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Mischrohr für Rückführbrenner Bei Brennern für fließfähige Brennstoffe,
die Abgas aus der Brennkammer durch die Injektorwirkung des aus einer Ringdüse austretenden
Brenniuftstrahles zurückführen und in einem Mischrohr Brennstoff, Abgas und Brennluft
fördern, sind bislang diese Mischrohre so ausgebildet worden, daß sie sich zur Brennkammer
hin erweitern und erheblich Uber den lichten Außendurchmesser der Ringdüse hinausgehen.
Diese Erweiterung des Mischrohres erfolgte in Anlehnung an den Bau üblicher injektoren,
bei denen im Mischrohr ein Teil der Strömungsenergie wieder als Druck zurückgewonnen
wird und auch, um der Erwärmung des im Mischrohr strömenden Gemisches von der Wand
und der Flamme her Rechnung zu tragen. Sich so erweiternde Mischrohre weisen aber
den Nachteil auf, daß eine genügende Durchmischung der am Rande aus der Ringdüse
einströmenden Luft bis zum Brennrohrende nicht in genügendem Maße erfolgt, so daß
dort ein luftreicheres Gemisch vorliegt, das gerade an der entscheidenden Stelle,
nämlich am Mischrohrende, wo die Zündung erfolgen soll, eine geringere Zundneigung
zeigt als der Abgaskern. Es hat sich überraschenderweise auch gezeigt, daß der sich
hinter der üblichen Schulter am Mischrohrende ausbildende Flammenwirbel gerade dort
durch Abkühlung und Widerstand Energie verliert, so daß die Zündung häufig an dieser
Stelle erschwert wird und erst weiter stromab stattfindet, was sich in einer unruhigen
Verbrennung und starken Geräuschen bemerkbar macht. Die-Erfindung sucht diese Mängel
zu beseitigen und einen stabilen Flammenansatz bei Hochleistungsbrennern dieser
Art dadurch zu erzielen, daß der Mischrohrdurchmesser nicht größer ausgebildet wird,
als der lichte Durshmesser der Ringdüse, aus der die Brennluft austritt, und daß
dieses Mischrohr ohne die ubliche Schulter so ausgebildet wird, daß sie dünnwandig
ist und an ihrem brennkammerseitigen Ende noch von der Flamme umspült wird. Gemäß
der Erfindung ist es sogar zweckmäßig, das Mischrohr in Strömungsrichtung noch zu
verjüngen, um eine genügende Durchmischung zu erzielen und die Flammenwurzel zu
stabilisieren.
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Unterstützt werden kann die flammenhaltende Wirkung des Flammenwirbels
noch dadurch, daß man das von außen mit Abgas bespulte Mischrohrteil mit flammenhaltenden
Mitteln wie Löchern, Schlitzen oder kleinen flammenhaltenden Ansätzen versieht.
Die konische Verjüngung des Mischrohres ist-ein gutes Mittel, um die Durchmischung
der drei im Mischrohr strömenden Medien (Luft, Abgas und Brennstoff) zu verbessern,
zumal dann, wenn ein Teil der Luft durch Löcher in dessen Mantel nach außen abgeführt
wird. Auch trägt die höhere Temperatur des von außen mit Abgas bespülten Mischrohres
erheblich zur Zündung des Gemisches bei. Sehr wesentlich ist, gemäß der Erfindung,
die dünnwandige Ausbildung des Mischrohres, z.B. aus feuerfestem Blech, sowie seine
Erstreckung in den Flammenraum hinein, da sich dann der die Zündung haltende Flammenwirbelring
ausbildet.
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An der üblichen Schulter wird diese Ausbildung durch die Abkühlung
bei der Berührung mit stärkeren, kälteren Metallteilen, insbesondere beim Start,
behinderte Durch vergleichende Versuche wurde ermittelt, daß beim Luftaustritt aus
einer Ringdüse die Flamme am sichersten brennt und am ruhigsten ist, wenn die Verjüngung
des Kegelmantels etwa halb so groß ist wie die der konischen Düse, aus der die Luft
in das Mischrohr eintritt, z.B. ein Spitzenwinkel des Kegels von 8 - 10 .
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Da die oben genannten Mißstände in erster Linie bei ölbrenners auftreten
und eine Verlängerung des Mischrohres bei Gasbrennern nicht nötig, bzw. durch andere
Mittel ersetzt werden kann, ist es zweckmäßig, das gemaß der Erfindung ausgebildete
Mischrohr herausnehmbar und so anzuordnen, daß die selben Grundteile für Gas-und
Ölbrenner verwendbar sind, bzw. der Brenner von Öl- auf Gasbefrieb leicht umgestellt
werden kann.
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Anhand der Figuren 1 - 3 sei der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.
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Fig. 1 stellt den Längsschnitt durch einen Rückführbrenner und die
zugehörige Brennkammer dar und Fig. 2 in größerer- Darstellung den Ldngsschnitt
durch den Mischteil des Brenners, während Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der
Erfindung zeigt.
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Es ist in Fig. 1 und 2 das Mischteil des Brenners als Gußteil 1 ausgebildet.
Durch 2 tritt die Verbrennungsluft in eine ringförmige Düse 3 ein, durch deren hohlen
Kern 4 Abgas aus dem Brennraum 5 zurückgeführt wird, das sich dem aus der Düse 6
austretenden Brennstoff in 4 zumischt und diesen aufbereitet. Die Düse mündet in
einen Mischraum 7 ein, der aus einem sich verjüngenden Blechrohr 8 besteht und erfindungsgemäß
so ausgebildet ist, daß der Durchmesser der Mischdüse gleich oder kleiner ist als
der Außendurchmesser 8 a der Ringdüse und daß das Mischrohr dünnwandig ausgeführt
ist und außen vom Abgas oder der rückgeführten Flamme berührt wird, die an ihm außen
einen Ringwirbel 9 bildet. Versuche haben gezeigt, daß dieses zylindrische oder
konische Mischrohr bündig mit der Stirnwand des Gußteils 1 abschneiden kann, wobei
sich zwischen der zylindrischen oder konischen Wand 11 und 8 ein keilförmiger Spalt
11 a bildet, in dem sich der Flammenwirbel 9 ausbilden kann. Das Mischrohr 8 kann
aber auch - wie es die Fig. 2 zeigt - ein Stück weiter in den Brennraum hineingeführt
sein, um eine noch bessere Ausgestaltung des Flammenwirbels 9 zu ermöglichen.
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Der Mantel des Mischrohres kann mit Löchern 12 - in ähnlicher Weise
wie es bei Lötlampen üblich ist - ausgestaltet sein. Diese Löcher erleichtern die
Zündung infolge des Durchtritts der Flamme und führen, insbesondere bei -Verjüngung
des Mischrohres, dem Flammenwirbel zündfähiges Gemisch und damit weitere Energie
zu.
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Es kann aber auch wie es Fig. 2 bei 13 zeigt die Flamme durch Lappen
oder Ansätze, die am Ende des Mischrohres angeordnet sind, noch eine festere Wurzel
erhalten. Diese Abbildung zeigt auch, daß das Mischrohr 8 in den Gußkörper des Düsenkörpers
herausnehmbar eingesetzt ist, so daß an seiner Stelle andere Einbauten, z.B. Verdränger,
eingesetzt werden können wie dies bei Wechsel des Brennstoffes zweckmäßig sein kann.
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Das Mischrohr 8 kann auch auf andere Weise, z.B. durch Schweißen,
mit dem Düsenkörper 1 verbunden sein. Das Mischrohr 8 kann aus einem hitzebeständigen
Material, z.B. einem Chrom-Nickel legierten Blech, bestehen.
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In Fig. 2 verjüngt sich Jas Mischrohr 8 zur Brennkammer hin und bildet
den Mantel eines Kegelstumpfes, dessen Spitzenwinkel kleiner ist, als der der hier
kegelförmig ausgebildeten Ringdüse 3. Es wurde durch Versuche gefunden,- daß der
Winkel des Mischrohrkesets vorteilhaft halb so groß ist wie der Winkel des Düsenkegels.
Dabei
kühlt die Brennluft den Kegel und mischt sich bis zum Ende
des Mischrohres mit dem aus Brennstoff und Abgas bestehenden Gaskern, so daß am
Mischrohrende ein über den Querschnitt gleiches Gemisch vorliegt.
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In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei der der Rückführbrenner aus scheibenförmigen Elementen 14 bis 16 aufgebaut ist.
Das Mischrohr 17 ist hier mit dem dem Brennraum zugewandten Teil aus einem Stück
16 gefertigt.
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In ihm mischt sich die aus der Ringdüse 3 austretende Brennluft mit
dem aus der Zerstävberdüse 6 austretenden Brennstoff und dem durch Kanäle 58 aus
dem Brennraum 5 zurückgeführten heißen Abgas. An der Mündung des Mischrohres können
Löcher 19 die Zündung erleichtern. Die Wandstärke des in den Flammenraum ragenden
Teiles des Mischrohres nimmt nach der Düsenseite hin an Querschnitt zu, damit die
am Mischrohrende aufgenommene Wärme besser an die von der Brennluft gekühlten Teile
des Brenners abgefUhrt werden kann.
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- Patentansprüche -