DE19519696A1 - Mischeinrichtung für Brenner von Kleinfeuerungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für Brenner von Kleinfeuerungsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Mischeinrichtung dieser Gattung ist aus der DE 38 311 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Mischeinrichtung ist austrittsseitig vor dem Düsenkopf eine Stauscheibe angeordnet, die den von einem Gebläse geförderten Luftvolu­ menstrom in einen Primär- und Sekundärluftstrom aufteilt. Der Primärluftstrom gelangt durch das Mittelloch der Stau­ scheibe unmittelbar in die Flamme des Brenners, während der Sekundärstrom durch den Ringspalt zwischen dem Außenumfang der Stauscheibe und dem Flammenrohr hindurchtritt und dem äußeren Flammenbereich zugeführt wird. Vorzugsweise sind in der Stauscheibe radiale Spülschlitze zur Vermeidung von Rußablagerungen vorgesehen.

Aufgrund der Luftstufung wird der zugeführte Brennstoff in zwei Stufen verbrannt. In der ersten Stufe wird der Brenn­ stoff unterstöchiometrisch verbrannt, wobei durch den Sauer­ stoffmangel noch keine vollständige Verbrennung erreicht wird. In der zweiten Stufe wird unter Zumischung der Sekun­ därluft der Brennstoff vollständig verbrannt. Eine möglichst schadstoffarme Verbrennung erfordert dabei einen großen Volumenstrom der Sekundärluft. Die Vergrößerung des Sekun­ därluftstromes muß dabei ohne eine Vergrößerung des durch das Mittelloch der Stauscheibe hindurchtretenden Primärluft­ stromes bewirkt werden. Überschreitet der durch das Mittel­ loch hindurchtretende Primärluftstrom eine gewisse Grenze, so kommt es zu einem Abriß der Flamme am Düsenkopf. Deshalb ist der mittlere Bereich der Stauscheibe anströmseitig durch eine Dosierplatte abgedeckt, die verhindert, daß der Primär­ luftstrom direkt durch das Mittelloch der Stauscheibe strömt. Die Dosierplatte deckt das Mittelloch radial bis über dessen Rand hinaus ab und schließt innen abdichtend an dem Düsenkopf an. Der Primärluftstrom kann somit nur noch über den zwischen der Stauscheibe und der Dosierplatte gebildeten Spalt zu dem Mittelloch der Stauscheibe gelangen. Der Volumenstrom der Primärluft kann durch den axialen Abstand der Dosierplatte von der Stauscheibe vorgegeben und stark reduziert werden. Das weitgehende Verschließen des Mittelloches der Stauscheibe hat zur Folge, daß die Primär­ luftmenge die durch das Mittelloch der Stauscheibe durch­ tritt, im wesentlich durch den verengten Durchtrittsquer­ schnitt bestimmt ist, den der Spalt zwischen Stauscheibe und Dosierplatte bildet. Die Strömungsverhältnisse in der strö­ mungsberuhigten Zone hinter der Stauscheibe sind daher weitgehend von dem Gebläsedruck und dem Sekundärluftstrom unabhängig. Auch bei hohen Gebläsedrücken und großem Sekun­ därluftvolumenstrom herrscht unmittelbar hinter der Stau­ scheibe eine geringe Luftgeschwindigkeit, die niedriger als die Zündgeschwindigkeit der Flamme bleibt. Ein Ablösen bzw. Abreißen der Flammenwurzel an dem Düsenkopf ist zuverlässig verhindert.

Bei der bekannten Mischeinrichtung sitzt der Düsenkopf abdichtend in einer Mittelöffnung der Dosierplatte und verschließt diese. Die gesamte Geometrie der Mischeinrich­ tung ist somit durch den festen Abstand der Dosierplatte von der Stauscheibe unveränderbar vorgegeben. Eine Anpassung der Geometrie der Mischeinrichtung an unterschiedliche Brenner­ leistungen und dgl. ist nicht möglich. Insbesondere ist der axiale Abstand des Düsenkopfes von der Stauscheibe nicht veränderlich. Wird der Düsenstock axial von der Stauscheibe wegbewegt, so gibt der Düsenkopf die Mittelöffnung der Dosierplatte frei und ein unerwünschter zusätzlicher Primär­ luftstrom kann durch die Mittelöffnung der Dosierplatte zur Flammenwurzel durchtreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischeinrich­ tung der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß ein Betrieb mit stabiler Flamme und geringem Schadstoffaus­ stoß möglich ist, wobei die Mischeinrichtung unterschiedli­ chen Brennerleistungen und -geometrien angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Mischeinrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäß Mischeinrichtung ist an der Dosier­ platte anströmseitig eine Zentrierhülse 44 angeordnet, die den Düsenkopf aufnimmt. Die Zentrierhülse ist eine geschlos­ sen zylindrische Hülse, die koaxial zu der Mittelöffnung der Dosierplatte angeordnet ist und dicht abschließend auf der Dosierplatte aufsitzt und zum Beispiel mit dieser ver­ schweißt ist. Der Düsenkopf ist in der Zentrierhülse axial geführt verschiebbar und sitzt abdichtend in der Zentrier­ hülse. Auf diese Weise kann der Düsenstock axial verschoben werden, so daß der axiale Abstand des Düsenkopfes zu der Stauscheibe und deren Mittelloch variiert werden kann, um diesen Abstand optimal der Brennerleistung und Brennergeome­ trie anzupassen. Die Zentrierhülse verhindert unabhängig von der axialen Stellung des Düsenkopfes ein Durchtreten von Primärluft durch die Mittelöffnung der Dosierplatte. Unab­ hängig von der axialen Einstellung des Düsenkopfes wird der Durchtrittsquerschnitt für den Primärluftstrom zu dem Mit­ telloch der Stauscheibe durch den axialen Spalt zwischen der Stauscheibe und der Dosierplatte bestimmt.

Der Durchschnittsquerschnitt des Mittelloches der Stau­ scheibe und die Führung der Primärluft in dem Mittelloch können durch die Formgebung der Dosierplatte im Bereich dieses Mittelloches beeinflußt werden. In einer Ausführung wird der Rand der Mittelöffnung der Dosierplatte konisch in das Mittelloch der Stauscheibe aufgestülpt. Dies führt zu einer zusätzlich Verkleinerung des Durchschnittsquerschnit­ tes des Mittelloches. Der Strömungsverlauf des Primärluft­ stromes durch das Mittelloches der Stauscheibe ist weitge­ hend durch den nach innen gestülpten Rand der Dosierplatte bestimmt und wird wenig durch die axiale Position des Düsen­ kopfes beeinflußt.

In einer anderen bevorzugten Ausführung, weisen die Mittel­ öffnung der Dosierplatte und das Mittelloch der Stauscheibe im wesentlichen den gleichen Durchmesser auf, wobei der Rand der Mittelöffnung der Dosierplatte in der Ebene der Dosier­ platte liegt. Wird in dieser Ausführung der Düsenstock axial nach vorne geschoben, so kann der konische Düsenkopf durch die Mittelöffnung der Dosierplatte hindurch in den Spalt zwischen Stauscheibe und Dosierplatte hineinragen. Der konische Düsenkopf beeinflußt dadurch die Umlenkung des Primärluftstromes in das Mittelloch der Stauscheibe. Durch die axiale Verstellung des Düsenkopfes ist somit nicht nur eine Anpassung an unterschiedliche Brennerleistungen durch Änderung des Abstandes zwischen Düsenkopf und Stauscheibe möglich. Durch die axiale Verstellung des Düsenkopfes kann auch die Luftführung der Primärluft durch das Mittelloch der Stauscheibe zur Flammenwurzeln beeinflußt und optimiert werden.

Vorzugsweise weist die Stauscheibe radiale Drallschlitze auf, durch die als dritter Luftstrom ein zirkulierender Spülluftstrom hindurchtritt, dessen Aufgabe vor allem darin besteht, in der strömungsberuhigten Zone Rußablagerungen an der Stauscheibe zu verhindern. Darüber hinaus erzeugt dieser Tertiärluftstrom einen Drall, der auch auf den Primärluft­ strom wirkt und die Vermischung des zerstäubten Brennstoffs mit der Primärluft im Flammenkern verbessert.

Der Sekundärluftstrom kann zum einen durch Änderung des Gebläsedruckes und zum anderen durch eine axiale Verschie­ bung der Stauscheibe in dem Flammenrohr gesteuert werden. In dem Ringspalt zwischen dem aufgestülpten Rand der Stauschei­ be und dem konisch eingezogenen austrittsseitigen Endbereich des Flammenrohres sind vorzugsweise schräge Führungsstege eingesetzt, die auch dem Sekundärluftstrom einen Drall erteilen.

Der austrittseitige Rand des konischen Endbereichs des Flammenrohres ist vorzugsweise nochmals konisch nach innen eingezogen, wobei ein Differenz-Kegelwinkel zwischen dem Kegelwinkel des konischen Endbereichs und dem Kegelwinkel des nach innen eingezogenen Randes von 30° bis 50° vorgese­ hen ist. Der Übergang zwischen dem konischen Endbereich und dem eingezogenen vorderen Rand ist mit einem Krümmungsradius von 8 mm bis 15 mm ausgebildet. Der Übergang mit einem solchen großen Krummungsradius und die konische Ausbildung des vorderen Randes ergeben eine weitgehend laminare Strö­ mung des Sekundärluftstromes. Wirbelbildungen, die zu Rußab­ lagerungen an der Stauscheibe führen können, treten prak­ tisch nicht auf. Die laminare Ausbildung der Strömung der Sekundärluft wird dabei von der axialen Position der Stau­ scheibe in dem konischen Endbereich des Flammenrohres prak­ tisch nicht beeinflußt.

Die Zündelektroden durchsetzen abgedichtet die Stauscheibe, so daß ihre Zünd-Funkenstrecke exzentrisch in dem strömungs­ beruhigten Bereich hinter der Stauscheibe angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Mischeinrichtung,

Fig. 2 die Flammenbildung mittels dieser Mischeinrichtung,

Fig. 3 einen Axialschnitt der Stauplatte in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 4 einen Schnitt dieser ersten Ausführungsform längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 5 einen Fig. 3 entsprechenden Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 dieser zweiten Ausführungsform.

Die Mischeinrichtung ist in ein hohlzylindrisches Flammen­ rohr 10 aus Stahl eingesetzt. Das Flammenrohr 10 verengt sich in seinem austrittsseitigen Endbereich 12 konisch mit einem Kegelwinkel α, der im Bereich von etwa 10° bis 15° liegt. Der vordere Rand 14 ist gegen den Endbereich 12 konisch nach innen eingezogen, wobei der Differenz-Kegelwin­ kel β zwischen dem Kegelwinkel des Randes 14 und dem Kegel­ winkel α des Endbereichs 12 im Bereich von 30° bis 50°, vorzugsweise im Bereich von 35° bis 45° liegt. Der konische Endbereich 12 geht in den konischen Rand 14 mit einem Krüm­ mungsradius R von 8 mm bis 15 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 12 mm über.

Koaxial in dem Flammenrohr 10 ist der Düsenstock 16 eines Ölzerstäubungsbrenners angeordnet, der an seinem austritts­ seitigen Ende einen konischen Düsenkopf 18 mit der Zerstäu­ berdüse trägt.

Der Düsenstock 16 ist mittels einer Schraube 20 in einer koaxialen Haltehülse 22 festgeklemmt, die über radiale Flügel 24 in dem Flammenrohr 10 zentriert und abgestützt ist.

Die vorderen Enden der Flügel 24 sind axial über die Halte­ hülse 22 hinaus verlängert, wobei sich ihre Innenkontur konisch erweitert. An diesen Vorderenden der Flügel 24 ist eine Stauscheibe 26 angeschweißt. Die Stauscheibe 26 hat die Form einer Kreisringscheibe mit einem stromab gerichtet gezogenen Umfangsrand 28. Der Außendurchmesser des Umfang­ randes 28 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des abströmseitigen Endes des konischen Endbereichs 12 des Flammenrohres 10, so daß der Austrittsrand 14 des Flammenroh­ res 10 den Umfangsrand 28 der Stauscheibe 26 radial nach innen etwas übergreift. Innen in dem konischen Endbereich 12 des Flammenrohres 10 sind Führungsstege 30 angeschweißt, die im wesentlichen axial gerichtet sind, jedoch unter einem Winkel gegen die axiale Schnittebene schräg gestellt sind. Die Innenkante der Führungsstege 30 verläuft achsparallel und liegt außen an dem Umfangsrand 28 der Stauscheibe 26 an. Die Stauscheibe 26 kann auf diese Weise axial verschoben werden, wobei die Führungsstege 30 stets den Ringspalt zwischen dem Umfangsrand 28 der Stauscheibe 26 und dem konischen Endbereich 12 des Flammenrohres 10 radial ausfül­ len. Das vordere Ende der Führungsstege 30 ist in dem axia­ len Bereich angeordnet, in welchem der konische Endbereich 12 in den Krümmungsradius R übergeht.

Zentral in der Stauscheibe 26 ist ein Mittelloch 32 ausge­ stanzt. Weiter weist die Stauscheibe 26 radiale Drallschlit­ ze 34 auf, die im gleichen gegenseitigen Winkelabstand angeordnet sind und sich im wesentlichen über den gesamten Radius von dem Mittelloch 32 bis zum Umfangsrand 28 er­ strecken. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Drallschlitze 34 vorgesehen. Die Drallschlitze 34 sind in die Stauscheibe 26 eingestanzte Schlitze, deren einer Rand 36 gegen die Strömungsrichtung aus der Ebene der Stauscheibe 26 gedrückt und aufgekippt ist.

Auf der Anströmseite der Stauscheibe 26 ist eine Dosier­ platte 38 angebracht. Die Dosierplatte 38 ist eine geschlos­ sene Platte, deren Ebene zu der Ebene der Stauscheibe 26 parallel verläuft. Die Dosierplatte 38 ist in einem axialen Abstand von der Stauscheibe 26 angebracht und an dieser befestigt. Hierzu kann die Dosierplatte 38 beispielsweise mit radialen Laschen an der Stauscheibe 26 angeschweißt sein. Ebenso können an der Stauscheibe 26 angeschweißte Winkel 40 die Dosierplatte 38 übergreifen und an der Stau­ scheibe 26 halten, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Stauplatte 38 kann weiter auch in Einkerbungen der Flügel 24 eingesetzt sein. In die Winkel 40 bzw. die Einkerbungen der Flügel 24 kann die Dosierplatte 38 dabei eingeschweißt oder unverlierbar lose eingelegt werden. Die Dosierplatte 38 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel einen kreisförmigen Außenumfang, wobei der Radius des Außenumfangs größer ist als der Radius des Mittelloches 32 der Stauscheibe 26, so daß die Dosierplatte 38 radial nach außen über den Rand des Mittelloches 32 hinausgreift und auch die Drallschlitze 34 radial zum Teil überdeckt. Das Durchmesserverhältnis von Stauscheibe 26 und Dosierplatte 38 ist so gewählt, daß die vom Außenumfang der Dosierplatte 38 umschlossene Kreisfläche die vom Außenumfang der Stauscheibe 26 umschlossene Kreis­ fläche zu etwa 40 bis 80% überdeckt. Der Außenumfang der Dosierplatte 38 muß nicht unbedingt kreisförmig sein, son­ dern kann auch polygonal, sternförmig oder mit anderer Umfangskontur ausgebildet sein. Wesentlich ist jedoch, daß die Dosierplatte 38 radial über das Mittelloch 32 hinaus­ greift.

Die Dosierplatte 38 weist zentrisch eine ausgestanzte Mit­ telöffnung 42 auf. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist der Durchmesser der Mittelöffnung 42 der Dosierplatte 38 kleiner als der Durchmesser des Mittelloches 32 der Stauscheibe 26. Der Rand der Mittelöffnung 42 ist stromab­ wärts aufgestülpt und greift in das Mittelloch 32 der Stau­ scheibe 26 ein. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 weisen das Mittelloch 32 der Stauscheibe 26 und die Mittel­ öffnung 42 der Dosierplatte 38 denselben Durchmesser auf.

Die Dosierplatte 38 liegt im dargestellten Ausführungsbei­ spiel an den aufgekippten Rändern 36 der Drallschlitze 34 an, so daß die axiale Höhe dieser Ränder 36 gegenüber der Ebene der Stauscheibe 26 die Breite des axialen Spaltes zwischen der Stauscheibe 26 und der Dosierplatte 38 be­ stimmt.

An der Anströmseite der Dosierplatte 38 ist eine koaxiale Zentrierhülse 44 angeschweißt. Die Zentrierhülse 44 führt das vordere Ende des Düsenstockes 16 mit dem Düsenkopf 18 koaxial zu der Mittelöffnung 42 und damit dem Mittelloch 32. Der Düsenstock 16 wird in diese Zentrierhülse 44 eingeführt und in die gewünschte axiale Stellung justiert. In dieser Stellung wird der Düsenstock 16 mittels der Schraube 20 fixiert. Die Zentrierhülse 44 und der in dieser sitzende Düsenkopf 18 verschließen die Mittelöffnung 42 der Dosier­ platte 38 dicht.

Anstelle einer Dosierplatte 38 aus Stahlblech kann auch eine Dosierplatte 38 aus temperaturbeständigem Glas verwendet werden. Die Verwendung von Glas verringert die Lichtabschat­ tung durch die Dosierplatte 38 und erleichtert so die Flam­ menüberwachung.

An einer von der Haltehülse 22 abgebogenen Lasche 46 ist ein Keramikkörper 48 festgeklemmt, in welchem ein Paar von Zündelektroden 50 eingegossen ist. Die Zündelektroden 50 sind in dem Keramikkörper 48 achsparallel isoliert geführt. Der Keramikkörper 48 ist bis an die Stauscheibe 26 geführt und sitzt auf exzentrisch angeordneten Löchern 52 der Stau­ scheibe 26 auf und dichtet diese ab. Die Zündelektroden 50 sind durch diese Löcher 52 hindurchgeführt, wobei die freien Enden der Zündelektroden 50 gegen die Mittelachse hin und gegeneinander abgebogen sind, um mit ihren freien Enden die Zünd-Funkenstrecke zu bilden. Diese Zünd-Funkenstrecke befindet sich etwas außerhalb des Außenumfangs des Mittel­ loches 32 und axial etwas vor der Ebene der abstromseitigen Kante des Umfangsrandes 28 der Stauscheibe 26.

Falls z. B. im niederen Leistungsbereich die optische Flam­ menüberwachung wegen der Lichtabschattung durch die Dosier­ platte 38 Schwierigkeiten macht, kann in die Stauscheibe 26 ein achsparalleles Lichtrohr 70 eingesetzt werden. Das Lichtrohr 70 wird in die Stauscheibe 70 eingenietet und ist zusätzlich mit einem aufsteckbaren Überrohr versehen, das endseitig mit Glas luftdicht aber lichtdurchlässig ver­ schlossen ist.

Im Betrieb des Brenners wird Brennstoff, vorzugsweise Öl, durch den Düsenstock 16 zugeführt und unter Druck über den Düsenkopf 18 zerstäubt. In Fig. 1 ist der Zerstäubungskegel 54 des austretenden Öls gestrichelt angedeutet. Die Verbren­ nungsluft wird mittels eines Gebläses über das Flammenrohr 10 zugeführt. In Fig. 1 ist die zugeführte Verbrennungsluft durch Pfeile 56 angedeutet. An der Stauscheibe 26 wird dieser Gesamtluftvolumenstrom 56 aufgeteilt in einen Primär­ luftstrom 58, einen Sekundärluftstrom 60 und einen Tertiär­ luftstrom 62. Der Primärluftstrom 58 tritt durch den zwi­ schen der Stauscheibe 26 und der Dosierplatte 38 gebildeten axialen Spalt, gelangt an das Mittelloch 32 der Stauscheibe 26 und wird durch dieses Mittelloch 32 als primäre Verbren­ nungsluft dem Zerstäubungskegel 54 des Öles zugemischt. Der Tertiärluftstrom 62 tritt durch die Drallschlitze 34, wobei die aufgekippten Ränder 36 der Drallschlitze 34 dem durch die Stauscheibe 26 austretenden Tertiärluftstrom 62 einen Drall erteilen. Der hinter der Stauscheibe 26 rotierende Tertiärluftstrom verhindert, daß sich unverbrannte Rußpar­ tikel auf der Stauscheibe 26 ablagern, und erteilt zudem dem Primärluftstrom 58 eine Drallkomponente, die die Vermischung des Primärluftstroms 38 mit dem Kegel 54 des zerstäubten Öls begünstigt.

Der Sekundärluftstrom 60 tritt durch den Ringspalt zwischen dem Umfangsrand 28 der Stauscheibe 26 und dem konischen Endbereich 12 des Flammenrohres 10, wobei dem Sekundärluft­ strom 60 durch die schräg gestellten Führungsstege 30 eine Drallkomponente erteilt wird. Der mit dem Krümmungsradius R nach innen abgebogene konische Rand 14 des Flammenrohrs 10 lenkt den durch diesen Ringspalt austretenden Sekundärluft­ strom 60 laminar nach innen.

Aufgrund des stark reduzierten Durchtrittsquerschnitts für den Primärluftstrom 58 und den Tertiärluftstrom 62 bildet sich stromabseitig von der Stauscheibe 26 in dem von dem Umfangsrand 28 der Stauscheibe 26 und dem Austrittsrand 14 des Flammenrohrs 10 umschlossenen Raum eine Zone geringer Strömung. Der reduzierte Luftvolumenstrom der Primärluft 58 und der Tertiärluft 62 ergeben ein unterstöchiometrisches Luft-Ölgemisch mit dem zerstäubten Öl 54, das mittels der Zündelektroden 50 wegen seiner geringen Strömung zuverlässig gezündet werden kann. Aufgrund der starken Drosselung des Primärluftstromes 58 und des Tertiärluftstromes 62 sind das Luft-Öl-Mischungsverhältnis und die Strömungsgeschwindigkeit in dieser strömungsreduzierten Zone weitgehend unabhängig von dem Gesamtluftvolumen 56 und dem Gebläsedruck. Das Zündverhalten und die Stabilität der Flammenwurzel werden daher durch eine Erhöhung des Gesamtluftvolumenstroms 56 für höhere Leistungen nicht beeinträchtigt.

Der Sekundärluftstrom 60 wird über den Ringspalt mit hoher Geschwindigkeit von außen in die aus dem Flammenrohr 10 austretende Flamme geblasen. Die konisch nach innen gerich­ tete und aufgrund der Führungsstege 30 mit Drall behaftete Strömung des Sekundärluftstromes 60 erzeugt einen Torus 64 der Sekundärluft, der die aus dem Flammenrohr 10 austretende Flamme umschließt, um die Flammenachse rotiert und die Verbrennungsluft der Flamme in den Flammenmantel rezirku­ liert.

Der innere Flammenkern 66 brennt mit gelber Flamme aufgrund des unterstöchiometrischen Luft-Öl-Verhältnisses. Aufgrund der hohen Sauerstoffzufuhr des Sekundärluftstromes 60 bildet sich im Mantel und am vorderen Ende der Flamme eine blau brennende Zone 68, in der eine restlose vollständige Ver­ brennung stattfindet. Der Sekundärluftstrom 60 und die Rezirkulation in dem Torus 64 bewirken dabei eine Kühlung der Flamme in dieser Blauzone 68, so daß die Flammentempera­ tur in diesem Bereich nicht über die Temperatur ansteigt, in welcher die NO_x-Bildung verstärkt einsetzt. Der Sekun­ därluftvolumenstrom 60 kann dabei einerseits durch Änderung des Gebläsedrucks beeinflußt werden und andererseits durch eine axiale Verschiebung der Mischeinrichtung in dem Flam­ menrohr 10, d. h. durch eine axiale Verschiebung der Stau­ scheibe 26 und einer dadurch bewirkten Änderung der radialen Breite des Ringspaltes zwischen dem Umfangsrand 28 der Stauscheibe 26 und dem konischen Endbereich 12 des Flammen­ rohres 10. Eine solche Änderung des Sekundärluftstromes 60 hat nur geringen Einfluß auf den Primärluftstrom 58 und den Tertiärluftstrom 62 und damit auf die stabilen Flammenbedin­ gungen in der strömungsreduzierten Zone. Durch die Verstel­ lung des Sekundärluftstromes 60 kann somit die Brennerlei­ stung variiert werden, ohne daß der Schadstoffausstoß und insbesondere der NO_x-Ausstoß nachteilig beeinflußt werden und ohne daß die Flammenstabilität beeinträchtigt wird. Der Primärluftstrom 58 und die Flammenbedingungen in der strömungsreduzierten Zone können durch den axialen Spalt zwischen Stauscheibe 26 und Dosierplatte 38 vorgegeben und durch axiale Justierung der Düsenkopfes 18 in der Zentrier­ hülse 44 fein abgestimmt werden. Die Einstellung des Bren­ ners und die Stabilität der Flamme sind von der Dimensionie­ rung und der Geometrie des Feuerraumes unabhängig. Die Handhabung und Wartung der Mischeinrichtung ist daher ein­ fach.

Bezugszeichenliste

10 Flammenrohr
12 konischer Endbereich
14 Austrittsrand
16 Düsenstock
18 Düsenkopf
20 Schraube
22 Haltehülse
24 Flügel
26 Stauscheibe
28 Umfangsrand (von 26)
30 schräge Führungsstege
32 Mittelloch (von 26)
34 Drallschlitze
36 Rand (von 34)
38 Dosierplatte
40 Winkel
42 Mittelöffnung
44 Zentrierhülse
46 Lasche
48 Keramikkörper
50 Zündelektroden
52 Löcher
54 Öl-Zerstäubungskegel
56 Gesamtluftvolumen
58 Primärluftstrom
60 Sekundärluftstrom
62 Tertiärluftstrom
64 Torus
66 Flammenkern gelb
68 Blauzone
70 Lichtrohr

Claims (12)

1. Mischeinrichtung für Brenner von Kleinfeuerungsanlagen, mit einem Flammenrohr (10), mit einem koaxial zentriert in dem Flammenrohr (10) gehaltenen Düsenstock (16), mit einer Stauscheibe (26), die in dem austrittsseitigen Ende des Flammenrohres (10) gehalten ist, ein Mittel­ loch (32) stromab vor dem Düsenkopf (18) des Düsen­ stockes (16) aufweist und mit dem Flammenrohr (10) einen Ringspalt bildet, und mit einer anströmseitig vor der Stauscheibe (26), koaxial, parallel und beabstandet zu der Stauscheibe (26) angeordneten Dosierplatte (38) die eine Mittelöffnung (42) aufweist und die das Mit­ telloch (32) der Stauscheibe (26) radial zumindest überdeckt, dadurch gekennzeichnet daß an der Anström­ seite der Dosierplatte (38) eine Zentrierhülse (44) mit geschlossener Mantelfläche angebracht ist, die die Mittelöffnung (42) koaxial umschließt die dicht auf der Dosierplatte (38) aufsitzt und die den Düsenkopf (18) axial verschiebbar aufnimmt.

2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stauscheibe (26) radiale Drallschlitze (34) aufweist und daß die Dosierplatte (38) die Drall­ schlitze (34) zumindest teilweise radial überdeckt.

3. Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die von der Umfangslinie der Dosier­ platte (38) umschlossene Fläche etwa 40% bis 80% der von der Umfangslinie der Stauscheibe (26) umschlossenen Fläche abdeckt.

4. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Mittelöffnung (42) der Dosierplatte (38) konisch in das Mittelloch (32) der Stauscheibe (26) aufgestülpt ist.

5. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelöffnung (42) der Dosierplatte (38) und das Mittelloch (32) der Stau­ scheibe (26) in etwa denselben Durchmesser aufweisen.

6. Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierplatte (38) an der Anströmseite der Stauscheibe (26) befestigt ist, vorzugsweise angeschweißt ist.

7. Mischeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drallschlitze (34) einen gegen die An­ strömrichtung aufgekippten Rand (36) aufweisen und daß der Abstand der Dosierplatte (38) von der Stauscheibe (26) größer oder gleich der Höhe des aufgekippten Randes (36) der Drallschlitze (34) ist.

8. Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Zündelek­ troden (50) achsparallel und exzentrisch durch die Stauscheibe (26) hindurchgeführt ist und daß sich die Zünd-Funkenstrecke der Zündelektroden (50) exzentrisch abströmseitig hinter der Stauscheibe (26) befindet.

9. Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierplatte (38) aus Stahlblech oder aus temperaturbeständigem Glas besteht.

10. Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stauscheibe (26) ein achsparalleles Lichtrohr (70) eingesetzt ist, das abgedichtet durch die Stauscheibe (26) hindurch­ führt und an seinem stromabseitigen Ende luftdicht und lichtdurchlässig verschlossen ist.

11. Mischeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Endbe­ reich (12) des Flammenrohres (10) einen konisch nach innen eingezogenen vorderen Rand (14) aufweist, daß der Differenz-Kegelwinkel (β) zwischen dem Rand (14) und dem konischen Endbereich (12) 30° bis 50°, vorzugsweise 35° bis 45° beträgt und daß der konische Endbereich (12) mit einem Krümmungsradius (R) von 8 mm bis 15 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 12 mm in den Rand (14) übergeht.

12. Mischeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das vordere Ende der Führungsstege (30), die die Stauscheibe (26) in dem Flammenrohr (10) führen, in dem axialen Bereich angeordnet ist, in welchem der konische Endbereich (12) in den Krümmungsradius (R) übergeht.