DE29621350U1

DE29621350U1 - Mischzündeinrichtung

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Publication number: DE29621350U1
Application number: DE29621350U
Authority: DE
Original assignee: ABIG WERKE CARRY GROSS GmbH
Current assignee: ABIG WERKE CARRY GROSS GmbH
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2006-12-10

Description

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PATENTANWALTS..:.. ..·*..*

STUNTZSTRASSE16 · D-81677 MÜNCHEN

Neue Gebrauchsmusteranmeldung
Anwaltsakte: 41 941 VII

ABIG-Werke Carry Gross GmbH & Co. KG

Abigstraße 1, 88662 Überlingen

Deutschland

Mischzündeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für Einrichtungen zum Verfeuern fossiler Brennstoffe, die ein Mischrohr und eine Düseneinrichtung zur Zuführung des Brennstoffes umfaßt. Eine Stauscheibe, die in einem Mündungsbereich des Mischrohrs angeordnet ist, dient dazu, Gas- und insbesondere Luftströmungen innerhalb der Mischeinrichtung zu verursachen, die zur Reduktion des Stickoxidanteils im Abgas durch erne optimierte Verbrennung führen sollen.

Aus der DE 195 19 696 Al ist eine Mischeinrichtung bekannt, deren technische Lehre sich ebenfalls damit befaßt, die Stickoxide bzw. die Rauchgase durch eine Rezirkulation zu verringern. Eine Öffnung in der Stauscheibe wird durch eine Blende verschlossen, so daß sich die Luftströmung um die Stauscheibe herum, bzw. durch den Spalt zwischen der Stauscheibe und dem Mischrohr vergrößert. Der besagte Spalt zwischen der Stauscheibe und dem der Vorderkante der Stauscheibe zugeordneten inneren Umfangsbereich des Mischrohrs wird jedoch bei kleinen Luftraten von der Strömungtechnik her betrachtet so eng, daß keine nennenswerten Rezirkulationseffekte mehr registriert werden können.

®, &ldquor;.,.' ^Fax: Telex: VAT: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270)

iOSQ lilnlnni rnaal I™«]?? I²⁴⁵⁶J? DE1307 46066 Hypo-Bank München 4410122850 {BLZ 70020001)

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Auch die DE 38 15 311 Al beschäftigt sich mit der gleichen Problematik, wobei hier jedoch die vorgesehene sehr strenge Führung dazu führt, daß die Flamme abreißt, wobei ungewöhnlich hohe Austrittsgeschwindigkeiten durch die Öffnungen in der Stauscheibe zusätzlich zur Verschlechterang der Verbrennung und damit zur Erhöhung des Stickoxidanteils im Abgas führen können.

Die DE 40 08 692.5 Al offenbart ebenfalls eine Mischzündeinrichtung für Ölbrenner mit einer Stauscheibe, sowie einem Mischrohr, wobei zwischen dem in Brennstoffausstoßrichtung der Brennscheibe vordersten Ende und dem Mischrohrmündungsabschnitt ein Spalt verbleibt, durch den eine Rezirkulation in einem unzulänglichen Ausmaß stattfinden kann. Da auch hier hohe Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden sollen, wird die Strömung zur Flamme hin insbesondere mit zunehmender Geschwindigkeit klein, so daß die Rezirkulationseffekte vernachlässigbar werden.

Es ist folglich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mischeinrichtung vorzuschlagen, die eine Verringerung der Stickoxiderzeugung zu gewährleisten vermag, wobei insbesondere die Rezirkulationsrate bevorzugt zum Flammittelpunkt optimiert bzw. verbessert werden soll.

Die genannte Aufgabe wird durch eine Mischeinrichtung mit dem im Anspruch 1 aufgeführten Merkmal gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung werden durch die Unteransprüche definiert.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile beruhen darauf, daß die Stauscheibe in der Brennstoffausstoßrichtung einen Reduktionsabschnitt aufweist, der sich bevorzugt um den gesamten peripheren Bereich der Stauscheibe erstreckt, wobei der Reduktionsabschnitt mit der senkrecht zur Brennstoffausstoßrichtung erstreckten Grundfläche der Stauscheibe einen Winkel von weniger als 90° einschließt.

Dabei ist es bevorzugt, wenn sich zwischen dem Reduktionsabschnitt und der Stauscheibe

ein etwa zylindrischer, koaxial zu dem Mischrohr ausgebildeter Anschlußabschnitt erstreckt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird es möglich, daß Luftmengen, die die Rezirkulation der heißen Abgase in ihrer Strömungsrichtung beeinflussen, auch im Bereich der Stauscheibe durch deren entsprechend abgewinkelte Mündung nach innen gelenkt werden. Hierdurch können das Strömungsverhalten im Flammbereich und auch die Luftzufuhr im Flammbereich unterstützt werden, so daß eine optimierte Verbrennung stattfinden kann, mit der Folge, daß ein geringerer Rauchgasanteil bzw. eine geringere Produktion an Stickoxiden anfällt. Durch die Länge der axialen Erstreckung des Anschlußabschnittes läßt sich ebenfalls ein Strömungsbeeinflussungseffekt erzielen.

Das Mischrohr sollte an seinem in Brennstoffausstoßrichtung weisenden Ende vorteilhafterweise einen sich konisch verjüngenden Abschnitt aufweisen, der ebenfalls dazu herangezogen werden kann, um zum einen die für die Verbrennung erforderliche Luft herbeizuführen und zum anderen zur Rezirkulation von teilweise verbrannten Gasen beizutragen, um die Verbrennung zu optimieren und den Ausstoß an Stickoxiden zu minimieren.

Das Mischrohr sollte an seinem in Brennstoffaussstoßrichtung weisenden Ende bzw. im Anschluß an den sich konisch verjüngenden Abschnitt einen zur Mittelachse des Mischrohrs hin stärker abgewinkelten Abschnitt aufweisen, der einen zusätzlichen Beitrag zur Optimierung der Verbrennung bzw. zur Rezirkulation zu liefern vermag.

Die Stauscheibe sollte bzgl. des Mischrohrs axial verschiebbar angeordnet sein, um eine exakte Einstellung eines ringförmigen Spaltes zwischen der Stauscheibe und dem Mischrohr zu ermöglichen.

Um zusätzlich neben dem Brennstoff Luft für die Verbrennung in die Flammzone leiten zu können, sollte die Stauscheibe vorteilhafterweise neben einer zentralen Öffnung insbesondere schlitzartige Zusatzöffnungen aufweisen, die um die Öffnung herum bevorzugt gleichmäßig in der Grundfläche der Stauscheibe und/oder in dem axial erstreckten Anschlußabschnitt und/oder dem Reduktionsabschnitt angeordnet sein können.

Die Zusatzöffnungen sollten länglich ausgebildet sein und sich mit ihrer Längsrichtung strahlenförmig von der zentralen Öffnung und/oder teilkreisförmig um diese erstrecken.

Der Reduktionsabschnitt an der Stauscheibe läuft bevorzugt konisch zu, wobei die Mündung des konisch Reduktionsabschnitts im wesentlichen kreisförmig ist. Diese Ausbildung ist zu bevorzugen, da eine zylindersymmetrische Anordnung die Regel ist und für ein gleichmäßiges Brennverhalten und Verbrennungsprofil sorgt.

Bevorzugt sind der Reduktionsabschnitt an der Stauscheibe und der abgewinkelte Abschnitt an dem Mischrohr im wesentlichen gleichermaßen relativ zu der Zylinderachse des Mischrohres bzw. der Stauscheibe abgewinkelt.

Durch die spezifische Ausbildung der Stauscheibe und insbesondere deren Mündungsbereich in Brennstoffausstoßrichtung und den Mündungsbereich des Mischrohrs ergibt sich ein Spalt durch den ein Gas bzw. Gasgemisch, bevorzugt Luft, strömen kann, um einerseits Sauerstoff zur Unterstützung des Verbrennungsvorganges zuzuführen und um andererseits zu den Rezirkulationsströmungen innerhalb des Brenners derart beizutragen, daß eine optimierte Verbrennung bzw. ein minimierter Stickoxidausstoß beobachtet werden kann.

Es sei nochmals hervorgehoben, daß es zu den neuen Merkmalen gemäß der vorliegenden Erfindung zu zählen ist, daß an dem in Brennstoffausstoßrichtung vorderen Ende der Stauscheibe ein umlaufender sich nach innen erstreckender Rand vorgesehen ist, der die Richtung der zugeführten Luftmengen derart beeinflußt, daß eine Strömung zum Flammittelpunkt hin unterstützt wird, die auch einen Beitrag zur Rezirkulationsbewegung der im Brenner vorhandenen Verbrennungsgas liefert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß Mischeinrichtung darstellt;

und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Mischeinrichtung zeigt, bei

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der das Mischrohr gemäß Figur 1 ausgebildet sein kann.

Um die Zylinderachse Z herum ist symmetrisch ein Mischrohr 10 angeordnet, in dessen Inneren eine Brennerdüse 12 mit den zugehörigen Komponenten dargestellt ist. Da die Brennerdüse 12 von herkömmlicher Konstruktion sein kann, braucht diese hier nicht näher erörtert zu werden, da deren Aufbau zum Fachwissen des Fachmannes gehört.

Im Inneren des Mischrohres 10 ist eine Stauscheibe 14 angeordnet, die eine symmetrisch um die Achse Z verteilte Öffnung 16 aufweist, über die der Brennstoff von der Düse 12 zugeführt wird. Durch die Öffnung 16 und daran eventuell anschließende Schlitze (nicht dargestellt) können der Brennstoff und zusätzlich für die Verbrennung gedachte Luft dem Flammbereich vor der Mündung des Mischrohres 10 zugeführt werden.

Abstehend von der Grundfläche der Stauscheibe 14 ist im rechten Winkel zu der Grundfläche der Stauscheibe 14 ein Anschlußabschnitt 18 dargestellt, an den sich ein Reduktionsabschnitt 20 anschließt.

Der Reduktionsabschnitt 20 weist zu der Grundfläche der Stauscheibe 14 einen Winkel von weniger als 90° auf, wobei die Öffnung, die sich durch den Reduktionsabschnitt an der Stauscheibe ergibt, in Brennstoffausstoßrichtung zuläuft.

Die Stauscheibe 14 wird an Halteflächen 26 gehalten und kann koaxial innerhalb des Mischrohres 10 bzw. eines konisch zulaufenden Bereichs 22 des Mischrohres 10 zur Justierung verschoben werden.

Oberhalb des konisch zulaufenden Bereichs 22 des Mischrohrs 10 ist ein stärker abgewinkelter Abschnitt vorhanden, der zur Zylinderachse Z des Mischrohres 10 stärker geneigt ist als der sich konisch verjüngende Bereich 22 des Mischrohres 10.

Durch die Geometrie der Stauscheibe 14 und des Mischrohres 10 am ausstoßseitigen Ende wird ein Spalt 28 eingerichtet, dessen Breite durch die Verstellmöglichkeit für die Stauscheibe 14 innerhalb des Mischrohres 10 über die Bleche 26 eingestellt werden kann.

Im Betrieb wird über die Öffnung 16 und weitere meist schlitzförmige Öffnungen (nicht gezeigt) Brennstoff sowie Luft zugeführt. Die Luft wird über den Anschlußabschnitt 18 und besonders über den Reduktionsabschnitt 20 derart geführt, wie es durch den Strömungsrichtungspfeil 44 angedeutet wird. Hierdurch wird zusätzliche Luft für den Verbrennungsvorgang dem Flammittelpunkt zugeführt, wodurch die Verbrennung effektiver wird.

Durch die zusätzliche Strömung 44 wird jedoch auch ein Beitrag zur Rezirkulation von Verbrennungsgasen, die durch den Strömungspfeil 40 angedeutet ist, geliefert. Eine zusätzliche Luftzufuhr- und Leitströmung ergibt sich über den ringförmigen Spalt 28 und wird durch den Strömungspfeil 42 angedeutet.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Stauscheibe 14a. Hier fehlt der Abschlußabschnitt 18 gemäß Figur 1. Der Reduktionsabschnitt 10a ist unmittelbar ausgehend von der Stauscheibe 14a vollumfänglich vorgesehen.

Auf diese Weise kann auch bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 eine Führung der Gase verwirklicht werden, wie es durch die Pfeile 42, 43, 44 gemäß Fig. 1 aufgezeigt wird.

Claims

1. Mischeinrichtung für Einrichtungen zum Verfeuern fossiler Brennstoffe mit den folgenden Merkmalen

einem Mischrohr (10);

einer Düseneinrichtung (12) zur Zuführung des Brennstoffes;
einer Stauscheibe (14), die in einem Mündungsbereich des Mischrohres (10) angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Stauscheibe (14, 16, 18, 20) in der Brennstoffausstoßrichtung eine Reduktionsabschnitt (20) aufweist, der sich bevorzugt um den gesamten peripheren Rand der Stauscheibe (14) erstreckt und mit der senkrecht zur Brennstoffausstoßrichtung erstreckenden Grundfläche (14) der Stauscheibe einen Winkel von weniger als 90° einschließt.

2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reduktionsabschnitt (20) und der Stauscheibe (14) ein etwa zylindrischer, koaxial zu dem Mischrohr (10) ausgebildeter Anschlußabschnitt (18) vorgesehen ist.

MU/st

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3. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (10) an seinem in Brennstoffausstoßrichtung weisenden Ende einen sich konisch verjüngenden Abschnitt (22) aufweist.

4. Nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr an seinem in Brennstoffausstoßrichtung weisenden Ende bzw. im Anschluß an den sich konisch verjüngenden Abschnitt (22) einen zur Mittelachse (Z) des Mischrohr (10) hin stärker abgewinkelten Abschnitts (24) aufweist.

5. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (14) bzgl. des Mischrohrs (10) axial verschiebbar (26) angeordnet ist.

6. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (14) neben einer zentralen Öffnung (16) insbesondere schlitzartige Zusatzöffnungen aufweist, die um die Öffnung (16) herum bevorzugt gleichmäßig in der Grundfläche (14) der Stauscheibe (14) und/oder in dem axial erstreckten Anschlußabschnitt (18) und/oder in dem Reduktionsabschnitt (20) angeordnet sind.

7. Mischeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzöffnungen länglich ausgebildet sind und sich mit ihrer Längsrichtung strahlenförmig von der zentralen Öffnung (16) oder teilkreisförmig um diese erstrecken.

8. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsabschnitt (20) konisch zuläuft, wobei die Mündung des konischen Reduktionsabschnittes bevorzugt im wesentlichen insbesondere kreisförmig ist.

9. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsabschnitt (20) und der abgewinkelte Abschnitt (24) im wesentlichen gleichermaßen relativ zu der Zylinderachse (Z) abgewinkelt sind.

10. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem radialäußeren Bereich des Reduktionsabschnittes (20) in Brennstoffausstoßrichtung und dem diesem zugeordneten inneren Umfangsbereich des Mischrohres (10, 22, 24) ein umfänglicher Spalt eingerichtet ist, durch den ein Gas bzw. Gasgemisch, bevorzugt Luft, strömen kann.