DE3316033A1

DE3316033A1 - Fan-assisted burner

Info

Publication number: DE3316033A1
Application number: DE19833316033
Authority: DE
Inventors: Thomas 5632 Wermelskirchen Pieper
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1982-05-12
Filing date: 1983-05-03
Publication date: 1983-11-17

Abstract

The present invention relates to a fan-assisted burner with a flame pipe mounted in a housing and with a supply device for a fuel-air mixture arranged at one end, an exhaust gas exit opening being provided at its other end and having a fan, the pressure connection of which is connected to the annular space between the flame pipe and the housing. In order to solve the problem of achieving even better combustion values in respect of a reduction of the CO and NOX content, without allowing the efficiency of the combustion to fall, the invention consists in that the housing at the end of the flame pipe having the opening projects beyond the flame pipe and is provided with an acute-angled taper which, overlapping the annular space in the radial direction, engages into the free opening of the flame pipe.

Description

Gebläsebrenner Forced draft burner

l)ie vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gebläsebrennfr Km dem Oberbegriff des Hauptanspruchs beziehungsweise auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Gebläsebrenzers.l) The present invention relates to a fan-assisted burner for Km the preamble of the main claim or a method of operation such a fan burner.

Aus der DE OS 2539993 ist ein Gebläsebrenner gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekanntgeworden, bei dem über Tüllen im Flammrohr aus dem Ringraum zwischen Gehäuse und Flammrohr Luft in das Flammrohr eingeblasen wird, wobei die Einblasrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases gerichtet ist. Durch dieses senkrechte Einblasen wird eine Wirbelbildung erreicht, die zu einer Rezirkulation von Abgas und zu einem Vergrößern des Widerstandes der Abgase im F'iammrohr' ftihrt.From DE OS 2539993 a fan burner according to the preamble is of the main claim became known, in the case of the grommets in the flame tube from the annulus between the housing and the flame tube air is blown into the flame tube, the Injection direction is directed perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. By this vertical injection creates a vortex that leads to recirculation of exhaust gas and to an increase in the resistance of the exhaust gases in the flame tube.

Es besteht nun weiter das Bedürfnis, zu noch besseren Verbrennungswerten in bezug auf eine Reduzierung des CO- und NOX-Gehaltes zu kommen, ohne den Wirkungsgrad der Verbrennung abfallen zu lassen. Hierbei wurde überraschend eine Lösung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gefunden. Eine hierzu äquivalente Lösung ergibt sich durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruchs.There is still a need for even better combustion values in terms of a reduction in the CO and NOX content to come without the efficiency to be allowed to fall off after incineration. Surprisingly, a solution according to FIG found the characterizing part of the main claim. An equivalent solution to this results from the characterizing features of the process claim.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert.Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are the subject matter of the subclaims or are based on the following Description shows an embodiment of the invention based on the figure the drawing explained in more detail.

Die Figur zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ölgebläsebrenners.The figure shows a schematic cross-sectional representation of a forced draft oil burner.

Ein Gehäuse 1 bildet einen Hohlzylinder mit einem Innenraum 2, der von einem Mantel 3 umgeben ist und an seinen beiden Enden Stirnseiten 4 und 5 aufweist. Die Stirnseite 4 weist eine zu einer Mittelsymmetrieachse 6 koaxiale Öffnung 7 auf, durch die ein Düsenstock 8 reicht, an den Zufuhrrohre 9 für Öl und 10 für Luft angeschlossen sind. Die Leitung 9 ist an eine nicht weiter dargestellte Ölpumpe angeschlossen, die Leitung 10 an ein nicht weiter dargestelltes Luftgebläse.A housing 1 forms a hollow cylinder with an interior 2, the is surrounded by a jacket 3 and has end faces 4 and 5 at both ends. The end face 4 has an opening 7 coaxial with a central axis of symmetry 6, through which a nozzle assembly 8 extends, connected to the supply pipes 9 for oil and 10 for air are. The line 9 is connected to an oil pump not shown, the line 10 to an air blower (not shown).

Der Düsenstock 8 endet in einem Abstand 11 von der Stirnseite 4 im zentralen Innenraum 12 eines Flammrohres 13, das gleichfalls einen Zylinder mit einem Mantel 14 bildet, dessen eine Stirnseite mit der Stirnseite 4 fluchtet und dessen andere Stirnseite eine Mündung 15 bildet. Das Flammrohr steht in einem gleichmäßigen Abstand zum Gehäuse 1, so daß der Innenraum 2 des Gehäuses durch das Flammrohr in einen äußeren Ringraum 16 und den eigentlichen Innenraum 12 unterteilt ist.The nozzle assembly 8 ends at a distance 11 from the end face 4 in central interior 12 of a flame tube 13, which is also a Forms cylinder with a jacket 14, one end face of which with the end face 4 is aligned and the other end face forms a mouth 15. The flame tube stands at a uniform distance from the housing 1, so that the interior 2 of the housing through the flame tube into an outer annular space 16 and the actual interior 12 is divided.

Während die eine Stirnseite 4 gemeinsam die Stirnseite sowohl für den Flammrohr als auch für den Gehäusekörper bildet, Überragt das Gehäuse 1 mit seiner Stirnseite 5 die Mündung 15 des Flammrohres. Somit ist das Flammrohr 13 auf seinem gesamten Mantelbereich und an der Mündung 15 vom Gehäuse übergriffen, nicht jedoch im Bereich der Stirnseite 4, wo die Brennstoff-/Luftzuführung erfolgt. In einem Mittenbereich des Mantels 3 des Gehäuses 1 ist ein Radialanschluß 17 für von einem Gebläse geförderte Luft vorgesehen, die entlang der Richtung der Pfeile 18 strömt.While the one end face 4 jointly the end face for both forms the flame tube as well as for the housing body, the housing 1 protrudes with its end face 5, the mouth 15 of the flame tube. The flame tube 13 is thus open its entire jacket area and at the mouth 15 overlapped by the housing, not however, in the area of the end face 4, where the fuel / air supply takes place. In a central region of the shell 3 of the housing 1 is a radial connection 17 for of A blower-driven air is provided, which is directed along the direction of the arrows 18 flows.

Durch die Mäntel sowohl des Gehäuses als auch des Flammrohres ragt eine Zündelektrode 19 bis in den Innenraum 12 innerhalb des Flammrohres 13. Die Zündelektrode 19 ist in einem Bereich angebracht, der zwischen der Stirnseite 4 und dem Luftstutzen 17 liegt. Im Mantel 14 des Flammrohres 13 sind tnehrere Ringe 20 von Lufteintrittsöffnungen 21, 22, 23 und 24 vorgesehen, wobei die einzelnen zu einem Ring zugehörigen Luiteirltrttsöffnungen unterschiedliche Größen aufweisen. Der dem Diisenstock 8 zugewandte Ring 20 von LuSteintrittsöfTungen 21 welst die größte Durchtrittsgesamtfläche für Luft auf, die Hing liegt etwa auf der Höhe des Endes des Düsenstocks. Der zweite Ring von Lufteintrittsöffnungen 22 befindet sich, von der Mündung des Düsenstocks aus gesehen, hinter der Zündelektrode, aber vor dem Luftstutzen 17. Der dritt Ring 20 befindet sich etwa auf der Höhe des Luftstutzens 17, so daß die Durchtrittsebene <Jer Lufteintrittsöffnungen mit der Mittelachse 25 des Luftstutzens 17 fluchtet. Der vierte Ring von Lufteintrittsöffnungen 24 befindet sich unmittelbar an der Mündung 15 des Flammrohres. Während die Lufteintrittsöffnungen 21 den größten Gesamtquerschnitt aufweisen, sind die Lufteintrittsöffnungen 22 mit dem kleinsten Luftdurchtrittsquerschnitt versehen. Die der Mündung zugeordneten Lufteintrittsöffnungen 24 weisen einen mittleren Durchtrittsquerschnitt auf, während die Lufteintrittsöffnungen 23 in ihrer Querschnittsgröße zwischen der der Lufteintrittsöffnungen 24 und der der Lufteintrittsöffnungen 22 liegen.Through the jackets of both the housing and the flame tube protrudes an ignition electrode 19 to the interior 12 within the flame tube 13. Die Ignition electrode 19 is attached in an area that extends between the end face 4 and the air nozzle 17 is located. In the jacket 14 of the flame tube 13 there are several rings 20 of air inlet openings 21, 22, 23 and 24 are provided, the individual to a ring associated Luiteirltrttsöffnungen have different sizes. The ring 20 of LuSteintrittsöfTungen 21 facing the Diisenstock 8 welst die largest total passage area for air, the Hing is approximately at the level of the End of the nozzle assembly. The second ring of air inlets 22 is located behind the ignition electrode, seen from the mouth of the nozzle assembly, but before the air nozzle 17. The third ring 20 is located approximately at the level of the Air nozzle 17, so that the passage plane <Jer air inlet openings with the central axis 25 of the air nozzle 17 is aligned. The fourth ring of air inlets 24 is located directly at the mouth 15 of the flame tube. While the air intakes 21 have the largest overall cross-section, the air inlet openings 22 are with the smallest air passage cross-section. Those assigned to the mouth Air inlet openings 24 have a mean passage cross section, while the cross-sectional size of the air inlet openings 23 is between that of the air inlet openings 24 and that of the air inlet openings 22 are located.

Durch alle Lufteintrittsöffnungen 21 bis 24 tritt Luft entsprechend den dargestellten Pfeilen 26 ein. Der Ringraum 16 setzt sich zwischen dem Flammrohr und dem Innenmantel des Gehäuses über die Mündung 15 des Flammrohres fort; hier weist der Mantel 3 des Gehäuses 1 eine Einziehung 27 auf, die einen Kegelstumpf bildet. Der größere Durchmesser 28 des Kegelstumpfes ist dem Mantel 3 des Gehäuses 1 zugewandt, der kleinere Durchmesser 29 des Kegelstumpfes ist kleiner als der Durchmesser des Flammrohres und deckt somit einen Teil der Mündung des Flammrohres ab. Der Kegel ist als Stufenkegel ausgebildet, er weist einen Stufenübergang 30 auf, bei dem sich die Kegelneigung ändert, in Richtung zum kleineren Durchmesser 29 wird der Kegel spitzer. Die Umlenkstelle im Bereich des großen Durchmessers 28 ist so, daß der Kegel zum Gehäuse 1 einen spitzen Winkel 31 bildet. er Kegel ragt somit in das Gehäuse von der Stirnseite 5 hinein, entgegen der Strömung der Abgase, die mit dem Pfeil 32 bezeichnet ist.Air correspondingly passes through all air inlet openings 21 to 24 the arrows 26 shown. The annular space 16 is located between the flame tube and the inner jacket of the housing over the mouth 15 of the flame tube; here the jacket 3 of the housing 1 has a recess 27 which is a truncated cone forms. The larger diameter 28 of the truncated cone is the jacket 3 of the housing 1 facing, the smaller diameter 29 of the truncated cone is smaller than the diameter of the flame tube and thus covers part of the mouth of the flame tube. The cone is designed as a stepped cone, it has a step transition 30, in which the inclination of the cone changes, in the direction of the smaller diameter 29 the cone becomes Sharpener. The turning point in the Large diameter range 28 is such that the cone to the housing 1 forms an acute angle 31. he cone protrudes thus into the housing from the end face 5, against the flow of the exhaust gases, which is indicated by the arrow 32.

Somit ergibt sich eine Umlenkung 33 für Luft aus dem Ringraum 16, so daß diese Luft im Gegenstrom zu den Abgasen an den Innenmantel 34 des Flammrohres 13 angelegt wird.This results in a deflection 33 for air from the annular space 16, so that this air flows in countercurrent to the exhaust gases to the inner jacket 34 of the flame tube 13 is created.

Die Funktion des eben beschriebenen Ölbrenners ist folgende: Nach Anlaufen des Luftgebläses wird Verbrennungsluft sowohl in die Luftleitung 10 als auch in den Luftstutzen 17 gefördert. Hierfür kann das gleiche Gebläse dienen. Anschließend wird nach Anlaufen der Ölförderpumpe Öl in die Leitung 9 gefördert. Im Düsenstock 8 entsteht ein Öl-Luftgemisch, das in der Mündung des Düsenstocks zentrisch zur Achse 6 in den Innneraum 12 des Flammrohres 13 am stirnseitigen Ende 4 eintritt. Mittels von der Zündelektrode 19 an die Flammrohrwand überspringender Funken wird dieses Brennstoff-Luftgemisch gezündet, so daß im Innenraum 12 des Flammrohres 13 eine Flamme und damit ein Abgasstrom entsprechend dem Pfeil 32 entsteht und sich in Richtung der Mündung 15 des Flammrohres bewegt. Die über den Luftstutzen 17 geförderte Luft tritt in den Ringraum 16 zwischen dem Außenmantel des Flammrohres und dem IrlrlenmHntel des Gehäuses 1 ein und gelangt über die Lllt' teintrittsö rFnungen 21 bis 24 in die verschiedenen Zonen des Flammrohres. Hierbei bilden sich insbesondere im Bereich des Ringes 20 der Lufteintrittsöffnungen 22 Rezirkulationswirbel 26. Die im Ringraum 16 unter Druck stehende Frischluft wird aber auch im Bereich der Stirnseite des Flammrohres beziehungsweise des Gehäuses umgelenkt und gelangt entsprechend dem Pfeil 33 um die Mündungsöffnung 15 des Flammrohres herum von seinem Außenraum in seinen Innenraum. Hier streicht die Verbrennungsluft entlang der Innenseite 34 des Mantels des Flammrohres 13 in einem Kreisring entgegen dem sich gegenläufig auf die Mündung 15 zu bewegenden Abgasstremes. In Bereich des Aufeinandertreffens dieser beiden Gasströme ergibt sich eine Einschnürung für den Abgasstrom und damit eine noch bessere Verbrennung durch die Zusammenzwängung des Abgasstromes. Durch den Ring 20 von Lufteintrittsöffnungen 26 unmittelbar im Bereich der Mündung 15 wird das Zusammendrücken des Abgasstromes durch den ringförmig einfließenden Luftstrom noch unterstützt, da die durch die Lufteintrittsöffnungen 26 einströmende Verbrennungsluft den ringförmfgen Frischluftstrom in das Zentrum des Innenraums des Flammrohrs zu drücken bestrebt ist.The function of the oil burner just described is as follows: After When the air blower starts, combustion air is both in the air line 10 as also promoted in the air nozzle 17. The same fan can be used for this. Afterward oil is pumped into line 9 after the oil feed pump has started. In the nozzle assembly 8 creates an oil-air mixture that is centered in the mouth of the nozzle assembly Axis 6 enters the inner space 12 of the flame tube 13 at the front end 4. By means of sparks jumping over from the ignition electrode 19 to the flame tube wall ignited this fuel-air mixture, so that in the interior 12 of the flame tube 13 a flame and thus an exhaust gas flow according to the arrow 32 arises and itself moved in the direction of the mouth 15 of the flame tube. The promoted via the air nozzle 17 Air enters the annular space 16 between the outer jacket of the flame tube and the jacket of the housing 1 and reaches through the inlet openings 21 to 24 in the different zones of the flame tube. This particularly forms in the area of the ring 20 of the air inlet openings 22 recirculation vortices 26th The fresh air under pressure in the annular space 16 is also in the area of the The end face of the flame tube or the housing is deflected and arrives accordingly the arrow 33 around the mouth opening 15 of the flame tube around from its outer space in its interior. Here the combustion air sweeps along the inside 34 of the jacket of the flame tube 13 in a circular ring opposite to each other to the mouth 15 to be moved exhaust gas flows. In the area of meeting These two gas flows result in a constriction for the exhaust gas flow and thus an even better combustion by forcing the exhaust gas flow together. By the ring 20 of air inlet openings 26 directly in the area of the mouth 15 is the compression of the exhaust gas flow by the air flow flowing in in the form of a ring still supported, since the combustion air flowing in through the air inlet openings 26 the annular fresh air flow to the center of the interior of the flame tube strives to press.

Es ist im übrigen möglich, abweichend von der beschriebenen Kreisquerschnittform von Flammrohr und Gehäuse auch abweichende Formen für beide Teile zu verwenden. Diese beiden Teile müssen auch im Querschnitt nicht unbedingt symmetrisch zur Achse 6 liegen. So ist es möglich, für Flammrohr und Gehäuse im Querschnitt auch eine Ellipsenform beziehungsweise eine Polygonform zu wählen. Für den Kegel 27 ergeben sich dann analoge Figurierungen, wesentlich ist nur, daß das Außengehäuse mittels der Einziehung 27 um die Mündung des Flammrohres allseitig herumgreift und daß der kleinste Querschnitt der Einziehung in der Durchlaßfläche kleiner gehalten ist als die Mündungsfläche des Innenraums des Flammrohres.It is also possible to deviate from the circular cross-sectional shape described Different shapes of flame tube and housing can also be used for both parts. These two parts do not necessarily have to be symmetrical to the axis, even in cross-section 6 lie. So it is possible to have a cross section for the flame tube and the housing To choose an ellipse shape or a polygon shape. For the cone 27 results then analogous figurations, it is only essential that the outer housing means the retraction 27 around the mouth of the flame tube reaching around on all sides and that the smallest cross-section of the indentation in the passage area is kept smaller is than the mouth surface of the interior of the flame tube.

Claims

Claims for a forced draft burner with a flame tube mounted in a housing, at one end of which a feed device for a fuel-air mixture is arranged and at its opposite end an exhaust gas outlet opening is provided and with a fan, the pressure port to the annular space between Flame tube and housing is connected, characterized in that the housing (1) on the end face (5) of the flame tube (13) having the mouth (15) of this surmounted and provided with an acute-angled indentation (27) which extends in the radial direction (32, 6) across the annular space (16) into the free mouth (15) of the flame tube engages.

2. forced draft burner according to claim one, characterized in that the retraction is designed as a truncated cone.

3. forced draft burner according to claim two, characterized in that the retraction is designed as a stepped truncated cone.

Fan burner according to claim two or three, characterized in that that the large diameter of the cone corresponds to the housing (1) and the small diameter of the cone of the flame tube mouth (15) are assigned.

5. fan burner according to one of claims one to four, characterized characterized in that the ratio of the throughput area of the smaller truncated cone opening (30) to the annular gap between the small truncated cone surface (30) and the mouth of the flame tube (15) is designed as 1: 0.3 to 1: 0.9.

6. forced draft burner according to one of claims one to five, characterized characterized in that the flame tube in the vicinity of the mouth (15) on a ring (20) having arranged air inlet openings (26).

7. forced draft burner according to one of claims one to six, characterized in that in the radial direction (32) the indentation (27) with its small cone diameter (29) is congruent with the plane above the mouth (15) of the flame tube (13).

8. Method of operating a forced draft burner with one in one Housing mounted flame tube, at one end of which a fuel-air mixture is supplied and at the opposite end the burned exhaust gases emerge and with a fan that creates an annulus between the flame tube and the housing flushed with air, characterized in that at the mouth (15) of the flame tube (13) Ring-shaped fresh air in countercurrent to the exhaust gases at the periphery of the exhaust gas flow is blown in.