DE2708889C2

DE2708889C2 - Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff

Info

Publication number: DE2708889C2
Application number: DE2708889A
Authority: DE
Inventors: Bernard Genf/Genève Vollerin
Original assignee: FASCIONE PIETRO MAILAND/MILANO IT
Current assignee: FASCIONE PIETRO MAILAND/MILANO IT
Priority date: 1976-02-27
Filing date: 1977-02-25
Publication date: 1986-01-09
Also published as: FR2342462B1; CH609438A5; JPS52106128A; IT1077511B; FR2342462A1; BE851772A; GB1537657A; CA1057645A; DE2708889A1; US4171946A

Description

f■'■ Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß laufen koplanar zur Austrittsöffnung 10a der ringförmige die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen gen Kammer 10. Diese Leitschaufeln haben die Aufgang Mittel. Auf diese Weise hindert die Verengung die inter- be, die Intensität des durch die Beschaufelung 6 erzeug-

^j ne Rezirkulation daran, bis zur Brennerdüse aufzustei- ten Dralls mit Genauigkeit zu bestimmen.

f| gen, weil der Flammentopf die Rezirkulation des Wir- 50 Zwischen den Austrittskanten der Leitschaufeln 12

ig bels dadurch beschränkt daß keinerlei Ablagerung von und dem Beginn des konischen Teils 7a des Topfes 7

te Brennstoff auf den in der Nähe der Brenneröffnung sich bildet der Durchlaßquerschnitt für das Zündstoflgas ei-

f$ befindenden Kesselwänden entstehen kann. Es gelingt ne ringförmige Verengung 13, deren Aufgabe es ist, eine

|9 damit, die Ablagerung von nicht vollständig \ erbrann- sehr lokale Beschleunigung des Zündstoffgases zu er-

.; tem Brennstoff auf einen kälteren Bereich zu vermei- 55 zeugen, unmittelbar bevor es in den konischen Teil 7a

J₁,¹; den, durch die nach und nach eine Verschmutzung in der des Topfes 7 eindringt.

|: Nähe des Brenners erzeugt werden würde. Diese ringförmige Verengung 13 spielt die Rolle einer

\ Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der echten dynamischen Schranke gegenüber den im Inne-

;_; Zeichnung dargestellten Beispiels des Erfindungsgegen- ren der Drall-Strömung des Verbrennungsgases er-

standes näher erläutert. 60 zeugten, durch die öffnung 2a quer durch die Leitschau-

Die einzige Figur zeigt schematisch einen Axial- fein 12 ausströmenden toroidalen Wirbel,

ό schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Wenn das Gebläse 5 das Spiralgehäuse 2 mit Luft

ü Brenner. oder mit einem Gemisch aus Luft und Verbrennungsgas

Der Kopf des Brenners 1 weist ein Spiralgehäuse 2 . oder irgendeinem anderen geeigneten gasförmigen

auf, das in seiner Mitte eine Düsenhalterung 3 aufnimmt, 65 Zündstoff speist teilt sich dieses Verbrennungsmittel in

durch die axial eine öffnung verläuft, in der eine Ein- zwei Teile, von denen der größere Teil (in der Größen-

spritzdüse 4 für aus einer nicht dargestellten, unter Ordnung von 75% bis 90%) durch die feste Beschaufe-

Druck stehenden Fluidquelle gespeisten flüssigen oder lung 6 strömt, die die Drall-Strömung um die Düse 4

■ ■ herum bildet

j Der andere Teil des Verbrennungsmittels wird dank

jf des durch die Öffnungen 86, die radialen Durchlässe 3a :": und die ringförmige Kammer 10 gebildeten Weges in

dem Spiralgehäuse 2 und strömt durch die öffnung 10a axial aus. Der Teil des gasförmigen Zündstoffs unter Druck, der auf diesem Weg ausgetrieben wird, hat die Aufgabe, eine Belüftung de? Endes der Düse 4 zu bilden, um die nicht verbrannten Teilchen des Brennstoffs oder alle anderen in dem durch den Drall erzeugten ioroida-■-'■ len Wirbel mitgenommenen Teilchen daran zu hindern, sich auf der Oberfläche der Düse 4 abzulagern und sie ; zu verschmutzen. Er ermöglicht auch, im Zentrum der

■ Turbulenzströmung einen Bereich zu bilden, in dem die

u Strömungsgeschwindigkeiten geringer sind, als wenn '';' die Turbulenz sich bis zur Achse der Düse 4 erstrecken h würde. Dieser Mittelbereich erlaubt es, die Strömungs- ;; geschv/indigkeiten zu verringern, um sie mit den Bedin- : gungen der Entflammbarkeit des Gemisches von Brenn-

|E stoff und Zündstoff verträglich zu machen, deren Zündl| quelle durch einen Satz Elektroden 14 gebildet wird.
ä§ Die ringförmige Verengung 13 ruft eine Verringerung

pj des Durchgangsquerschnitts für die durch die Öffnung t · 2a und die Hülse 11 ausströmenden Fluide hervor. Diese |j Verengung erzeugt eine sehr lokalisierte Beschleuni- ;>* gung, deren Aufgabe es ist, sich den im Mittelpunkt der Ü Turbulenzströmung gebildeten toroidalen Wirbeln entff gegenzustellen, die dazu neigen, zur öffnung 2a hin |j »aufzusteigen« und Brennstoffteilchen an den aus den j§ Stärken der Leitschaufeln 12 und der Wand dsr Hülse I 11 gebildeten Endflächen abzulagern.
|jj Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß

}i nach etwa zehn Betriebsstunden keinerlei Ablagerun-I gen von Brennstoffteilchen auf den Endflächen der Leit- £ schaufeln 12 und der Hülse 11 stattgefunden haben.

Hierzu ί Blatt Zeichnungen

40

45

55

60

65

Claims

1 2

gasförmigen Brennstoff angeordnet ist Dieses Spiralge-

Patentanspruch: häuse ist mit dem Ausgang eines Gebläses 5 verbunden,

der die Quelle des unter Druck stehenden gasförmigen

Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brenn- Zündstoffes darstellt Das Spiralgehäuse 2 ist mit einem stoff mit einer zur Einmündung in eine Brennkam- 5 Wirbel-Generator versehen und weist zu diesem Zweck mer bestimmten Verteileröffnung (2a), die mittels eine feste Beschaufelung 6 auf, deren Schaufelblätter SJ einer Leitung (10) mit einer Quelle (5) eines unter entsprechend der Intensität des gewünschten Dralls

H Druck stehenden, gasförmigen Sauerstoffträgers ausgerichtet sind. Diese Beschaufelung 6 steuert, den

g verbunden ist in der sich koaxial eine Einspritzdüse Zugang zur mittleren, konzentrisch zur Düse 4 verlau-

U (4) für den Brennstoff erstreckt, wobei ein Drall-Er- io fenden Verteileröffnung 2a des Gehäuses 2.

U zeuger (12) entlang der Leitung zwischen der Quelle Diese Verteileröffhung verbindet das Spiralgehäuse 2

p und dieser Öffnung angeordnet ist und der Quer- mit einem am Eingang der Verbrennungskammer ange-

gj schnitt dieser öffnung eine Verengung unmittelbar ordneten Flammentopf 7, deren Begrenzungslinien in

p stromabwärts vom Ausspritzende der Düse und na- der Zeichnung nicht dargestellt sind. Dieser Topf weist

P he einem sich stromabwärts dieser öffnung erstrek- 15 benachbart zur Verteileröffnung 2a des Gehäuses 2 ei-

^l kenden erweiterten Teil (1Oa^ aufweist dadurch nen konischen Teil 7a und einen zylindrischen Teil Tb

ja gekennzeichnet, daß die ringförmige Veren- auf.

% gung (13) aus dem kegelstumpfförmigen Boden ei- Die Beschaufelung 6 ist formschlüssig mit einer an der

p nes Flammentopfes (7) besteht dessen kleinster Düsenhalterung 3 befestigten Scheibe 8 verbunden, wo-

f.J Durchmesser, der kleiner ist als derjenige der Ver- 20 bei deren Umfang einen Rand 8a aufweist der sich über

|f teileröffnurvg(2ajl in das Innere derselben eindringt die Fläche der Scheibe 8 erstreckt die gegenüber der

H die Beschaufelung 6 tragenden Fläche Hegt Dieser

S| Rand 8a liegt auf der Innenwand des Gehäuses 2 auf und

|| bildet dadurch einen ringförmigen Behälter 9, der mit

|| 25 dem Rest des Gehäuses 2 durch den Rand 8a durchque-

g Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für rende öffnungen 86 in Verbindung steht

H flüssigen oder gasförmigen Brennstoff der im Oberbe· Die Düsenhalterung 3 hat radiale Durchlässe 3a, um

I griff des Patentanspruchs angegebenen Art einerseits durch eine m der Düsenhalterung 3 befindli-

I Derartige Brenner sind aus der DE-OS 22 29 553 und ehe Vertiefung und andererseits durch eine die Düsen-

S| aus der Zeitschrift »Journal of the Institute of Fuel«, 30 halterung 3 in Richtung auf die Brennkammer verlän-

t| November 1966. S. 461, 462, bekanntgeworden. In bei- gerade Hülse 11 eise Verbindung mit einer ringförmi-

I den Fällen mündi: der entstehende Drall unmittelbar in gen, um die Düse 4 gebildeten Kammer 10 herzustellen,

Ü eine Brennkammer, so daß zwei verschiedene Rezirku- die merklich rechts vom Ausspritzende der Düse 4 en-

;'| lationszonen entstehen,, nämlich eine interne und eine det wodurch eine Austrittsöffnung 10a für die ringför-

fcd externe. Dabei muß die externe Rezirkulationszone 35 mige Kammer 10 gebildet wird.

I nicht verbrannten Brennstoff gegen die Brennkammer- In den ringförmigen Raum zwischen der Verteileröff-

I wände transportieren, die an sich schon durch das Kes- nur.g 2a des Spiralgchäuscs 2 und der Außenfläche der

I selwasser gekühlt sind, so daß nicht vollständig ver- Hülse 11 erstreckt sich eine Reihe von Leitschaufeln 12.

g brannter Brennstoff sich ablagern kann und nach und Diese Leitschaufeln bilden in bezug auf die Längsachse

I nach den Eingang des Brenners verschmutzt 40 der Düse 4 einen Winkel, wobei diese-. Winkel als Funk-

fj Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu- tion der gewünschten Intensität für den Drall gewählt

p gründe, einen Brenner der gattungsgemäßen Art so aus- wird, d.h. als Funktion der Bedeutung des kinemati-

f; zubilden, daß die externe Rezirkulationszone unter sehen Drehmoments in bezug auf die Quantität der Axi-

, drückt und der Drall auf die interne Rezirkulationszone albewegung, die die Intensität des toroidalen Wirbels

;-j beschränkt wird. 45 bestimmt Die Austrittskanten dieser Leitschaufeln ver-