DE2002635A1 - Gaseous and liquid fuel burners - Google Patents
Gaseous and liquid fuel burnersInfo
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Description
DR.-ING. VON KREISLER DR-ING. SCHÖNWAID DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEMALEKVONKRfISlER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCHDR.-ING. BY KREISLER DR-ING. SCHÖNWAID DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEMALEKVONKRfISlER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH
Köln, den 20,1.1970 Ke /AxCologne, January 20th, 1970 Ke / Ax
(Zusatz zu Patent ......... (Patentanmeldung P 15 51 767.6))(Addition to patent ......... (patent application P 15 51 767.6))
Gegenstand des Hauptpatents.... (PatentanmeldungSubject of the main patent .... (patent application
P 15 51 767.6) ist ein Brenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe, der eine Vielzahl von Verbrennungsluft führenden Rohren aufweist, die eine Brennstoffkammer mit Brennstoffauslassdurchlässen durchsetzen, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Durchlässe für den Brennstoffauslass von den Zwischenräumen an den Auslassenden von eng aneinandergestellt angeordneten, die Verbrennungsluft führenden. Rohren gebildet werden, und daß die Öffnung jedes Verbrennungsluftrohres an der Mündung in die Verbrennungszone eine Querschnittsfläche von 0,01 bis 1 cm aufweist und die Gesamtheit ihrer Öffnungen mindestens 25$, vorzugsweise wenigstens 50$ der Brenneroberflächeeinnehmen. P 15 51 767.6) is a burner for gaseous and liquid fuels that uses a large number of combustion air has leading tubes that form a fuel chamber enforce with fuel outlet passages, and which is characterized in that the passages for the Fuel outlet from the spaces at the outlet ends of closely arranged, the combustion air leading. Tubes are formed, and that the opening of each combustion air tube at the mouth into the combustion zone has a cross-sectional area of 0.01 to 1 cm and the entirety of its openings Occupy at least $ 25, preferably at least $ 50 of the burner surface.
der Erfindung ist eine verbesserte spezielle Konatpuktlon- des Brenners, d§r Gegenatand des HaüptpätentsThe invention is an improved special Konatpuktlon- the burner, d§r Gegenatand of the main patent
irt, : .' ' . ■■■■■· .'"■■■.'■ .irt, : . ''. ■■■■■ ·. '"■■■.' ■.
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Der erfindungsgemäße Brenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe weist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Rohren auf, von denen jedes an einem Ende mit äußeren Austrittsflächen, am anderen Ende mit Verschlußflächen und einer dazwischen befindlichen Verengung versehen ist, wobei die Einzelrohre so zueinander angeordnet sind und so zusammenwirken, daßThe burner according to the invention for gaseous and liquid Fuels has a plurality of juxtaposed tubes, each of which at one end with outer exit surfaces, at the other end with closure surfaces and a constriction in between is, wherein the individual tubes are arranged to each other and cooperate so that
a) die Verengungen oder Einschnürungen eine Brennstoffkammer bilden,a) the constrictions or constrictions form a fuel chamber,
b) benachbarte Verschlußflächen sich so gegeneinanderlegen, daß sie für den Brennstoff undurchlässige Verbindungen bilden, undb) Adjacent sealing surfaces are placed against one another in such a way that they are impermeable to the fuel form, and
c) vorspringende Bereiche der Austrittsflächen nicht vorspringende Bereiche der angrenzenden Austrittsflächen so voneinander entfernt halten, daß Austrittskanäle für den Brennstoff gebildet werden,c) protruding areas of the exit surfaces not protruding Keep areas of the adjacent exit surfaces away from each other so that exit channels are formed for the fuel,
wodurch während des Betriebs des Brenners der Brennstoff in die Brennstoffkammer und von dort durch die Austrittskanäle zur Verbrennungszone strömt, wo er mit der Luft verbrennt, die durch die Bohrungen der Rohre in die Verbrennungszone gelangt.whereby, during operation of the burner, the fuel flows into the fuel chamber and from there through the outlet ducts to the combustion zone, where it flows with the air burns, which reaches the combustion zone through the bores of the pipes.
Die äußeren Querschnitte der Rohre am Eintritt und an den Verschlußflächen sind zweckmäßig zusammenpassende Vielecke, z.B. gleichmäßige Sechsecke, Rechtecke, gleichseitige Dreiecke und insbesondere Quadrate.The outer cross-sections of the pipes at the inlet and on the closure surfaces are expediently matching polygons, e.g. regular hexagons, rectangles, equilateral triangles and especially squares.
Mir die Austrittsflächen eignen sich besonders drei Ausführungsformen, die nachstehend als die Ausführungsforra mit Anschlägen oder Vorsprüngen, ala konkave Ausführungsform und als geriefte Auaführungsform bezeichnet werden. Three embodiments are particularly suitable for the exit surfaces, which are hereinafter referred to as the embodiment with stops or projections, ala concave embodiment and as a grooved embodiment.
Bei der Ausführungsforra mit Anschlägen haben die vorspringenden Bereiche die Form von Vorsprüngen, die aich aus den nicht vorspringenden Bereichen erheben.In the embodiment with stops, the protruding areas have the shape of protrusions, which aich from the non-protruding areas.
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Bei der konkaven Ausfuhrungsform ergeben sich die vorspringenden Bereiche dort, wo drei oder mehr Rohre nebeneinander gestellt sind, d.h. an den Ecken der mehreckigen Rohre.In the case of the concave embodiment, the protruding ones result Areas where three or more pipes are placed side by side, i.e. at the corners of the polygonal Tube.
Bei der gerieften Ausführungsform haben die Austrittsflächen eine Reihe von vorspringenden und nicht vorspringenden Bereichen. Dies bewirkt die Bildung von Kanälen zwischen den vorspringenden Bereichen.In the grooved embodiment, the exit surfaces have a number of protruding and non-protruding Areas. This causes the formation of channels between the protruding areas.
Es ist zu bemerken, daß nicht alle Austrittsflächen vor- ·. springende'Bereiche haben mussan. Beispielsweise werden gute Ergebnisse mit mehreckigen Rohren erhalten, wenn die Hälfte der Austrittsflächen keine vorspringenden Bereiche hat.It should be noted that not all exit surfaces are in front ·. must have jumping areas. For example be good results have been obtained with polygonal tubes when half of the exit surfaces have no protruding areas Has.
Der Brenner Ist zweckmäßig mit einer Einfassung versehen, in der die einzelnen Rohre eingeaaut sind. Vorzugsweise schließt die Einfassung einen Brennstoffkanal ein, der den Brennstoffstrom um und in. clie Brennstoff kammer führt.The burner is expediently provided with an enclosure, in which the individual pipes are incorporated. Preferably the enclosure includes a fuel channel that guides the flow of fuel around and into the fuel chamber.
Die Bohrungen der Einzelrohre entsprechen den Bohrungen der Verbrennungsluftrohre der Brenner, die Gegenstand des Hauptpatents sind. Sie bilden einen Durchgang mit geringem Widerstand für .die Verbrennungsluft in die Verbrennungszone Um diesen niedrigen Widerstand zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Bohrung jedes Rohres eine Mindestquer-The holes in the individual tubes correspond to the holes the combustion air pipes of the burners, which are the subject of the main patent. They form a passage with little Resistance for the combustion air into the combustion zone In order to achieve this low resistance, it is advisable to that the bore of each pipe has a minimum transverse
2 schnittsfläche von wenigstens 0,01 cm hat.2 has an area of at least 0.01 cm.
Der Zwischenraum zwischen den Rohren, d.h. der Raum, der durch die Einschnürungen gebildet wird, bietet der Strömung des Brennstoffs durch den Querschnitt der Brennstoffkammer einen geringen Widerstand, so daß eine gleichmäßige Brennstoffverteilung'begünstigt wird.The space between the pipes, i.e. the space that formed by the constrictions provides the flow of fuel through the cross section of the fuel chamber a low resistance, so that a uniform fuel distribution is favored.
Die Brenner gemäß der Erfindung eignen sich besonders fürThe burners according to the invention are particularly suitable for
; den Betrieb mit gasförmigen Brennstoffen. In diesen Fällen müssen die Brennstoffaustrittskanäle so eng sein, daß ein; operation with gaseous fuels. In these cases the fuel outlet ducts must be so narrow that a
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Ausgangswiderstand entsteht, der im Vergleich zu dem inneren Widerstand zur Strömung durch die Brennstoffkammer hoch ist. Hierdurch wird eine gleichmäßige Zufuhr von Brenngas zur Verbrennungszone begünstigte Der Brenner arbeitet auch mit verdampfbaren flüssigen Brennstoffen wie Leuchtpetroleum. In diesem fall sind Brennstoffaustrittsöffnungen mit hohem Widerstand nicht notwendig»Initial resistance arises compared to the inner Resistance to flow through the fuel chamber is high. This promotes a uniform supply of fuel gas to the combustion zone. The burner also works with vaporizable liquid fuels such as Kerosene. In this case, fuel outlet openings with high resistance are not necessary »
Damit die Verbrennung stattfindet, müssen der Brennstoff und die Luft sich mischen» Es ist besonders zweckmäßig, daß dieser Mischvorgang nach einem Diffusionsmechanismus stattfindet. Um dies zu erreichen, muß der Diffusionsweg P genügend"eng sein. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, daß die Querschnittsfläche der Bohrung an der Mündung jedesIn order for combustion to take place, you need the fuel and the air mix »It is particularly useful that this mixing process follows a diffusion mechanism takes place. In order to achieve this, the diffusion path must be used P be sufficiently "tight. For this reason, it is advisable to that the cross-sectional area of the bore at the mouth of each
2
Rohres kleiner ist als 1,0 cm .2
Pipe is smaller than 1.0 cm.
In der Hauptanmeldung wird ferner festgestellt, daß es zweckmäßig ist, daß die Bohrungen der Verbrennungsluftrohre wenigstens 25#» vorzugsweise wenigstens 50$ der Oberfläche des Brenners angrenzend an die Verbrennungszone ausmachen.In the main application it is also stated that it is expedient that the bores of the combustion air pipes at least 25 # »preferably at least 50 $ of the surface of the burner adjacent to the combustion zone.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den schematischen Abbildungen beschrieben.The invention is described below in connection with the schematic Illustrations described.
Pig.1 ist ein Längsschnitt durch ein Einzelrohr.Pig.1 is a longitudinal section through a single pipe.
* Pig.2 bis 8 veranschaulichen verschiedene Anordnungen der Austrittskanäle.* Pig. 2 to 8 illustrate different arrangements of the Outlet channels.
Pig.9 ist ein senkrechter Schnitt durch einen vollständigen Brenner.Pig.9 is a vertical section through a complete one Burner.
Pig.10 ist eine Draufsicht auf einen.vollständigen Brenner«Pig.10 is a top view of a complete burner "
•Das in Pig.1 dargestellte Einzelrohr hat eine venturiförmige Bohrung 10, die die Verbrennungsluft im zusammengebauten Brenner zuführt. An beiden Enden hat das Rohr die Form eines aufrechten quadratischen Prismas, das Verschlußflachen 11 an einem Ende und Austrittsflächen 12 am anderen Ende bildet, wobei sich zwischen diesen Flächen eine Ein-• The single pipe shown in Pig.1 has a venturi-shaped one Hole 10 that feeds the combustion air in the assembled burner. At both ends the tube has the Shape of an upright square prism, the closure surfaces 11 at one end and exit surfaces 12 at the other End forms, with an inlet between these surfaces
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schnürung 11 "befindet. Die-Austrittsflachen 12 hate ή vorspringende Bereiche 14 (die die Form von Absfandhaltern haben können)*lacing 11 "is located. The exit surfaces 12 have ή protruding areas 14 (which are in the form of surcharges can have)*
Fig.2 his 8 zeigen verschiedene Anordnungen, .für die, Bi-Ldung der Brennstoffaustrittsgänge, Pig., 2 his 5.« 7 und 8 sind · Draufsichten» die neun Einzelrohre zeigen,, weil diese .·■■■■, Anzahl genügt, um die lage.in: der Mitte, am Rand und an den Ecken zu veranschaulichen. Das untere rechte Rohr ist verschoben, um die Anordnung der vorspringenden- Bereiche zu veranschaulichen. Die Brennstoffaustrittsgänge sind durch die Bezugs ziffer; 15 angedeutet. Die relativen Ab- 'Fig. 2 to 8 show different arrangements. For the, Bi-Ldung the fuel outlets, Pig., 2 to 5. «7 and 8 are · Top views »which show the nine individual tubes, because they are. · ■■■■, The number is sufficient for the location. In: the middle, on the edge and on to illustrate the corners. The lower right tube has been shifted to reflect the arrangement of the protruding areas to illustrate. The fuel outlets are by the reference number; 15 indicated. The relative ab- '
■ ' - ' ' ' ■■■■■'■!■ '-' '' ■■■■■ '■!
messungen der Zeichnungen sind verzerrt, um die verschiedenen Einheiten deutlich zu zeigen. (Typische Abmessungen sind 6,3 mm für die Seite des äußeren Quadrats und 0,25 mm für die Breite des Spalts.) ,measurements of the drawings are skewed to clearly show the different units. (Typical dimensions are 6.3 mm for the outer square side and 0.25 mm for the width of the gap.),
Wie in Fig»2 dargestellt, befindet sich in der Mitte jeder Seite des Rohres ein Distanznrorsprung;. Die Abstandhalter des mittleren Rohres sind, in Figo2 mit 14a bezeichnet. Diese Abstandhalter ragen um 0,125 mm von der Fläche nach außen und bilden Sehlitze, von 0,25 mm Weite, wenn sie gegeneinander gelegt werden,As shown in Figure 2, each is in the middle Side of the tube a jump in distance; The spacers of the middle tube are denoted by 14a in Figo2. These spacers protrude 0.125 mm from the surface on the outside, forming a sore throat, 0.25 mm wide when they are placed against each other,
' i ■' i ■
Wie in Fig»5 dargestellt, hat jedes Rohr nur zwei Distanz- \rorsprünge\ üe sich an benachbarten Seifen befindenv Die Diatanzvorsprünge dea mittleren Rohres sind mit 14b bezeichnet* Diese Vorsprünge ragen um, 0,25 mm vxm der Fläche nach außen % so daß sie Schlitze von 0,25 mm Breite bilden, wenn aie sich gegen eine von Voraprüngen ireIe- .Fläche ,, legen*As shown in Figure "5, each tube has only two distance \ rorsprünge \ üe on adjacent soaps befindenv The Diatanzvorsprünge dea middle tube are denoted by 14b * These projections protrude by 0.25 mm VXM the surface to the outside so that% they form slits 0.25 mm wide when they lie against one of the protruding protrusions.
Bei der in Fig»4 dargestellten Anordnung ist Jedea Rohr mit vier D^atansvoraprüngen yeraehen, die außermittig an ; Fläche angeordnet aind«: JDie ^raprühge 4μλ mitcfcleren aind: mit tie bezeichnet»!Jeder Vorsprung ragt nm:f,?; mm γψί seiner fläctie nach artißen* Wie 1η;ϋ^Φ diarge?· legt eich i&äüt Voraprung gegjsn eine Fläche des 0QS838/142S In the arrangement shown in FIG. 4, each tube is formed with four dome projections which are off-center ; Area arranged aind ": JThe ^ raprühge 4μ λ mitcfcleren aind: denoted by tie"! Every protrusion protrudes nm : f ,? ; mm γψί his fläctie after artißen * How 1η;? ϋ ^ Φ diarge · sets verifiable i äüt Voraprung gegjsn an area of 0QS838 / 142S
— ο —- ο -
benachbarten Rohrs, so daß Schlitze von 0,25 mm Breite gebildet werden.adjacent pipe so that slots 0.25 mm wide are formed.
Keine der in Pig.2 bis 4 dargestellten Anordnungen bietet große Vorteile gegenüber den anderen Anordnungen, aber folgendes ist als wichtig zu beachten: Bei jeder einzelnen Konstruktion sind alle Einzelrohre identisch. Die in Fig.3 dargestellte Anordnung erfordert eine genaue Ausrichtung jedes Rohres, d.h. mit nach unten und nach rechts zeigenden Vorsprüngen, wie in der Abbildung dargestellt.None of the arrangements shown in Pig. 2 to 4 offer great advantages over the other arrangements, however The following is important to note: In each individual construction, all individual pipes are identical. The in Fig.3 The arrangement shown requires precise alignment of each tube, i.e., pointing down and to the right Protrusions as shown in the picture.
™ Bei der Anordnung in Fig,2 müssen Vorsprünge, die die halbe Breite des Schlitzes haben» gegeneinander gelegt werden. Dies pflegt die Ungenaaigkeit zu vergrößern.™ In the arrangement in Fig. 2, protrusions that are half Width of the slot have to be placed against each other. This tends to increase the inaccuracy.
Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform werden Vorsprünge von voller Größe verwendet. Eine Ausrichtung ist nicht notwendig, jedoch werden durch Verwendung von zwei Vorsprüngen in jedem Spalt die Brennstoffaustrittskanäle stärker als bei einem Yorsprung versperrt.In the embodiment shown in Figure 4, projections used of full size. Alignment is not necessary, but using two Projections in each gap blocked the fuel outlet channels more than in the case of a Yorsprung.
Pig.5 zeigt einen Teil eines Brenners, bei dem die Austrittsflächen konkav ausgebildet sind. Die Rohre haben ^ vorspringende Bereiche 14d an jeder Ecke. Die Flächen zwischen den Ecken sind konkav, so daß die Brennstoffaustrittsöffnungen 15 gebildet werden.Pig. 5 shows a part of a burner in which the exit surfaces are concave. The tubes have protruding areas 14d at each corner. The surfaces between the corners are concave so that the fuel outlets 15 are formed.
Pig.6 bis 8 stellen geriefte oder geriffelte Austrittsflächen dar. Pig.6 ist eine Seitenansicht, die zeigt» daß Pig.6 to 8 represent grooved or corrugated exit surfaces. Pig.6 is a side view showing that
14e an jeder Seite 10 vorspringende Flächen/vorhanden sind, die Kanäle bilden, die bia zum eingeschnürten Teil 13 führen.14e there are 10 protruding surfaces / on each side, form the channels which bia lead to the constricted part 13.
Pig,7 und 8 zeigen, wie die Rillen unter Bildung der Austrittakanäle 15 nebeneinander gestellt sind. In Pig·? sind die Rillen an allen Seiten jedes Rohres vorhanden· In F^g.8 sind nur zwei Seiten jedes Rohres gerieft (d.h. nur die Hälfte der Austrittaflächen ist geriffelt). : Pig, 7 and 8 show how the grooves are juxtaposed to form the outlet channels 15. In Pig ·? the grooves are present on all sides of each tube · In Fig. 8 only two sides of each tube are grooved (ie only half of the exit surfaces are grooved). :
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Fig.9 zeigt einen Längsschnitt durch einen Brenner, der aus einer großen Zahl von Rohren innerhalb einer Einfassung 17 besteht. Diese Abbildung zeigt, wie die Einschnürungen benachbarter Rohre gemeinsam eine Brennstoffkammer 16 bilden (die durchgehend durch den Brenner verläuft, da der senkrechte Schnitt im rechten Winkel identisch ist, obwohl die Zahl der Einzelrohre verschieden sein kann).Fig.9 shows a longitudinal section through a burner, the from a large number of tubes within an enclosure 17 exists. This figure shows how the constrictions Adjacent tubes together form a fuel chamber 16 (which runs continuously through the burner, since the perpendicular section at right angles is identical, though the number of individual tubes can be different).
Die Einfassung 17 enthält einen Brennstoffkanal 18, der die Brennstoffkammer 16 umgibt, und ein Zuführungsrohr 19 für das Brenngas. Die Abbildung zeigt ferner die Bildung von Brennstoffaustrittskanälen 15, wie sie ausführlicher in Verbindung mit Fig.2, 3 und 4 beschrieben wurden, unddie Bildung von gas- und flüssigkeitsdichten Verbindungen 20 durch die gegeneinanderstoßenden Verschlußflächen 11 der Einzelrohre οThe enclosure 17 includes a fuel channel 18 surrounding the fuel chamber 16 and a feed tube 19 for the fuel gas. The figure also shows the formation of fuel outlet channels 15, as they are in more detail in connection with Figures 2, 3 and 4, and the Formation of gas- and liquid-tight connections 20 through the abutting closure surfaces 11 of the individual tubes ο
Pig".10 ist eine Draufsicht auf die Oberseite des Brenners und zeigt, wie alle Rohre von der Einfassung 17 umschlossen werden. Einwandfreier Betrieb des Brenners wurde erzielt, wenn die Rohre ausschließlich durch den Druck der Einfassung 17 zusammengehalten wurden, d.h. wenn kein Klebstoff verwendet wurde. Es ist zu betonen, daß nicht nur die Einzelrohre in ihrer Lage gehalten wurden, sondern daß auch kein Brenngas zwischen den Verschlußflächen entwich. Dieser Brenner war jedoch nur für Versuchszwecke vorgesehen. Bei einem für den Verkauf bestimmten Brenner ist es zweckmäßig, die Verschlußflächen mit einem geeigneten Klebstoff aneinander zu befestigen. Da durch die Luft, die durch die Bohrungen der Einzelrohre strömt, eine ausreichende Kühlung erzielt wird, steigt die Temperatur der Verschlußflächen nicht wesentlich über die Umgebungstemperatur. Hierdurch ist es möglich, einen für den Einsatz bei niedriger Temperatur vorgesehenen Klebstoff zu verwenden. Mit anderen Worten, die Herstellung der Verbin-' düngen beispielsweise durch Löten, Hartlöten und Schweißen ist nicht notwendig«Pig ".10 is a top plan view of the top of the burner and shows how all the tubes are enclosed by the enclosure 17 will. Correct operation of the burner was achieved when the tubes were driven solely by the pressure of the enclosure 17 were held together, i.e. when no glue was used. It should be emphasized that not only that Individual tubes were held in their position, but that no fuel gas escaped between the sealing surfaces. However, this burner was only intended for experimental purposes. In the case of a burner intended for sale, it is advisable to cover the sealing surfaces with a suitable one To attach glue to each other. Because the air that flows through the holes in the individual tubes is sufficient Cooling is achieved, the temperature of the sealing surfaces does not rise significantly above the ambient temperature. This makes it possible to use an adhesive intended for use at low temperatures. In other words, the making of the connec- fertilize, for example, by soldering, brazing and welding is not necessary"
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