zur Weißglut erhitzt ist, hinreichend beständig ist. Während hierbei metallische Werkstoffe stark zur Oxyaation neigen, sind keramische Werkstoffe gegen rascne Temperaturunterschiede äußerst empfindlich. Infolgedessen werden aerodynamische Brenner bevorzugt, wenneine hohe Verbrennungsleistung gewünscht 1st. Bei ihnen ist jedoch, gleich ob es sich um Toroidal- oder Zyklonbrenner handelt, der Bereich für Abweichungen der Strömungsgeschwindigkeit sehr eng begrenzt (etwa 4 bis l) und der Verbrennungsgrad beschränkt. Bei Toroidal-Brennern steht einem höheren Verbrennungsgrad ein größerer Druckabfall gegenüber. Zudem ist er durch die seine Wände erhitzenden Flammen der Gefahr einer Zerstörung ausgesetzt und seine Ausbildung stößt deshalb auf erhebliche Schwierigkeiten.Bunsen burners are unsuitable for high outputs because the flow rate in them is very low, in general only a few meters per second. Surface burners are not suitable for generating very high levels of heat, as their space requirements are in the Ratio to the focal area increases in an unfavorable way for larger dimensions and no known material if it is practically heated to incandescence, is sufficiently stable. While metallic materials have a strong tendency to oxidize, Ceramic materials are extremely sensitive to rapid temperature differences. As a result, they become aerodynamic burners preferred when high combustion efficiency is desired. With them, however, it does not matter whether they are toroidal or cyclone burners the range for deviations in the flow velocity is very narrowly limited (approx. 4 to 1) and the degree of combustion limited. With toroidal burners, a higher degree of combustion is offset by a greater pressure drop. In addition, he is exposed to the risk of destruction by the flames heating his walls and his training therefore collides to significant difficulties.

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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Gas- bzw. aerodynamischen ölbrenner zu schaffen, der eine höhere Verbrennungsintensität ermöglicht, sowohl für die Durchflußgeschwindigkeit als auch für das Mischungsverhältnis von flüssigem Brennstoff und Luft einen größeren Spielraum läßt und allgemein einen günstigeren bzw. zweckmäßigen Brenner darstellt.The invention is therefore based on the object of creating a gas or aerodynamic oil burner which has a higher Combustion intensity allows for both the flow rate and the mixing ratio of liquid Fuel and air leave a greater leeway and generally represent a cheaper or more appropriate burner.

Die Erfindung besteht bei einem Gasbrenner, insbesondere einem aerodynamischen ölbrenner, darin, daß zwischen einer Mischkammer und einer Brennkammer eine neuartige Flammenführung angeordnet ist. An sich bekannte Einrichtungen sind zur Beschickung der Mischkammer mit gewünschten Mengen von öl, Gas und Luft sowie zur Bildung eines brennbaren Gases bzw. öl-Luftgemisches unter bestimmbarem Druck vorgesehen. Die Flammenführung besteht aus einem Wirbelerseuger mit einem oder mehreren, vorzugsweise zumindest zwei Durchflußkanälen, die so geformt sind, daß ein Wirbel von turbulenten Gasen bzw. des öl-Luftgemisches von der Mischkammer in die Brennkammer überführt wird. Die Durchflußkanäle sind durch Leitflügel gebildet, die in hinteren Stirnflächen merklicher Breite enden, wobei durch diese Stirnflächen bzw. deren Kanten zusätzliche Wirbel in der Strömung verursacht werden, die sich in einem Sog auf die Brennzone auswirken. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß mit einem solchen Brenner eine sehr hohe Verbrennungsintensität bei erstaunlich kleinem Druckabfall erreicht wird. Weiter kann eine stabile Flamme in einem großen Spielraum des Mischungsverhältnisses von Cl .und Luft sowie derIn the case of a gas burner, in particular an aerodynamic oil burner, the invention consists in that between a mixing chamber and a combustion chamber a novel flame guide is arranged. Devices known per se are used to feed the Mixing chamber with the desired amounts of oil, gas and air as well as for the formation of a flammable gas or oil-air mixture determinable pressure provided. The flame guide consists of a vortex suction device with one or more, preferably at least two flow channels that are shaped so that a vortex of turbulent gases or the oil-air mixture from the mixing chamber is transferred into the combustion chamber. The flow channels are formed by guide vanes, which are more noticeable in the rear end faces Width ends, whereby additional eddies in the flow are caused by these end faces or their edges, which are affect the burn zone in a suction. Surprisingly, it has been shown that with such a burner a very high Combustion intensity achieved with an astonishingly small pressure drop will. Furthermore, a stable flame can be achieved in a wide range of the mixing ratio of Cl. And air as well as the

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Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Wände der Brennkammer verhältnismäßig kühl gehalten bleiben, da die kühleren Teile des brennenden Gases länger im äußeren als im inneren Bereich des Verbrennungsraumes verbleiben. In Verbindung mit Oasturbinen bringt der ölbrenner eine Steigerung des Wirkungsgrades bei erheblicher Verminderung des unvermeidlichen Druckverlustes durch die Brennzone mit sich. Ein solcher Druckverlust vermindert nämlich unmittelbar die nutzbare Energie. Bei gleichbleibenden Zwecken ermöglicht der hohe erreichbare Verbrennungsgrad den Gebrauch kleiner bemessener Einrichtungen, um die gleiche Wärmewirkung zu erzielen, bzw. kann dabei der Brenner selbst kleiner bemessen sein als übliche andere aerodynamische Brenner. Die hohe Ausgangsgeschwindigkeit des Gases macht es möglich, die Wärme für industrielle Zwecke, wie Beuler oder öfen mit offenem Herd, zu übertragen. Da die öl- und Luftanteile innerhalb eines weiten Bereichs variiert werden können, ist auf diese Weise eine verhältnisgleiche Regelung der Temperatur möglich, und zwar besser als dies durch zeitweiliges In- und Außerbetriebsetzen des Brenners möglich wäre. Da die Verbrennung, anders als in üblichen aerodynamischen Brennern, innerhalb eines Rohres stattfindet, ist es möglich, sicherzustellen, daß alle Gase verbrannt sind, bevor sie in die Atmosphäre treten, wodurch weiterhin der Verbrennungseffekt gesteigert ist. Schließlich besteht ein erheblicher Vorteil darin, daß mit diesem Brenner das Problem des Ausbrennens des GehäusesFlow velocity can be maintained. Another advantage is that the walls of the combustion chamber are relatively Stay cool, as the cooler parts of the burning gas stay longer in the outer than in the inner area of the combustion chamber. In connection with the oasturbines, the oil burner brings an increase in efficiency with a considerable reduction in the unavoidable pressure loss through the combustion zone with himself. This is because such a pressure loss directly reduces the usable energy. Allowed for the same purposes the high degree of combustion that can be achieved the use of small-sized devices to achieve the same thermal effect, or the burner itself can be made smaller than conventional other aerodynamic burners. The high exit speed of the gas makes it possible to transfer the heat for industrial purposes such as buckets or ovens with open stoves. There the oil and air proportions can be varied within a wide range, is in this way a proportional one Regulation of the temperature possible, and better than this is possible by temporarily starting and stopping the burner were. Since the combustion, unlike in conventional aerodynamic burners, takes place inside a pipe, it is possible ensure that all gases are burned before they enter the atmosphere, which further enhances the combustion effect is. Finally, there is a significant advantage that with this burner the problem of burning out the housing

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beseitigt ist und infolge der weiten Durchlässe, auf deren Wände nur geringe Temperaturen einwirken, ein Zusetzen oder eine Korrosion weitgehend ausgeschaltet sind.is eliminated and as a result of the wide passages, on the walls of which only low temperatures act, a clogging or corrosion are largely switched off.

Die Ausbildung und Wirkungsweise des Gas- bzw. aerodynamischen Ölbrenners sind in der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:The design and mode of operation of the gas or aerodynamic oil burner are shown in the drawing and the description below for example and shown schematically. Show it:

Fig. 1 einen Gas- bzw. Öl-Luftgemisch-Brenner in Seitenansicht, teilweise im Schnitt;1 shows a gas or oil-air mixture burner in side view, partly in section;

Fig. 2 die Flammenführung im Schnitt II-II nach Fig. 1; FIG. 2 shows the flame guide in section II-II according to FIG. 1;

Fig. 5 deren innengelegenenTeile in der Ansicht III-III nach Fig. 2;Fig. 5 shows its internal parts in view III-III according to Fig. 2;

Fig. 4 diese innengelegenen TeiJe in der Ansicht IV-IV nach Fig. 2;Fig. 4 these inner parts in the view IV-IV according to Fig. 2;

Fig. 5 eine Abwicklung dieser Teile nach Fig. 3 und 4;5 shows a development of these parts according to FIGS. 3 and 4;

Fig. 6 einen Brenner in Richtung auf die Austrittsseite gesehenj6 shows a burner in the direction of the outlet side seenj

Fig. 7 diesen Brenner teilweise im Schnitt VII-VII nach Fig. 6;FIG. 7 this burner partly in section VII-VII according to FIG. 6;

Fig. 8 den Brenner in Richtung auf die Eintrittsseite gesehen;8 the burner seen in the direction of the inlet side;

Fig. 9 einen weiteren. Brenner, in Richtung auf dessen Austrittsseite gesehenj9 shows another. Brenner, in the direction of that Exit side seen j

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. - 6 Fig. 10 uiesen Brenn, teilweise im Schnitt;. - 6 Fig. 10 uiesen Brenn, partly in section;

Fig. 11 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Arbeitsbereichs des Brenners in durch das Verhältnis zwischen öl- und Luftzuführung bestimmten Grenzlinien und11 is a diagram illustrating the working range of the torch in FIG. 11 by the ratio between oil and air supply certain boundary lines and

Fig. 12 ein Schaubild mit Kennlinien zur Darstellung der Beziehung zwischen Verbrennungsintensität und Druckabfall in Prozenten gegenüber dem Eingangsdruck. Fig. 12 is a graph showing characteristics showing the relationship between combustion intensity and Pressure drop in percentage compared to the inlet pressure.

Nach Fig. 1 ist ein Kompressor 1 zur Zuführung von Luft unter Druck zu einer durch die Wände eines Rohres JJ gebildeten Mischkammer, bestehend aus einem Stahlrohr od.dgl., vorgesehen. In der verbindenden Rohrleitung ist ein Ventil 5 angeordnet, mit dem der Druck der zugeführten Luft gesteuert v/erden kann. Von einer nicht weiter dargestellten Quelle wird durch eine Rohrleitung 7 Brenngas in das Rohr 3 geführt, wobei aie Zuführung mit einem Ventil 9 geregelt werden kann. In dem Rohr jj wird so ein brennbares Gemisch hergestellt, dessen Druck und Zusammensetzung durch die Einstellung der Ventile 5 und 9 zu bestimmen ist.Referring to Fig. 1, there is a compressor 1 for supplying air under pressure to one formed by the walls of a pipe JJ Mixing chamber consisting of a steel pipe or the like. Provided. A valve 5 is arranged in the connecting pipeline, with which the pressure of the supplied air can be grounded in a controlled manner. From a source (not shown), fuel gas is fed into the pipe 3 through a pipe 7, aie feed can be regulated with a valve 9. In the pipe jj becomes so a combustible mixture is produced, the pressure and composition of which can be determined by adjusting the valves 5 and 9 is.

Der Mischkammer schließt sich an deren Auslaß einer Flammenführung 11 an, durch die das Gemisch in eine Brennkammer überführt wird, die durch die Wandung eines Rohres 3 am Ausgang der Flammenführung 11 gebildet ist. Zur Zündung des brennbaren Gemisches in der Brennkammer Ij5 ist eine Zündkerze 15 vorgesehen, die mittels einer Zündeinrichtung 17 mit Zündspannung versorgt wird. Die Zündung wird ausgelöst durch einen Momentschalter 19·The mixing chamber closes at the outlet of a flame guide 11 through which the mixture is transferred into a combustion chamber which is passed through the wall of a tube 3 at the exit of the flame guide 11 is formed. To ignite the combustible mixture in the combustion chamber Ij5, a spark plug 15 is provided which is supplied with ignition voltage by means of an ignition device 17. The ignition is triggered by a momentary switch 19

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Nach Fig. 2 bis 5 besteht die Flammenführung 11 zunächst aus einer äußeren Wandung 12, die gegebenenfalls aus einem Abschnitt des Rohres 3 gebildet sein kann, einer Nabe 21 und einem Paar an dieser Nabe befestigter Leitflügeln 2j5 und 25, die dazu dienen, einen Wirbel in dem brennbaren Gemisch zu erzeugen.According to FIGS. 2 to 5, the flame guide 11 initially exists from an outer wall 12, which can optionally be formed from a section of the tube 3, a hub 21 and a pair of guide vanes 2j5 and 25 attached to this hub, which serve to create a vortex in the combustible mixture produce.

Die LeitflUgel 2J und 25 sind symmetrisch auf der Nabe 21 angeordnet und weisen vorzugsweise eine gleiche Ausbildung auf. Wie insbesondere aus Fig. 5 zu ersehen ist, haben die Leitflügel 2j5 und 25 im wesentlichen stromlinienförmige Stirnwände und an ihren hintengelegenen Enden breite stumpfe bzw. ebene Stirnwände, die mit den Seitenwänden der Leitflügel 23 und 25 etwa rechtwinkelige Kanten bilden.The guide vanes 2J and 25 are symmetrical on the hub 21 arranged and preferably have the same training. As can be seen in particular from FIG. 5, the Guide vanes 2j5 and 25 essentially streamlined end walls and at their rearward ends wide blunt or flat end walls, which with the side walls of the guide vanes 23 and 25 form roughly right-angled edges.

Wie ferner aus Fig. 5 zu ersehen ist, umschließt jeder der Leitflügel 2j5 und 25 als Wand 27 einen Abschnitt, in dem keine Strömung stattfindet. Selbstverständlich können auch die Leitflügel 2j5 und 25 kompakt ausgebildet sein, doch ist der gezeigten Konstruktion wegen ihrer leichteren Ausführung der Vorzug zu geben.As can also be seen from Fig. 5, each of the encloses Guide vane 2j5 and 25 as a wall 27 a section in which no Flow takes place. Of course, the guide vanes 2j5 and 25 can also be made compact, but the to give preference to the construction shown because of its lighter design.

Weiter entspricht nach Fig. 5 die Breite A der hinteren Stirnwand jedes Leitflügels 22,25 der Breite B Jedes der Durchflußkanäle zwischen den Leitflügeln, so daß jeder Leitflügel 23,25 eine erhebliche Verringerung des Stromungsquerschnitts zwischen den Leitflügeln darstellt, wobei der Durchflußkanal durch die innere Wandung des Rohres J5 bzw. des Rohrabschnitts 12, dieFurthermore, according to FIG. 5, the width A corresponds to the rear one End wall of each guide vane 22.25 of width B Each of the flow channels between the guide vanes, so that each guide vane 23.25 represents a significant reduction in the flow cross-section between the guide vanes, the flow channel through the inner wall of the pipe J5 or of the pipe section 12, the

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Außenfläche der Nabe 21 und die Außenwände der LeitflUgel 23 und 25 bestimmt ist. Die Breite A und die Breite B werden Vorzugsweise etwa gleichgehalten, doch ergeben Abänderungen dieser Relation keine merkliche Beeinträchtigung der Leistung, solange eine? Verminderung des Durchflußquerschnitts vom Eingang der FlammenfUhrung 11 bis zu deren Ausgang aufrechterhalten bleibt. Die LeitflUgel 23 und 25 sollen allerdings auch nicht zu breit ausgelegt sein, damit der Druckabfall in der Flammenführung 11 nicht zu groß wird. Wenn beispielsweise der Querschnitt der Leitflügelenden dem Dreifachen oder einem Drittel des Querschnitts 2 des Durchflußkanals entspricht, wird die Flammenführung annähernd gleich wirken, jedoch bei gleicher Verbrennungsintensität mit einem erheblich höheren Druckabfall. Der Winkel des Wirbels durch die LeitflUgel 23,25 soll etwa 45° betragen, obgleich bei steileren Winkeln ein höherer Grad der Wirbelung und des Druckabfalls entsteht. Die optimale Leistung wird erreicht, wenn der Druckabfall durch den Brenner zu gleichen Teilen durch die Wirbelung und durch die Verminderung des Strömungsquerschnittes in der FlammenfUhrung herbeigeführt ist.Outer surface of the hub 21 and the outer walls of the LeitflUgel 23 and 25 is determined. The width A and the width B are preferred kept roughly the same, but changes in this relation do not result in any noticeable impairment of the performance as long as one? Reduction of the flow cross-section from the entrance of the flame guide 11 to its exit is maintained. The guide wings 23 and 25 should not be too wide either be designed so that the pressure drop in the flame guide 11 is not too great. For example, if the cross-section of the Leitflügelenden corresponds to three times or a third of the cross section 2 of the flow channel, the flame guidance is approximately have the same effect, but with the same combustion intensity with a significantly higher pressure drop. The angle of the vortex through the LeitflUgel 23.25 should be about 45 °, although at steeper angles result in a higher degree of swirl and pressure drop. Optimal performance is achieved when the Pressure drop through the burner in equal parts due to the vortex and the reduction in the flow cross-section in the Flame is brought about.

Wie in Fig. 1 mit Pfeilen angedeutet ist, setzt sich der Wirbel des aus der Flammenführung 11 austretenden Gemisches in den Verbrennungsraum fort und die Ablenkung durch die hinteren Stirnwände der Leitflügel 23 und 25 verursacht die Bildung von zusätzlichen Wirbeln und Turbulenzen bzw. eines Soges, durch den die Verweilzeit der Gasmoleküle in der Brennzone erhöht wird.As indicated by arrows in FIG. 1, the vortex of the mixture emerging from the flame guide 11 settles in continues the combustion chamber and the deflection by the rear end walls of the guide vanes 23 and 25 causes the formation of additional eddies and turbulence or a suction that increases the residence time of the gas molecules in the combustion zone.

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Im Betrieb sind die Strömungen des Wirbels klar sichtbar. 4ie erscheinen als leuchtend blaue Ströme des brennenden Gases, ■ die in der Brennkammer herumwirbeln. Es ist eine Eigenschaft der Wirbelwirkung, daß die kühleren Partikel in der brennenden Strömung dauu neigen, sich nahe der Wandung der Brennkammer zu sammeln· Hierdurch wird die Wandung relativ kühl gehalten, weil die Verbrennung bei geringster Verbrennung an der Wandung bereits vollständig ist. Demgemäß kann das Rohr 13 nahe dem Funkt enden, an dem die Verbrennung vollendet ist.The vortex currents are clearly visible during operation. 4They appear as bright blue streams of burning gas, ■ whirling around in the combustion chamber. It is a property of the vortex effect that the cooler particles are in the burning Currents tend to collect near the wall of the combustion chamber · This keeps the wall relatively cool because the combustion is already complete with the slightest burn on the wall. Accordingly, the pipe 13 can end near the point at which the combustion is completed.

Die Größe der Einrichtung nach Pig. 1 bis 5 ist nicht besonders wichtig, allerdings mit Ausnahme dessen, daß es sehr schwierig ist, die Flamme aufrechtzuerhalten, wenn der Abschnitt des Rohres jj, der die Brennkammer darstellt, kleiner als etwa 6 mm (a quarter of an inch) gehalten ist, da dann der Wärme verlust durch die Wandung zu groß ist. Eine Wärmeisolierung um die Brennkammer und steilere Winkel des Wirbels dürften es jedoch ermöglich/, viel kleinere Durchmesser zu benutzen. Mit abnehmendem Durchmesser steigt dessen Auswirkung auf den Druckabfall, weshalb es sich empfiehlt, wenn eine solche Wirkung erwünscht ist, mehrere kleine Brenner anstelle eines großen zu verwenden. Zusätzlich können in der Flammenführung weitere Leitflügel 2j5, 25 vorgesehen werden, wobei diese vorzugsweise symmetrisch um die· Nabe 21 anzuordnen sind und die Größe bzw. Breite ihrer hinteren Stirnwaide der Größe bzw. der Breite der Durchflußkanäle entsprechen sollte.The size of the institution according to Pig. 1 through 5 is not particularly important, except that it is very important difficult to maintain the flame when the section of the tube jj, which represents the combustion chamber, smaller than about 6 mm (a quarter of an inch) is kept, because then the heat is lost is too big due to the wall. A thermal insulation around the Combustion chamber and steeper angles of the vortex should, however, make it possible to use much smaller diameters. With decreasing Diameter increases its effect on the pressure drop, so it is advisable, if such an effect is desired, several to use small burners instead of a large one. In addition, further guide vanes 2j5, 25 can be provided in the flame guide These are preferably to be arranged symmetrically around the hub 21 are and the size or width of their rear forehead woof should correspond to the size or width of the flow channels.

Eine höhere VerbrennungsintensitSt bei gegebenem DruckabfallA higher combustion intensity for a given pressure drop

α0 3?;; ^S/fm^α0 3? ;; ^ S / fm ^

kann erreicht werden, wenn die Zahl der Leitflügel erhöht wird, und zwar so lange, als das Erscheinungsbild der Ausbreitung der Flamme nicht zusammenfällt. Dies tritt ein, wenncan be achieved if the number of guide vanes is increased for as long as the appearance of the spread of the Flame does not collapse. This occurs when

L< VTL <VT

wobei L angenähert das Dreifache der Breite der hinteren Stirnwand eines Leitflügels in Zoll, V die Geschwindigkeit in dem zwischen den Stirnwänden verbleibenden Strömungsquerschnitt in Zoll pro Sekunde und T die charakteristische Zeit bzw. Brenndauerwhere L is approximately three times the width of the rear end wall of a guide vane in inches, V is the velocity in the flow cross-section remaining between the end walls in Inches per second and T the characteristic time or burning time

-4
von J5 * 10 Sekunden für stöchiometrische Mischungen von Kohlewasserstoffen mit Luft bei atmosphärischem Druck sind.-4
of J5 * 10 seconds for stoichiometric mixtures of hydrocarbons with air at atmospheric pressure.

Das hintere Ende der Nabe 21 der Plammenführung Ll stellt ebenfalls einen Ablenkungskörper dar, der ähnlich den hinteren Stirnwänden der Leitflügel 23,25 eine Wirkung auf die Strömung hat. In der Hauptsache dient aber die Nabe 21 einem konstruktiven Zweck, sie ist deshalb.nach Möglichkeit kleingehalten. Schließlich stellt sie einen geeigneten Platz für die Anbringung einer öldüse dar.The rear end of the hub 21 of the plam guide Ll represents also represents a deflection body which, similar to the rear end walls of the guide vanes 23, 25, has an effect on the flow Has. In the main, however, the hub 21 serves a structural purpose, it is therefore kept as small as possible. In the end it represents a suitable place for the attachment of an oil nozzle.

Nach Fig. 2 umfassen die Leitflügel 23 und 25 einen Winkel von l8o° um die Achse der Nabe 21. Sie könnten auch jede in sich einen größeren Winkel decken, obgleich kein besonderer Vorteil in dieser Ausgestaltung liegen dürfte. Sie sollten jedoch nicht einen Winkel von weniger als l80° umfassen, um ein Austreten des eases aus der Flaramenführung unter einem von der Winkelstellung der Leitflügel in bzw. gegen die Strömungsrichtung merklich abweichenden Winkel zu vermeiden. Bei einer größeren Anzahl von Leitflügeln sollte jeder einen Winkel vonAccording to Fig. 2, the guide vanes 23 and 25 include an angle of 180 ° around the axis of the hub 21. They could each cover a larger angle, although no particular advantage should lie in this configuration. However, they should not enclose an angle of less than 180 ° in order to prevent an exit des eases from the flaram guide under one of the angular positions the guide vane to avoid noticeably deviating angles in or against the direction of flow. With a larger one Number of guide vanes should be at an angle of each

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360°360 °
ηη

aufweisen, wobei η der Zahl der Leitflügel entspricht.have, where η corresponds to the number of guide vanes.

Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen eine abgeänderte Ausbildung eines Brenners, bei dem die Brennkammer rechtwinkelig ausgebildet ist. Wie aus Fig. 6 und 7 ersichtlich, ist die Brennkammer aus einem Boden 29, Seitenwänden 31 und 33 und einem Deckel 35, bestehend aus Blech od.dgl., gebildet. An dem Deckel 35 ist eine Zündkerze 37 angebracht. In einer auf der Eintrittsseite der Brennkammer angeordneten Wand 39 sind Durchbrüche für das brennbare Gemisch vorgesehen, wobei die Kanäle 4l und 43 diesem Gemisch eine Wirbelbewegung verleihen. Die Wand 39 dient zugleich als Able^kungskörper^ durch den ein wirbelnder Sog auf das in die Brennkammer eintretende Gemisch ausgeübt wird. Im übrigen entspricht die Wirkungsweise dem Brenner nach Fig. 1 bis 5·6, 7 and 8 show a modified design a burner in which the combustion chamber is formed at right angles. As can be seen from Fig. 6 and 7, the combustion chamber is made of one Bottom 29, side walls 31 and 33 and a cover 35, consisting Made of sheet metal or the like., Formed. A spark plug 37 is attached to the cover 35. In one on the inlet side of the combustion chamber arranged wall 39 are openings for the combustible mixture, the channels 4l and 43 this mixture a vortex movement to lend. The wall 39 also serves as a deflection body by which a swirling suction is exerted on the mixture entering the combustion chamber. Otherwise, the mode of action corresponds the burner according to Fig. 1 to 5

In Fig. 9 und 10 enthält ein gemeinsames aus einer oberen Wand 55, Seitenwänden 57 und 59 und einem Boden 6l bestehendes Gehäuse die Flammenführung und die Brennkammer. Im Bereich der Brennkammer ist eine Zündkerze 37 vorgesehen, während in der Flammenführung durch die Wände 65 und 67 sowie 69 und 71 Leitkanäle gebildet sind, die dem Gemisch die Wirbelbewegung verleihen und die zum Brennraum gelegenen Kanten der Wände 67 und 71 Ablenkungskörper zur Erzielung eines wirbelnden Soges darstellen. Im übrigen entspricht auch hier die Wirkung der zu Fig. 1 bis 5 bereits geschilderten Wirkung.In Figs. 9 and 10, a common one consists of a top wall 55, side walls 57 and 59 and a bottom 61 Housing the flame guide and the combustion chamber. A spark plug 37 is provided in the area of the combustion chamber, while in the Flame guidance through the walls 65 and 67 and 69 and 71 guide channels are formed, which give the mixture the swirling motion and the edges of the walls 67 and 71 facing the combustion chamber are deflecting bodies to achieve a whirling suction. Otherwise, the effect here also corresponds to that of FIGS. 1 to 5 already described effect.

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In Pig. 11 ist der Bereich gezeigt, in dem die Flamme »it dem erfindungsgemäßen Brenner besteht, wobei die obere Grenzlinie durch Erlöschen bei zu fetter Mischung und die untere Grenzlinie durch Erlöschen bei zu magerer Mischung bestimmt sind, und zwar nach Menge des zugeführten Öls in pound pro Stunde gegenüber der zugeführten Luft in pound pro Stunde. Wie aus dem Schaubild zu ersehen ist, erlaubt der Brenner für das Mischungsverhältnis einen sehr weiten Spielraum, der dem bei ruhenden Mischungen sehr nahe kommt und wobei letzterer das theoretische Maximum darstellt. Ebenso ungewöhnlich ist die weite Spanne zwischen Zurückschlagen und Ausblasen der Flamme durch zu niedere bzw. zu hohe !Strömungsgeschwindigkeit. Dieses Verhältnis beträgt gewöhnlich 4:1, dagegen bei dem erfindungsgemäßen Brenner 15t1.In Pig. 11 shows the area in which the flame »it the burner according to the invention, the upper limit line being extinguished if the mixture is too rich and the lower limit line Boundary line are determined by extinction when the mixture is too lean, namely according to the amount of oil fed in in pounds per hour compared to the supplied air in pounds per hour. As can be seen from the diagram, the burner allows for the mixing ratio a very wide range, which comes very close to that of static mixtures and the latter being the theoretical Represents maximum. Equally unusual is the wide range between flashing back and blowing out the flame through too low or too high! flow velocity. This ratio is usually 4: 1, in contrast with the burner according to the invention 15t1.

In Fig. 12 entspricht die obere Kurve A der theoretischen obersten Leistungsgrenze der Verbrennungsintensität in der freigegebenen Wärmemenge pro Betriebsstunde (HR), Kubikfußverbrennungsraum (FT ) und Atmosphärendruck (ATM) gegenüber dem prozentualen Druckabfall, dargestellt durch Multiplikation des Druckabfalls innerhalb des Brenners mit 100 und Division des Resultats durch den absoluten Druck am Brennereinlaß. Die Kurve B ist den Richtlinien von M.W. Thring "The Science of Flames and Furnaces", Seite 251, veröffentlicht im Jahre I962 bei Wiley & Sands, entnommen und zeigt die Leistung bekannter Brenner. Die Kurve C gibt schließlich die Meßergebnisse wieder, die bei Betrieb des erfindungsgemäßen Brenners ermittelt worden sind. Sie läßtIn Fig. 12, the upper curve A corresponds to the theoretical upper power limit of the combustion intensity in the Approved amount of heat per operating hour (HR), cubic foot combustion chamber (FT) and Atmospheric Pressure (ATM) versus the percentage pressure drop, represented by multiplying the Pressure drop within the burner by 100 and division of the result by the absolute pressure at the burner inlet. The curve B is the guidelines of M.W. Thring "The Science of Flames and Furnaces", page 251, published in 1962 by Wiley & Sands, taken and shows the performance of well-known burners. Finally, curve C shows the measurement results obtained during operation of the burner according to the invention have been determined. She lets

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die sehr erhebliche Verbesserung der Verbrennungsintensität bei nur sehr geringem Druckabfall klar erkennen. Hohe Temperaturen von etwa knapp 1900⁰C (etwa 3^00 P) können somit mit dem erfindungsgemäßen Brenner ohne Schwierigkeit und ohne jede Gefahr erzeugt werden.clearly see the very substantial improvement in combustion intensity with only a very small pressure drop. High temperatures of about 1900 ⁰ C (about 3 ^ 00 P) can thus be generated with the burner according to the invention without difficulty and without any danger.

Der eigentliche Erfindungsgedanke ist nicht an die in den Ausführungieispielen dargestellten Ausbildungen gebunden. Wesentlich ist es, daß dem zu verbrennenden Gas eine Wirbelbewegung verliehen wird und daß die inneren Teile der Flammenführung an deren zu der Brennkammer gelegenen Seite in Ablenkungskörpern, -kanten od.'dgl.* enden. Dagegen können die Leitflügel vielerlei unterschiedliche Formen aufweisen. So können beispielsweise die Durchflußkanäle aus schraubenförmig gewundenen Rohren bestehen, die zwischen ihren zur Brennkammer gelegenen Enden so verschlossen sind, daß Ablenkkörper bzw. -kanten entstehen. Schließlich kann die erfindungsgemäße Brennkammer, gegebenenfalls in einer anderen Form, in komplexeren Einrichtungen verwendet werden, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird.The actual idea of the invention is not to be found in the Training examples shown bound. It is essential that the gas to be burned has a vortex movement is awarded and that the inner parts of the flame guide on its side facing the combustion chamber in deflection bodies, - edges or the like * end. On the other hand, the guide vanes have many different shapes. For example the flow channels consist of helically wound tubes, which between their ends to the combustion chamber so are closed so that deflector bodies or edges arise. Finally, the combustion chamber according to the invention, possibly in a different form, can be used in more complex devices without leaving the inventive concept.

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Claims

Petitioner claims

1. Oas burners, especially aerodynamic oil burners, with a Mixing chamber and a combustion chamber, characterized in that the combustion chamber (13) has a cylindrical shape, wherein its clear cross-section corresponds approximately to the cross-section of the flame, that between the mixing chamber and the combustion chamber (ljJ) a flame guide (11) is arranged, with means for generating an approximately helical vortex in the in the Combustion chamber (13) entering gas, as well as with deflection bodies or edges or the like., At their to the combustion chamber (.1J5) pointing Section, for the generation of eddies or turbulence * in particular a suction acting on the burn zone.

2. Oas burner according to claim 1, characterized in that the Means for generating the helical vortex exist in helical flow channels, the common cross-section of which is kept smaller than the entire outlet cross-section of the mixing chamber or the entire inlet cross-section of the combustion chamber

3. Oas burner according to claim 1 and 2, characterized in that the flow channels are formed by guide vanes (2 ^, 25) arranged on a central hub (21).

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k . ' Gas burner according to claims 1 to 3, characterized in that the guide vanes (23, 25) on the inlet side of the flame guide (ll) have a streamlined end wall and at their rear end a blunt or flat, wide end wall or frontal boundary which or The edges of which generate additional eddies in the gas flow swirling over from the flame guide (1) into the combustion chamber (13), by means of which a suction is exerted on the combustion zone.

5. Gas burner according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the mixing chamber, the flame guide (ll) and the combustion chamber (13) are arranged together in a tube (3) are.

6. Gas burner according to one of the preceding claims, characterized in that the size of the cross section of the rear steep end walls or frontal boundaries of the guide vanes (23,25) approximately the size of the adjacent cross section of the flow channels is equivalent to.

7. Gas burner according to one of the preceding claims, in particular Claim 1, characterized in that the combustion chamber (13) - in a modification of the design according to claim 1 - a has a rectangular cross-section and that the flame guide consists of two initially approximately parallel channels, similar to the shape of a screw are guided in the opposite direction and on diagonally opposite sections of the combustion chamber cross-section or one perpendicular to the direction of flow

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arranged end wall (39) open out, the edges of the confluent Channels cause additional eddies and suction in the gas flow, which is already vortex-shaped due to the formation of the channels.

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