DE1751491B2

DE1751491B2 - Rohrfoermige brennereinrichtung fuer gasfoermigen oder fluessigen brennstoff

Info

Publication number: DE1751491B2
Application number: DE19681751491
Authority: DE
Inventors: Shoichi Hoya Tokio Aoki Kiyoshi Chiba Sakai Takeshi Tokio Tsuji, (Japan)
Original assignee: Ishikawajima Hanma Jukogyo K K , Tokio
Priority date: 1967-06-09
Filing date: 1968-06-07
Publication date: 1973-08-23
Also published as: DE1751491C3; DE1751491A1; FR1578169A; US3529915A

Description

Die Erfindung betrifft eine ronrförmige Brennereinrichtung für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff, bestehend aus einem zentralen B^ennstoffrohr und einer dieses koaxial umgebenden, an eine Luftzuführung angeschlossenen Luftzufuhrkammer, die flammenseitig von einer Brennerscheibe mit einem zentralen Kanal, in den das Brennstoffrohr mündet, und mehreren konzentrisch um diesen angeordneten äußeren Kanälen begrenzt ist.

Eine derartige Brennereinrichtung ist aus der USA.-Patentschrift 3 180 394 bekannt.

Bei dieser Brennereinrichtung wird der Brennstoff durch das zentrale Brennstoffrohr in eine Misch- und Brennkammer ausgetragen. Die Verbrennungsluft wird durch die konzentrisch um den zentralen Kanal in der Brennerscheibe angeordneten äußeren Kanäle zugeführt. Mit dieser Anordnung wird bezweckt, in einem weiten Lastbereich eine leuchtende oder nicht leuchtende Flamme unter wechselnden Druckverhältnissen der Verbrennungsluft und bei schwankendem Anteil der Verbrennungsluft am Brennmittelgemisch zu erzielen. Bei dieser Brennereinrichtung kann bei konstantem Brennstoffdurchsatz eine Flammenbeeinflussung nur über eine Änderung des Verbrennungsluftanteils am Brennmittelgemisch ermöglicht v/erden.

Aus der deutschen Patentschrift 576 722 ist eine Brennereinrichtung mit zwei voneinander unabhängigen Gasbrennern bekannt, die rohrförmig ineinandergesetzt, an einen gemeinsamen Verbrennungsraum angeschlosser sind. Eine primäre Brennstoffzuführung für den einen als Bunsen-Brenner ausgebildeten Gasbrenner besteht aus einem zentralen Brennstoffrohr, das von einer rohrförmigt.n sekundären Brennstoffzuführung umgeben ist, die ihrerseits von der Druckluftzuführung für den als Druckluftbrenner ausgebildeten zweiten Gasbrenner ummantelt ist.

Diese Anordnung ermöglicht eine hohe Wärmeabgabe zu Beginn eines Heizvorganges durch die Heizleistung aus beiden Gasbrennern, verbunden mit e^;ner innigen" Durchmischung ihrer Brennstoff- und Verbrennungsluftströme in einem die Druckluftzuführung koaxial umgebenden Brennerrohr. Am Ende der Anheizperiode wird der Druckluftbrenner abgeschaltet, so daß die Brennereinrichtung nunmehr nur noch als normaler Bunsen-Brenrier arbeitet, ^s ist jedoch weder beabsichtigt noch möglich, durch Zu- und Abschalten des zweiten Brenners die Flammenlänge sowie die Temperaturverteilung innerhalb der Flamme in weiten Grenzen zu verändern.

Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 3 273 621 eine Brennereinrichtung mit einer Hauptbrennstoffzuführung mit durch eine Luftzufuhrkammer führenden Abzweigungen bekannt, die innerhalb von kranzförmig um die Achse der Brennere^:nrichtung angeordneten, von der Luitzufuhrkammer in eine

Brennkammer führenden Kanälen mit Abstand von deren Innenwandung enden. Diese Anordnung dient dem Zweck, eine rasche und intensive Durchmischung von Luft und Brennstoff zu bewirken und zeichnet sich daher durch kleine Abmessungen bei hoher Wärmeabgabe und gutem Verbrennungswirkungsgrad aus. Diese Bauart eignet sich dagegen nicht für eine Beeinflussung der Flammenlänge sowie der Temperaturverteilung innerhalb der Flamme innerhalb eines weiten Bereichs.

Ausgehend von einer rohrförmigen Brennereinrichtung der eingangs genannten Art besteht die Aufgabe, die Einrichtung so auszubilden, daß eine Änderung der Flammenlänge und der Temperaturverteilung innerhalb der Flamme bei weitgehender Aufrechterhaltung der Brennstoff- und Luftanteile und unter Beibehaltung eines hohen Verbrennungswirkungsgrades in einem weiten Bereich ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das zentrale Brennstoffrohr eine primäre Brennstoffzuführung bildet und daß eine rohrförmige, steuerungstechnisch unabhängige sekundäre Brennstoffzuführung mit durch die Luftzufuhrkammer führenden Abzweigungen vorgesehen ist, die innerhalb der äußeren Kanäle mit Abstand von deren Innenwandung enden und deren jeweiliger Auslaßquerschnitt kleiner als der mit dem Auslaßquerschnitt des Brennstoffrohres im wesentlichen übereinstimmende Auslaßquerschnitt des zentralen Kanals ist.

Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Brennereinrichtung läßt sich die Flammenlänge und die Temperaturverteilung innerhalb der Flamme zwischen zwei Extremwerten ohne nennenswerten Aufwand an Steuergeräten verändern. Dabei wendet man das Prinzip an, den Brennstoff in zwei variierbaren Teilströmen zuzuführen, deren Vermischung mit Verbrennungsluft längs unterschiedlich langer Wege erfolgt. Zur Erzielung einer extrem langen Flamme führt man Brennstoff nur über das die primäre Brennstoffzuführung bildende zentrale Brennstoffrohr zu, während man für eine außergewöhnlich kurze Flamme lediglich die sekundäre Brennstoffzuführung einschaltet, wobei durch die bereits in den äußeren Kanälen einsetzende Vermischung von Brennstoff und Luft der Mischvorgang sehr rasch erfolgt und kurz hinter der Brennerscheibe auf deren Flammenseite beendet ist. Betriebszustände, die zwi-

f-

sehen den beiden Extremwerten liegen, lassen sich einem Ventil 14 ist an das zentrale Brennstoffrohr 8

leicht dadurch herbeiführen, daß man die Teilströme für die primäre Brennstoffzufuhr angeschlossen. In-

auf Grund der primären und der sekundären Brenn- nerhalb der Luftzufuhrkammer Z erstrecken sich von

Stoffzuführung mit Hilfe ihrer voneinander unabhän- der sekundären Brennstoffzuführung 11 radial sowie

gigen Steuerorgane in entsprechenden Anteilen aus- 5 schräg von dieser abgehende Abzweigungen 12 bis in

strömen läßt. die äußeren Kanäle 7. Sie enden dort mit Abstand

Da der Auslaßquerschnitt des zentralen Kanals von der Innenwandung sowie dem flammense'tigen

großer als der jeweilige Auslaßquerschnitt der Ab- Ende der äußeren Kanäle 7. und ihr Auslaßquer-

zweigungen ist, wird bei ausschließlicher Zuführung schnitt ist jeweils kleiner als derjenige des zentralen

des Brennstoffs durch den zentralen Kanal eine ex- io Kanals 5.

trcm lange Flamme erreicht, weil bei diesem Be- Die Betriebsweise dieser Brennereinrichtung ist

iriebszustand der konzentrierte Brennstoffstrahl eine wie folgt: Der gasförmige Brennstoff strömt strahl-

langere Mischzeit bzw. einen längeren Weg erfordert, förmig aus dem" Kanal 5. dessen Querschnitt kleiner

bis aus dem Brennstoffstrahl und der auf diesen über ist als der des zentralen Brennstoffrohrs 8. Auch aus

die äußeren Kanäle geführten Luft ein brennbares 15 den äußeren Kanälen 7 strömt gasförmiger Brenn-

Gcmisch entsteht. Dabei ergibt sich eine Temperatur- stoff aus, der bereits teilweise mit Luft vermischt ist.

verteilung innerhalb der Flamme, der zufolge die An der Mündung der Abzweigungen 12 jeweils ange-

Temperatur in der Mitte der Flamme in ihrer Längs- brachte Gasdüsen 13 bewirken den Austritt eines

eiiireckung am größten ist. *" verhältnismäßig dünnen Brennstoffstrahls. Nach dem

Bei einer entsprechenden Umschaltung der Steuer- 20 Zünden wird die durch den Rrennstoffstrahl aus dem

organe auf den anderen extremen Betriebszustand zentralen Kanal 5 entstandet·^ Flamme von den aus

gelangt kein Brennstoff aus dem zentralen Kanal, den Hilfskanälen 6 ausgehenden Richtflammen stabi-

während aus den konzentrisch um den zentralen Ka- lisiert.

nal angeordneten äußeren Kanälen, zu denen die Ab- Wenn lediglich das Ventil 14 für die primäre zweigungen der sekundären Brennstoffzuführung 25 Brennstoffzuführung geöffnet ist, erhält man eine exführen, nun Brennstoff und Luft austreten. Da das trem lange Flamme, weil der zentrale Kanal 5 einen Ende jeder Abzweigung mit Abstand von der Innen- großen Öffnungsdurchmesser aufweist und im Abwandung des jeweiligen äußeren Kanals angeordnet stand von den äußeren Kanälen 7 angeordnet ist, aus ist, findet bereits innerhalb der äußeren Kanäle eine denen in dieser Einstellung lediglich Verbrennungs-Mischung zwischen dem Brennstoff und der Ver- 30 luft ausströmt.

brennungsluft statt, so daß sehr schnell bzw. 'ängs Wenn dagegen nur das Ventil 15 für die sekundäre

eines sehr kurzen Weges ein brennfähiges Gemisch Brennstoffzuführung geöffnet ist, ergibt sich eine ex-

entsteht, zumal der Auslaßquerschnitt jeder Abzwei- trem kurze Flamme, da die Düsen 13 jeweils einen

gung kleiner ist als der Auslaßquerschnitt des zentra- kleinen Öffnungsdurchmesser aufweisen und der gas-

len Kanals. Auf diese Weise entsteht ein Ring aus 35 förmige Brennstoff sich bereits innerhalb der äuße-

einer Vielzahl kurzer Flammen, deren Temperatur ren Kanäle 7 mit der Verbrennungsluft vermischen

am Fuß sehr hoch ist und mit zunehmendem Ab- kann,

stand von dem jeweiligen Auslaß abnimmt. Durch eine entsprechende Bemessung und Auftei-

Die Frfindung wird nachstehend mit Bezug auf die lung der durch die primäre und die sekundäre Brenn-

Zeichnung näher erläutert. Es zeigt 40 Stoffzuführung zugeführten Brennstoffe läßt sich die

F i g. 1 eine Brennereinrichtung für gasförmigen Länge der Flamme innerhalb eines weiten Bereichs

Brennstoff im Längsschnitt, von einer extrem langen Flamme, die allein von

F i g. 2 eine Vorderansicht der Brennereinrichtung dem zentralen Kanal 5 ausgeht, zu einer extrem kur-

von der Linie A-A von Fig. 1 aus, zen Flamme hin verändern, die allein von den äuße-

F i g. 3 eine Brennereinrichtung für flüssigen 45 ren Kanälen 7 ausgeht.

Brennstoff im Längsschnitt, Im Hinblick auf die Temperaturverteilung der

F i g. 4 eine Vorderansicht der Brennereinrichtung durch die primäre und die sekundäre Brennstoffzu-

von der Linie B-B von F i g. 3 aus. führung verursachten Flammen ist festzustellen, daß

In der in F i g. l und 2 dargestellten Brennerein- die Temperatur der von dem zentralen Kanal 5 ausrichtung ist in einem Gehäuse 1 eine Luftzufuhrkam- 50 gehenden Flamme im Bereich der Mitte über ihre mer 3 mit einer Luftzuführung 4 gebildet, die flam- Länge am größten ist und die Temperatur der jeweils menseitig von einer Brennerscheibe 2 abgeschlosser von der äußeren Kanälen 7 ausgehenden Flammen in ist. In der Mitte der Brennerscheibe 2 befindet sich der Nähe der Kanalmündungen am größten ist und ein zentraler Kanal 5, um den konzentrisch sowie im mit zunehmendem Abstand von de^i Mündungen ab-Abstand äußere Kanäle 7 angeordnet sind. Zwischen 55 nimmt. Auf Grund dieser Verhältnisse kann die den äußeren Kanälen 7 und dem zentralen Kanal 5 Temperaturverteilung innerhalb des Flammenbünbefindet sich in der Nähe des letzteren ein Kranz aus dels je nach Bedarf eingestellt werden, indem die konzentrisch angeordneten Hilfskanälen 6 von klei- durch die primäre und die sekundäre Brennstoffzunem Querschnitt. Durch die Luftzufuhrkammer 3 er- fühning zugeführten Brennstoffmengen wie bei der streckt sich ein zentrales Brennstoffrohr 8, das in den 60 Einstellung der Flammenlänge durch die Ventilsteuezentralen Kanal 5 mündet und dort mittels eines Ein- rung eingestellt werden.

satzes 9 angebracht ist. Eine Gasdüse 10 innerhalb In der Darstellung der Brennereinrichtung für flüsdes Einsatzes 9 stellt jeweils eine Verbindung zwi- sigen Brennstoff entsprechend F i g. 3 und 4 entspreschen dem zentralen Brennstoffrohr8 und einem der chen die Bezugszeichen den in den Fig. 1 und2 geHilfskräfte 6 her. Das zentrale Brennstoffrohr 8 ist 63 wählten, sofern gleiche Teile bezeichnet sind. Ein von einer rohrförmigen sekundären Brennstoffzufüh- zentrales Brennstoffrohr 19 weist an seinem vorderen, rung 11 umgeben, in die ein Verbindungsrohr 11' mit in einen zentralen Kanal 16' mündenden Ende eine einem Ventil 15 mundet. Ein Verbindungsrohr 8' mit Zerstäuberdüse 16 hoher Leistung auf. Mit 17 sind

jeweils mit der Luftzufuhrkammer 3 verbundene äußere Kanäle bezeichnet, die auf einem zu dem zentralen Kanal 16' konzentrischen Kreis angeordnet sind. In die äußeren Kanäle 17 münden Abzweigungen 21 einer sekundären Brennstoffzuführung 22, in der ein Ventil 23 angeordnet ist. An den Mündungsenden der Abzweigungen 21 ist jeweils eine Zerstäuberdüse 18 von kleinerer Leistung in mittiger Anordnung innerhalb des betreffenden äußeren Kanals 17 im Abstand zu der Innenwandung vorgesehen. Die Abzweigungen 21 der sekundären Brennstoffzuführung 22 gehen bereits außerhalb des Gehäuses 1 von der Zuführung 22 aus, um sich dann durch das Gehäuse 1 und die Luftzufuhrkammer 3 hindurch bis zu den äußeren Kanälen 17 zu erstrecken. In dem zentralen Brennstoff rohr 19 ist ein Ventil 20 angeordnet.

Die Betriebsweise dieser Brennereinrichtung ist ähnlich wie diejenige der Brennereinrichtung nach den F i g. 1 und 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Rohrförmige Brennereinrichtung für gasförmigen oder flüssigen Brennstoff, bestehend aus einem zentralen Brennstoffrohr und einer dieses koaxial umgebenden, an eine Luftzuführung angeschlossenen Luftzufuhrkammer, die flammenseitig von einer Brennerscheibe mit einem zentralen Kanal, in den das Brennstoffrohr mündet, und mehreren konzentrisch um diesen angeordneten äußeren Kanälen begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrale Brennstoffrohr (8, 19) eine primäre Brennstoffzuführung bildet und daß eine rohrförmige, steuerungstechnisch unabhängige sekundäre Brennstoffzuführung (11, 22) mit durch die Luftzufuhrkammer (3) führenden Abzweigungen (12, 21) vorgesehen ist, die innerhalb der äußeren Kanäle (7, 17) mit Abstand von deren Innenwandung enden und deren eweiliger Auslaßquerschnitt kleiner als der mit dem Auslaßquerschnitt des Brennstoffrohres (8, 19) im wesentlichen übereinstimmende Auslaßquerschnitt des zentralen Kanals fs, 16') ist.