DE2059020B2 - Luftgeschränk für einen Brenner - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Luftgeschränk für einen Brenner gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1. Bei diesem aus der Zeitschrift »Technische Überwachung« (1969) Nummer 8, Seiten 290 und 291, bekannten Luftgeschränk sind zwei koaxiale und achsparalele Strömungskanäie für Primär- und Sekundärluft vorhanden. Beide Kanäle werden direkt aus dem gemeinsamen Luftkasten gespeist, ohne daß ein ringförmiger Kanal für die Zufuhr der Gesamtluftmenge vorhanden ist Mit einem Trommelschieber kann die Einströmöffnung für die Sekundärluft bei einer vorbestimmten Teillast abgesperrt werden. Eine von der Belastung unabhängige optimale, nahstöchiometrische Verbrennung kann hiermit nicht erreicht werden.

In der Zeitschrift »Mitteilungen der VGB« 49, Heft 2, April 1969 ist auf den Seiten 93 bis 98 ein Venturi-Parallelstromgeschränk beschrieben, bei dem die Verbrennungsluft dem Geschränk über einen Ringquerschnitt zugeführt wird, der mittels eines von der Frontplatte aus über Gestänge bedienbaren Trommelschiebers geöffnet oder geschlossen wird. Dieser Schieber soll is.ei abgestelltem Brenner einen absolut dichten luftseitigen Abschluß gewährleisten, kann aber auch beim Einbau mehrerer Brenner in einen gemeinsamen Luftkasten zum Abgleichen unterschiedlicher Luftmengen bzw. Brennerwiderstände benutzt werden. Eine ausreichend kontrollierte Einstellmöglichkeit für eine in Primärluft und Sekundärluft unterteilte Luftmenge ist damit jedoch nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftgeschränk für einen Brenner der eingangs erläuterten Art zu schaffen, mit dem eine nahezu stöchiometrische Verbrennung in einfädler Weise erreichbar ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß hierdurch eine befriedigende Lösung der eingangs angeführten Probleme geschaffen worden ist. Die Zufuhr der gesamten Luftmenge in jedem Brenner durch einen ringförmigen Kanal und die Regelung der Luftmenge mit Hilfe eines im Anschluß an den gemeinsamen Luftkasten angeordneten Absperrventils ermöglicht einen konstruktiv einfachen Aufbau des Brenners und des zugehörigen Regelsystems und es hat sich als möglich erwiesen, eine innerhalb eines weiteren Belastungsbereichs zufriedenstellende Verteilung der zugeführten Luftmenge auf die Primär- und Sekundärluftsysteme zu sichern, ohne daß die Einstellung des am hinteren Ende des Brenners eingebauten Verteilers geändert zu werden braucht. Diese Einstellung muß somit nur dann vorgenommen werden, wenn die Feuerungsanlage in Betrieb genommen wird oder wesentliche Änderungen der Betriebsverhältnisse vorkommen. Dadurch, daß dem Brenner sowohl Primär- als auch Sekundärluft zugeführt wird, die insgesamt zugeführte Luftmenge jedoch noch vor der Aufteilung geregelt wird, ermöglicht die Erfindung eine Optimierung der Verbrennung und sichert generell das Erzielen der Vorteile, die sich durch die Aufteilung der Luft in Primär- und Sekundärluft ergeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 7 zu entnehmen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform des an einem gemeinsamen Luftkasten montierten Brenneraggregates,

F i g. 2 und 3 zwei entsprechende Längsschnitte durch geänderte Ausführungsformen des Brenneraggregates und

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie A-A der F i g. 1.

Sämtliche auf der Zeichnung gezeigte Brenneraggregate sind für den Einbau in einen für mehrere Brenneraggregate gemeinsamen Luftkasten 7 bereuh-

net, der längs eines im übrigen nicht näher gezeigten Verbrennungsraumes 15 verläuft und dem mit Hilfe nicht gezeichneter Mittel Verbrennungsluft in den erforderlichen Mengen zugeführt werden kann.

Jedes Brenneraggregat umfaßt eine zentral angeordnete Zuführleitung 16 für den Brennstoff, der von jeder beliebigen Art, d. h. flüssiger, gasförmiger oder pulverisierter fester Brennstoff, sein kann. Im vorderen Ende der Brennstoffleitung 16, d. h. zur Linken in den F i g. 1,2 und 3, können nicht gezeigte Organe angebracht sein, deren Aufgabe es ist, den Brennstoff in den Verbrennungsraum Ϊ5 hineinzuverteilen. Solche Organe können von jeder bekann:en Art sein.

Die für die Verbrennung des Brennstoffs erforderliche Luft wird bei allen gezeigten Ausführungsformen durch zwei voneinander getrennte Kanäle zugeführt, nämlich einen Zentralkanal 1, der die Brennstoffleitung 16 umgibt und durch welchen Primärluft zugeführt wird, sowie einen um den Kanal 1 koaxial verlaufenden Sekundärluftkanal 2. Am vorderen Ende eines jeden der beiden Kanäle 1 und 2 sind schematisch sogenannte Turbulatoren 3 bzw. 4 angedeutet, die aus schräg gestellten Rächen bestehen können, welche die beiden Luftströme in geeignete Rotation versetzen, bevor sie durch ein Primärluftmundstück 5, bzw. ein Sekundärluftmundstück 6 in den Verbrennungsraum gelangen. Die Turbulatoren 3 und 4 können entweder fest oder mit Hilfe nicht gezeigter Betätigungsorgane verstellbar sein.

Bei der in den Fig. 1 und 4 veranschaulichten Ausführungsform wird zwischen der äußeren Wand des Brenneraggregates und dem Sekundärluftkanal 2 ein ringförmiger Strömungskanal 9 gebildet, dessen vorderes Ende durch einen sich konisch verengenden Eintritt

8 mit dem Luftkasten 7 in Verbindung steht. Am hinteren Ende des Kanals 9 ist ein ringförmiger Verteiler 10 angebracht, der eine zentrale Buchse 17, die von der Wand des Kanals 1 geführt wird, und ein ringförmiges Leitblech 18 umfaßt, dessen äußerer Rand so gekrümmt ist, daß er in das Austrittsende des Kanals

9 hineinragt. Der Verteiler 10 teilt den vom Kanal 9 kommenden Luftstrom in einen durch den inneren Kanal einströmenden Primärluftstrom und einen durch den Kanal 2 strömenden Sekundärluftstrom auf. Die Buchse 17 ist zweckmäßigerweise in ihrer Längsrichtung auf der Wand des Kanals 1 verschiebbar, so daß das Verhältnis zwischen den Querschnitten, durch welche die Luft vom Kanal 9 jeweils in die beiden Kanäle 1 und 2 strömt, und damit das Verhältnis zwischen de.i Primär- und Sekundärluftmengen verändert werden kann. Während des Betriebes des Brenners ist der Verteiler 10 jedoch feststehend, da eine lustierung der genannten Verhältnisse normalerweise nur bei wesentlichen Änderungen der Betriebsbedingungen notwendig ist.

Der Kanal 9 ist einschließlich des Eintritts 8 wie eine Venturidüse ausgebildet, in deren sich verengendem Abschnitt eine öffnung 19 in der Außenwand des Kanals für den Anschluß eines schematisch angedeuteten Druckdifferenzmessers 20 vorgesehen ist. Die zweite Meßstelle des Druckmessers 20 wird von einer entsprechenden öffnung 21 in der im übrigen geschlossenen und mit den Kanälen 1,2 und 9 koaxialen Wand einer Meßkammer 13 gebildet, die sich in Strömungsrichtung gesehen dicht hinter einem ringförmigen Absperrventil 14 befindet, das koaxial mit dem Brenneraggregal in den Luf'kasten 7 eingebaut ist und durch Verschieben in Achsrichtung den Einströmquerschniti für den Kanaieintriit 8 variiert. Die rvießkammer 13 steht durch eine oder mehrere öffnungen 22 in ihrer Stirnwand in Verbindung mit dem Eintritt 8.

Bei der gezeigten Anordnung mißt der Druckmessei 20 den Unterschied zwischen den statischen Drücken in der Meßkammer 13 und damit unmittelbar hinter dem Absperrventil 14 bzw. im engsten Abschnitt des Kanals 9. Die gemessene Druckdifferenz ste'lt daher einen Ausdruck für die gesamte Luftmenge dar, die pro Zeiteinheit durch den Kanal 9 strömt, da der

ίο Querschnitt des Kanals an dessen öffnung öder an der Meßsteile 19 bekannt ist Die erwähnte Druckdifferenz, die in F i g. 1 durch eine Flüssigkeitssäule Ap schematisch angedeutet ist, kann auf an sich bekannte Weise in einem im übrigen nicht gezeigten Regelsystem zur stetigen Regelung des Absperrventils 14 in einer solchen Weise ausgenutzt werden, daß die gesamte, jedem Brenner zugeführte Luftmenge auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, der wiederum von der durch die Leitung 16 zugeführten Brennstoffmenge abhängig ist. Mit einer einzigen Meßstrecke und einem einzigen Meßorgan für jedes Brenneraggregat und einem entsprechenden, einfachen Regelsystem kann man hierdurch unabhängig von Druckschwankungen im Luftkasten diejenigen Luftmengen, die den einzelnen Brennern einer Feuerungsanlage zugeführt werden, nach Belieben und in einer solchen Weise regeln, daß optimale Bedingungen für die Verbrennung in den einzelnen Aggregaten erreicht werden. Beim Einfahren der Feuerungsanlage kann man in jedem einzelnen Brenneraggregat experimentiell die Abhängigkeit oder die Übertragungsfunktion zwischen dem vom Druckdifferenzmesser 20 aufgenommenen Meßwert und den nicht gezeigten Antriebsorganen einstellen, die das Absperrventil 14 zwecks Variation des Querschnitts verschieben, durch den die Luft aus dem Luftkasten 7 in den Kanal 9 einströmt. Auf ähnliche Weise kann man auch experimentiell die während des späteren Betriebes des Aggregates normalerweise beibehaltene Justierung des Verteilers 10 vornehmen.

Die in F i g. 2 veranschaulichte Ausführungsform entspricht bezüglich ihrer wesentlichen Elemente der in Fig. 1 gezeigter., und für diese Elemente sind auch die gleichen Bezugsziffern wie in F i g. 1 verwendet worden. Der Unterschied liegt in der Ausbildung des um die Primär- und Sekundärluftkanäle 1 und 2 herumverlaufenden, gemeinsamen Luftzufuhrkanals. Während der Kanal in F i g. 1 als Venturidüse ausgebildet war und deshalb aus Rücksicht auf die Expansion der Luft hinter dem kleinsten Querschnitt der Düse eine relativ große

so Länge hatte, ist der entsprechende Kanal 11 in Fig.2 wesentlich kürzer. Die hierdurch erzielte Verminderung des Platzbedarfes des Brenneraggregates wird von einer geringfügigen Verminderung der Wirtschaftlichkeit wegen des vergrößerten Strömungsverlustes aufgrund der höheren Luftgeschwindigkeit im Kanal 11

und am Übergang zu den Kanälen 1 und 2 längs des Verteilers 10 begleitet. Die Wirkungsweise entspricht im übrigen der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform.

F i g. 3 zeigt schließlich eine Ausführungsform, die sich genau wie die in F i g. 2 gezeigte, durch eine kurze Baulänge des gesamten Brenneraggregates auszeichnet, bei welcher jedoch die Messung der insgesamt zugeführten Luftmenge durch Messen des Unterschiedes der zu beiden Seiten einer Blende 12, die im ringförmigen Kanal zwischen dem Eintritt 8 und dem Verteiler 10 angeordnet ist, herrschenden Drücke erfolgt. In F i g. 3 sind die Meßstellen für den Druckdifferenzmesser 2ö in Strömunesrichtune eesc-

hen, hinter der Blende 12 bzw. in der oben erwähnten Meßkammer 13 angeordnet, doch könnte die letztgenannte Meßstelle sich an und für sich auch in Strömungsrichtung gesehen, unmittelbar vor der Blende in der Außenwand des ringförmigen Luftkanals befinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Luftgeschränk für einen Brenner, der zur Verbrennung fließfähiger Brennstoffe und zum Einbau in einen für mehrere Brenner gemeinsamen Luftkasten bestimmt ist und zwei achsparallele Strömungskanäle zur Zufuhr von Primär- und Sekundärluft sowie Meßorgane zum Messen der dem Brenner zugeführten Luftmenge und ein Steuerorgan zur Steuerung der Luftzufuhr aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strötnungskanäle (1, 2) zur Zufuhr von Primär- und Sekundärluft von einem ringförmigen Kanal (9, 11) umgeben sind, dessen dem Feuerraum zugewandtes vorderes Ende (8) mit dem Luftkasten (7) und dessen hinteres Ende über einen während des Betriebes fest eingestellten Verteiler (10) mit den Strömungskanälen (1,2) verbunden ist, und daß das als Absperrventil (14) ausgebildete Steuerorgan am vorderen Ende (8) des ringförmigen Kanals (9, 11) vorgesehen und in Abhängigkeit vom Meßergebnis der die diesen Kanal (9,11) durchströmende Luftmenge messenden Meßorgane (20) steuerbar ist.

2. Luftgeschränk nach Anspruch 1, dadjrch gekennzeichnet, daß die Meßorgane (20) den statischen Druckunterschied zwischen einer am Absperrventil (14) gelegenen ersten Meßstelle (21) und einer zwischen den Enden des ringförmigen Kanals (9, 11) gelegenen zweiten Meßslelle (19) messen. Jo

3. Luftgeschränk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Meßstelle (21) eine mit dem ringförmigen Kanal (9, U) kommunizierende, im übrigen jedoch geschlossene Meßkammer (13) dicht hinter dem Absperrventil (14) in das vordere Ende des ringförmigen Kanals (9,11) eingebaut ht.

4. Luftgeschränk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (13) ringförmig ist und eine geschlossene Seitenwand, die die Innenwand des ringförmigen Kanals (9, U) koaxial ■*< > umgibt, und eine mit öffnungen (22) versehene, dem Eintrittsende des Kanals (9, 11) zugekehrte Stirnwand hat.

5. Luftgeschränk nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kanal (9) wie eine Venturidüse ausgebildet ist, an deren kleinstem Querschnitt die zweite Meßstelle (19) angeordnet ist.

6. Luftgeschränk nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im ringförmigen Kanal so (11) eine Blende (12) vorgesehen ist, und daß die zweite Meßstelle (19) in Strömungsrichtung hinter der Blende (12) angeordnet ist.

7. Luftgeschränk nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (14) wie eine mit dem ringförmigen Kanal (9, 11) koaxiale, parallelverschiebbare Trommel ausgebildet ist.