DE2326323A1

DE2326323A1 - BURNER NOZZLE

Info

Publication number: DE2326323A1
Application number: DE19732326323
Authority: DE
Inventors: Franz Sutter
Original assignee: Institut Straumann AG
Current assignee: Institut Straumann AG
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1974-01-03
Also published as: CH553379A; SE394139B; DK143873B; NL7308487A; DK143873C; CA972280A; IT986483B

Description

Brennerdüse Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennerdüse mit einem im wesentlichen zylindrischen und aussen sich gegen die Düsenspitze verjüngenden Aussenkörper, einer in diesen an dessen Spitze eingesetzten und mit einer zentralen, sich nach Art einer Venturi-Düse von aussen nach innen konisch verengenden und anschliessend wieder erweiternden Bohrung versehenen Düsenscheibe, einem an der Düsenscheibe dicht anliegenden und zusammen mit dieser von seinem Umfang gegen die Düsenachse führende, nicht radial in einen von ihm und der Bohrung begrenzten Wirbelraum mündende Kanäle bildenden Wirbelkörper und einem den letzteren gegen die Düsenscheibe -pressenden, dicht im Aussenkörper koaxial befestigten, an seinem der Düsenspitze zugewandten Ende hohlen Stift, wobei eine Verbindung zwischen der Innenseite des Stiftes und den Kanälen besteht. Burner nozzle The present invention relates to a burner nozzle with an essentially cylindrical one that tapers on the outside towards the nozzle tip Outer body, one inserted in this at its tip and with a central, conically narrowing from the outside inwards in the manner of a Venturi nozzle and then again widening the bore provided nozzle disk, one on the nozzle disk tight adjacent and together with this leading from its circumference against the nozzle axis, Channels which do not open radially into a vertebral space delimited by it and the bore forming the vertebral body and one that presses the latter against the nozzle disc, tightly fastened coaxially in the outer body, at its facing the nozzle tip End hollow pin, with a connection between the inside of the pin and the channels.

In der Ölfeuerungstechnik wurde bisher in Kauf genommen, dass Brennerflammen kleinerer Wärme leistung eine wesentlich niedrigere Verbrennungsgüte aufweisen als grössere Flammen.In oil firing technology, it was previously accepted that burner flames lower heat output have a significantly lower combustion quality than bigger flames.

Als Mass für die Verbrennungsgüte dient dabei der Kohlendioxid-Gehalt der Abgase. Die Ursache dieser schlechteren Leistung kleinerer Brennerflamrnen liegt in den geometrischen Abmessungen der Brennerbestandteile. Vergleicht man Brenner verschiedener Wärme leistungen miteinander, so stellt man fest, dass zwar fast alle Brennerteile proportional kleiner werden, je kleiner die geforderte Leistung ist, dass aber die Düse immer gleich bleibt, mit anderen Worten, dass der Brennerkopf mit der Brennerdilse bei kleineren Brennern im Verhältnis zu den übrigen Teilen viel zu gross ist. Diese Tatsache beeinflusst die Strömungsverhältnisse dahingehend, dass eben eine schlechtere Verbrennungsgüte bei Kleinbrennern auftritt Es kommt leichter zu Russbildung, da nur der Wasserstoffanteil des Brennstoffes vollständig verbrennt, oder zu sogenannten Crackerscheinungen, wenn die Flammentemperatur infolge zu hohen Luftüberschusses gewisse Werte unterschreitet.The carbon dioxide content is used as a measure of the combustion quality of the exhaust gases. The cause of this poorer performance of smaller burner lamps lies in the geometric dimensions of the burner components. If you compare Brenner different heat outputs with each other, so you can see that almost all of them The burner parts become proportionally smaller, the smaller the required output, but that the nozzle always remains the same, in other words that the burner head with the burner nozzle for smaller burners in relation to the other parts is way too big. This fact influences the flow conditions in such a way that that a poorer combustion quality occurs with small burners. It comes easier to form soot, since only the hydrogen content of the fuel is complete burns, or so-called cracking phenomena, if the flame temperature as a result Excessive air that is too high falls below certain values.

Zur Erreichung einer kompakteren Klein flamme mit hoher Kerntemperatur müssten also die Brennerkopf-Abmessunmen verkleinert werden. Bisherige Versuche in dieser Richtung scheiterten immer daran, dass für die zur Ölzerstäubung und Zündung notwendigen Einbauten zu wenig Platz vorhanden war. Eine vordringliche Aufgabe der Erfindung war es daher eine kleinere Brennerdüse zu schaffen.To achieve a more compact small flame with a high core temperature So the burner head dimensions would have to be reduced. Previous attempts in this direction always failed because of the fact that for oil atomization and ignition There was not enough space for the necessary fixtures. An urgent task of the The invention was therefore to create a smaller burner nozzle.

Bei den bisherigen Brennerdüsen hatten die Wirbelkörper die Form eines Kegels, welcher spanabhebend hergestellt wurde. Es ist begreiflich, dass ein solcher Körper nicht ohne weiteres miniaturisiert werden kann. Ausserdem würden dadurch die Anschaffungskosten für den ohnehin schon relativ teuren Wirbelkörper noch steigen Die Erfindung geht daher von einer an sich schon bekannten Form von Wirbelkörpern aus, nämlich der Scheibenform, welche aber bis jetzt ausschliesslich bei Grossbrennern in Rückströmdiisen mit Düsennadeln verwendet wurden. Die Erfindung schafft eine Brennerdüse der eingangs erwt5hnten Art welche nicht nur wesentlich kleiner als alle bisher bekannten Düsen ist, sondern auch noch eine viel grössere Verbrennungsgtte des Brennstoffgemisches ermöglicht.In the previous burner nozzles, the vertebral bodies had the shape of a Cone, which was machined. It is understandable that such a Body not can be easily miniaturized. Besides that this would reduce the cost of the already relatively expensive vertebral body still rise The invention is therefore based on a form of Vertebral bodies, namely the disc shape, which, however, has only been used until now were used for large burners in return flow nozzles with nozzle needles. The invention creates a burner nozzle of the type mentioned at the beginning which is not only essential is smaller than all known nozzles, but also a much larger one Combustion of the fuel mixture allows.

Erfindungsgemäss wird dieser Vorteil durch eine Brennerdüse erreicht, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wirbelkörper als ebenes Plättchen ausgebildet ist und entweder seine an der Düsenscheibe anliegende Fläche oder die betreffende Fläche der Düsenscheiben die als halbsehnenförmige Rillen ausgebildete Kanäle ausweist und dass der Stift an seinem der Düsenspitze zugewandten hohlen Ende einen kleineren Aussendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Aussenkörpers und an dieser Stelle seine Wandung durchdringende Schlitze aufweist.According to the invention, this advantage is achieved by a burner nozzle, which is characterized in that the vertebral body is designed as a flat plate is and either its surface resting on the nozzle disk or the relevant one Area of the nozzle disks which has channels designed as half-chord-shaped grooves and that the pin has a smaller one at its hollow end facing the nozzle tip Has outer diameter than the inner diameter of the outer body and on this Place its wall penetrating slots.

Zweckmässigerweise weist dabei die Stirnfläche des hohlen Stiftendes einen Rand zur Halterung des Plättchens auf. Besonders günstig ist es, wenn die Bohrung- in der Düsenscheibe sich nach innen in zwei Stufen erweitert.Expediently, the end face of the hollow end of the pin points an edge to hold the plate. It is particularly favorable if the Bore in the nozzle disc widens inwards in two stages.

Nachstehend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 einen in zwei senkrechten Ebenen verlaufenden Axialschnitt durch eine erfindungsgemässe Brennerdüse nach der Linie 1-1 der Fig. 2, die Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1 und die Fig. 3 eine schematische Anordnung einer Düse im Brennerkopf in grösserem Massstab.An exemplary embodiment is shown below with reference to the accompanying drawing the invention explained in more detail. Show in the drawing the fig. 1 shows an axial section running in two perpendicular planes through an inventive Burner nozzle along the line 1-1 of FIG. 2, FIG. 2 shows a section along the line 11-11 of FIG. 1 and FIG. 3 shows a schematic arrangement of a nozzle in the burner head on a larger scale.

Die Brennerdüse weist einen im wesentlichen rotatlonssymmetrutschen Aussenkörper 1 auff welcher an seinem einen Ende sowohl innen als auch aussen ein Gewinde la beziehungsweise lb trägt. Mittels des Aussengewindes lb und eines Dichtungsrings 2a ist er dicht an der sogenannten Brennerstange 2 befestigt, welche als Halteorgan für die gesamte Brennerdüse dient0 Sein Mittelteil lc ist als Sechskant ausgebildetD damit er leicht in die Brennerstange eingeschraubt werden kanne Das freie Ende des Aussenkörpers 1 verengt sich gegen seine Spitze zu konisch.The burner nozzle has a substantially rotationally symmetrical slide Outer body 1 auff which at its one end both inside and outside Thread la or lb carries. By means of the external thread lb and a sealing ring 2a it is tightly attached to the so-called burner rod 2, which acts as a holding member serves for the entire burner nozzle0 Its central part lc is designed as a hexagonD so that it can be easily screwed into the burner rod. The free end of the Outer body 1 narrows towards its tip too conically.

Der Innenraum des Aussenkörpers 1 ist im wesentlichen zylindrisch und besitzt nur an der Spitze eine stufenförmige Verengung ld, welche als Anschlag für eine in seine Öffnung eingesetzte Düsenscheibe 3 dient . Die Düsenscheibe 3 weist eine axiale Bohrung 4 auf, welche nach Art einer Venturi-Düse ausgebildet ist, Sie verengt sich von aussen nach innen konisch bis zu einer engsten Stelle, von wo sie sich in zwei aufeinanderfolgenden konischen Abschnitten wieder erweItert. An der anderen Stirnfläche der Düsenscheibe 3 liegt ein ebenes Plättchen, der Wirbelkörper 5, ebenfalls mit einer Stirnfläche dicht an und schliesst mit dem inneren Teil der Bohrung 4 einen Raum, den sogenannten Wirbelraum 4a ein. Das kreisförmige Plättchen 5 sitzt in einer Ausnehmung 6a der ringförmigen Stirnfläche eines Stiftes 6 und wird durch den so gebildeten Rand6 b desselben genau zentriert und festgehalten0 Der Stift 6 ist im wesentlichen hohlzylindrisch, wobei sein dem Plättchen 5 zugewandtes Ende 6c einen etwas kleineren Aussendurchmesser aufweist als der Innendurchmesser des Aussenkörpers lo Im übrigen ist er mit einem Aussengewinde versehen, mittels dessen er dicht in den Aussenkörper 1 koaxial eingeschraubt ist0 Er dient einerseits als Stütze für die Teile 5 und 3, indem er diese gegeneinander und gegen den Absatz ld presst, und andererseits als Zufuhrorgan für den Brennstoff. Er weist dazu an seinem Ende 6c zwei diametrale Schlitze 7 auf, welche seinen Innenraum mit dem hohlzylindrischen Zwischenraum zESschen Bhm und dem Aussenkörper 1 verbindens An seinem freien, aus dem Aussenkörper 1 ragenden Endes welches geschlossen ist, ist er mit zwei gegenüberliegenden Bohrungen 8 versehen, welche den Zutritt des Brennstoffes in seinen Innen raum gestattene Als Filter dient -dabei ein über den herausragenden Teil geschobenes, feinmaschiges Gitter 9, welches die Bohrungen 8 abdeckt. Damit der Stift 6 bequem in den Aussenkörper 1 eingeschraubt werden ans, ist sein freies Ende mit einem Schlitz 6d für einen Schraubenzieher oder ein ähnliches Werkzeug versehene Das Plättchen 5 weist an seiner der Düsenscheibe 3 zugewandten Stirnfläche drei Rillen 5a auf, welche in den Umfang des Plättchens 5 mEnden-und nicht radial verlaufen. Sie enden tangential zu einem, um die Plättchenachse gedachten Kreis und münden da in den Wirbelraum 4a. Mit der entsprechenden Stirnfläche der Düsenscheibe 3 bilden sie also Kanäle, welche den Aussenraum des Wirbelkörpers 5 mit dem Wirbelraum 4a verbindens 5elbstverständlich könnten diese ru RIllen auch an der Düsenscheibe 3 angebracht seine dann wäre eben das Plättchen 5 glatt.The interior of the outer body 1 is essentially cylindrical and only has a stepped narrowing ld at the tip, which acts as a stop for a nozzle disk 3 inserted into its opening. The nozzle disk 3 has an axial bore 4, which is designed in the manner of a Venturi nozzle is, it narrows from the outside inwards conically to a narrowest point, from where it widens again in two successive conical sections. On the other end face of the nozzle disk 3 there is a flat plate, the vertebral body 5, also with one end face tightly and closes with the inner part of the Bore 4 a space, the so-called vortex space 4a. The circular plate 5 sits in a recess 6a of the annular end face one Pin 6 and is centered exactly by the so formed edge 6 b of the same and held0 The pin 6 is essentially hollow-cylindrical, with its plate 5 facing end 6c has a slightly smaller outer diameter than the inner diameter of the outer body lo In addition, it is provided with an external thread, by means of which it is screwed tightly into the outer body 1 coaxially. It serves on the one hand as a support for parts 5 and 3, placing them against each other and against the heel ld presses, and on the other hand as a feed member for the fuel. He instructs you to do so its end 6c two diametrical slots 7, which its interior with the hollow cylindrical Interstice zESschen Bhm and the outer body 1 connect at its free, out the outer body 1 protruding end which is closed, it is with two opposite Bores 8 provided, which allow access of the fuel in its interior A fine-meshed filter pushed over the protruding part serves as a filter Grid 9, which covers the bores 8. So that the pin 6 comfortably in the outer body 1 to be screwed in, its free end is with a slot 6d for a Screwdriver or a similar tool provided the plate 5 has on his the nozzle disk 3 facing end face on three grooves 5a, which in the circumference of the plate 5 end and not run radially. They end tangentially to a imaginary circle around the plate axis and open into the vortex space 4a. With the corresponding end face of the nozzle disk 3 so they form channels which the Connect the outer space of the vertebral body 5 with the vertebral space 4a, of course could this ru RIllen also attached to the nozzle disk 3 its then would be flat the plate 5 smooth.

Im folgenden wird die Funktionsweise der errlndungsgemässen Brennerdüse kurz beschrieben. Der Brennstoff, meistens Heizt oel, tritt auf an sich bekannte Weise bei den Bohrungen 8 in den Innenraum des Stiftes 6 ein, Durch die Schlitze 7 gelangt er in den den Wirbelkörper 5 umgebenden Raum, von wo er wiederum durch die Kanäle beziehungsweise Rillen 5a in den Wirs belraum 4a weiterströmt. Wegen der nicht radialen Anordnung der Rillen 5a kommt der Brennstoff in diesem Raum 4a aber in Rotation und bildet starke Wirbeln wodurch die Mebelbildung begünstigt wird. Er verlässt dann die Düse durch die Bohrung 4 als feiner Oelnebel welcher dann mit der die Brennerdüse umströmenden Luft vermischt und verbrannt wird0 Die Figur 3 zeigt in schematischer Weise die Anordnung einer Brennerdüse im Brennerkopf. Mit 10 sind die Zündelektroden bezeichnet deren Spitzen knapp vor der Austrittsbohrung 4 liegen. Der Oelnebel, welcher von der Düse ausgeht gelangt durch ein Fenster 11a einer sogenannten Stauscheibe 11, welche im Flammrohr 12 befestigt ist in den Drall- oder Mischraum, ws er mit der Luft, welche an der Aussenseite der Stauscheibe 11 vorbeiströmt, vermischt und verbrannt wird. Aus dieser Anordnung sieht man auch ganz deutlich, dass die Düse verkleinert werden muss , wenn man bei kleinerem Stauscheibendurchmesser dieselben Strömungsverhältnisse erreichen will.The function of the burner nozzle according to the invention is described below briefly described. The fuel, mostly heating oil, occurs as it is known Approach the holes 8 in the interior of the pin 6, through the slots 7 it reaches the space surrounding the vertebral body 5, from where it in turn passes through the channels or grooves 5a in the vertebral space 4a continues to flow. Because the non-radial arrangement of the grooves 5a, the fuel comes in this space 4a but in rotation and forms strong eddies whereby the fog formation is favored. It then leaves the nozzle through the bore 4 as a fine oil mist which then comes with it the air flowing around the burner nozzle is mixed and burned0 Figure 3 shows schematically the arrangement of a burner nozzle in the burner head. With 10 the ignition electrodes are designated their tips just in front of the outlet hole 4 lie. The oil mist emanating from the nozzle passes through a window 11a a so-called baffle plate 11, which is fixed in the flame tube 12 in the swirl or mixing space, ws it with the air, which on the outside of the baffle plate 11 flows by, mixed and burned. You can also see from this arrangement It is very clear that the nozzle has to be reduced in size when using a smaller baffle plate diameter wants to achieve the same flow conditions.

Durch die erfindungsgemässe Brennerdüsenkonstruktion ist es nun möglich geworden, deren Grösse genügend zu verkleinern, wodurch eben die eingangs erwähnten Vorteile der hohen Ver- -brennungsgüte und hohen Wärmeleistung auch bei kleinen Brennern erreicht werden konnten0It is now possible through the burner nozzle construction according to the invention have become, to reduce their size sufficiently, which is what the ones mentioned at the beginning Advantages of the high combustion quality and high heat output even with small ones Burners could be reached 0

Claims

PATENT CLAIMS 1. Burner nozzle with an essentially cylindrical inside and outside tapering towards the nozzle tip, one in this used at its head and with a central one, in the manner of a venture DUse conically narrowing from the outside to the inside and then widening again Nozzle disc provided with a bore, one tightly fitting on the nozzle disc and together with this leading from its circumference against the nozzle axis, not radially forming channels opening into a vertebral space delimited by it and the bore Vertebral body and a D pressing the latter against the nozzle disk Outer body fastened coaxially, hollow at its end facing the nozzle tip Pen, being a connection between the inside of the pen and the channels exists, characterized by the fact that the vertebral body (5) is a flat plate (5) and either its surface resting against the nozzle disk (3) or the surface of the nozzle disc in question, which is designed as half-chord-shaped grooves Channels (5a) open to catfish, and that the pin (6) facing the nozzle tip, hollow end has a smaller outer diameter than the inner diameter of the outer body (1) and at this point its wall penetrating slots (7) has 2e burner nozzle according to claim 1, characterized in that the end face of the hollow end of the pin has an edge (6b) for holding the plate (5 )0 3 burner nozzle according to claim 1, characterized in that the bore (4) inwardly in two stages, conically widened.