DE3430010A1 - Brenner zur heissgaserzeugung - Google Patents
Brenner zur heissgaserzeugungInfo
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- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
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Description
HOEGER, STELLRECHT & PARTNER
PATENTANWÄLTE
,Π 14 c D /OOO STUTKjART ) OH OU U IU
A 46 200 u Anmelderin: Deutsche Forschungs- und u - 176 Versuchsanstalt für Luft-
7. August 1984 und Raumfahrt e.V.
5300 Bonn
Brenner zur Heißgaserzeugung
Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Heißgaserzeugung mit einer Düse, aus der ein Brennstoffstrahl in
ein Mischrohr eintritt, mit einer den Auslaß der Düse umgebenden Blende, die ein Brennergehäuse in eine stromaufwärts
gelegene, die Düse aufnehmende Vorkammer und eine stromabwärts gelegene, das Mischrohr aufnehmende
Brennkammer unterteilt, mit einem zentralen Durchlaß in der Blende für den Durchtritt des aus der Düse austretenden
BrennstoffStrahles und mit einer Anzahl von den Durchlaß umgebenden öffnungen in der Blende, durch
welche Verbrennungsluft aus der Vorkammer in das Mischrohr eintritt, wobei sich die Öffnungen innerhalb einer
Fläche befinden, die sich aus der Projektion der lichten Mischrohrquerschnittsflache auf die Blende ergibt.
Derartige Brenner sind beispielsweise in dem deutschen Patent 27 00 671 und in der deutschen Offenlegungsschrift
29 18 416 beschrieben.
Bei diesen Brennern wird dem zentral über eine Düse zugeführten Brennstoff Verbrennungsluft über Öffnungen
zugeführt, die in einer die Düse umgebenden Blende
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angeordnet sind. Die Verbrennungsluft und der Brennstoff werden stromabwärts der Düse in einem Mischraum vermischt/
der bei den bekannten Brennern in einem Mischrohr angeordnet ist. Im Bereich des stromabwärts gelegenen
Mischrohrendes bildet sich im Betrieb eine
Flammenfront aus, von der heiße Gase außerhalb des Mischrohres zu einer Rezirkulationsöffnung am stromaufwärts
gelegenen Ende des Mischrohres zurückströmenο
Es hat sich herausgestellt, daß bei einem solchen Brenneraufbau zwar eine ausgezeichnete Verbrennung des Brennstoffes
erreicht werden kann, daß aber die Geräuschentwicklung eines solchen Brenners noch relativ hoch
ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Brenner so auszugestalten, daß die Geräuscherzeugung
beim Brennvorgang herabgesetzt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
der Abstand der Ränder benachbarter Öffnungen mindestens 50% des Öffnungsdurchmessers beträgt und/oder daß den
Öffnungen in der Blende in Strömungsrichtung mindestens ein Luftführungskanal vorgelagert ist, der zumindest
im Bereich der radial außen liegenden Kanten der Öffnungen
stoßfrei in die Öffnungen übergeht.
Die beiden zur Herabsetzung der Geräuschbildung angegebenen Maßnahmen wirken besonders vorteilhaft in ihrer
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Kombination, jedoch führt auch jede der beiden beschriebenen Maßnahmen für sich allein bereits zu einer erheblichen
Herabsetzung der Geräuschbildung.
Während man bei den bekannten Anordnungen die die Düse umgebenden Öffnungen in der Blende so angeordnet hatte,
daß die Ränder benachbarter Öffnungen dicht beieinanderliegen, um eine möglichst große Durchtrittsfläche für
die Verbrennungsluft zu erreichen, hat es sich herausgestellt,
daß eine Vergrößerung dieses Abstandes zu einer Herabsetzung der Geräuschbildung führt. Dementsprechend
sollte der Abstand benachbarter Öffnungen in Umfangsrichtung eines Teilkreises mindestens 50% des
Öffnungsdurchmessers betragen. Allein eine solche Vergrößerung
des Abstandes der Verbrennungsluftöffnungen
voneinander führt zu einer Herabsetzung der Geräuschbildung von einigen dBA.
Ein den Öffnungen vorgeschalteter Luftführungskanal richtet die Verbrennungsluft vor dem Durchtritt durch die
öffnungen· und vor dem Eintritt in den Mischraum annähernd
parallel, so daß weniger gestörte Strömung erreicht werden kann. Es wird dadurch vermieden, daß Turbulenzen in den
Mischraum getragen werden, die sich sonst auch in der Flamme und in der Rezirkulationsströmung fortsetzen
und zu erhöhten Verbrennungsgeräuschen führen würden.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Anordnung herausgestellt, bei der die Längsachsen der Öffnungen gegenüber
der Mischrohrlängsachse in Strömungsrichtung
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konvergierend geneigt sind, vorzugsweise mit einem Neigungswinkel zwischen 3° und 6°. Dies kann durch entsprechende
Anordnung der Öffnungen in der Blende selbst erreicht werden oder durch eine Verformung der Blende
in der Weise, daß die Längsachsen der Öffnungen gegenüber der Mischrohrlängsachse geneigt sind.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Kanal von einem die Düse in konzentrischem
Abstand umgebenden Rohrstück gebildet wird. Somit ist allen Öffnungen ein gemeinsamer Luftzuführungskanal
zugeordnet, der durch den Ringspalt zwischen der Innenwand des Rohrstutzens und der Düse gebildet
wird.
Der Ringspalt kann längs eines sich in Strömungsrichtung verengenden Konus angeordnet
seinν Dadurch erzielt man zusätzlich eine die Turbulenzen
in der Luftströmung herabsetzende Wirkung, die insbesondere in Kombination mit einer Öffnung mit geneigter
Längsachse besonders vorteilhaft ist.
Die geräuschmindernde Wirkung des Rohrstückes ist dann besonders günstig, wenn seine Länge zwischen 10 und
120% seines Innendurchmessers im übergangsbereich zu den Öffnungen beträgt; vorzugsweise liegt diese Länge
zwischen 20 und 70% des Innendurchmessers, und ganz besonders günstig ist es, wenn diese Länge zwischen
30 und 50% des Innendurchmessers des RohrStückes beträgt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist jeder Öffnung
ein eigener Luftführungskanal zugeordnet, der stoßfrei
in die Öffnung übergeht. Auch hier kann vorgesehen sein, daß sich die Luftführungskanäle in Strömungsrichtung
konisch verengen.
Ein Sonderfall eines solchen sich konisch verengenden Luftführungskanals ist dann gegeben, wenn die Luftführungskanäle
durch .in die Blende eingearbeitete Anfasungen der Öffnungen gebildet sind. Allein die Anfasung
der Öffnungen in einer Mehrlochblende führt überraschenderweise bereits zu einer erheblichen Herabsetzung
der Geräuschbildung, da auch in diesem Falle die Verbrennungsluft störungsfreier in den Mischraum
gelangt.
Die Luftführungskanäle können auf einer die Düse konzentrisch
umgebenden Zylinderfläche angeordnet sein, bei einer abgewandelten Ausführungsform sind sie auf
einer die Düse konzentrisch umgebenden Kegelmantelfläche angeordnet. Es ist dabei günstig, wenn die Längsachse
der Kanäle gegenüber der Längsachse des Mischrohrs zwischen .3° und 6° geneigt ist, da dann im Innern
des Mischrohrs eine optimale Vermischung stattfindet, ohne daß dabei die unerwünschten Turbulenzen auftreten.
Die Luftführungskanäle können in einen die Düse konzentrisch
umgebenden, gemeinsamen Führungskörper eingearbeitet sein.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Länge dieser Luftzuführkanäle dem 0,5- bis 4-fachen Radialabstand
der Öffnungen von der Düsenlängsachse entspricht, vorzugsweise dem 2- bis 3-fachen Radialabstand dieser
Öffnungen von der Düsenlängsachse.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß in der Blende ein die Düse konzentrisch
umgebender, dieser unmittelbar benachbarter Ringspalt angeordnet ist, der mit einem Ringraum in einem die Düse
umgebenden Luftführungskörper in Verbindung steht und daß in dem Luftführungskörper Kanäle angeordnet sind,
die den Ringraum mit der Vorkammer verbinden. Durch diesen die Durchtrittsöffnung der Düse durch die Blende
unmittelbar umgebenden Ringspalt kann zusätzlich sehr nahe an der Düsenlängsachse Verbrennungsluft in den
Mischraum einströmen, wobei auch diese Verbrennungsluft
aufgrund der Zuführung über spezielle Kanäle im wesentlichen laminar in den Mischraum einströmt. Die Öffnungen
in der Blende können einen kreisförmigen Querschnitt haben, es ist jedoch auch die Verwendung anderer Querschnitte
möglich, beispielsweise können die Öffnungen die Form von Ringabschnitten haben. Die einander benachbarten
Öffnungen können auf einem gemeinsamen Kreis um die Düsenlängsachse liegen, sie können jedoch auch
in radialer Richtung gegeneinander versetzt sein, so daß beispielsweise auf zwei konzentrisch zueinander angeordneten
Teilkreisen Öffnungen angeordnet sind, die gegeneinander versetzt sind.
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Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß das Mischrohr an seinem stromaufwärts
liegenden Ende einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der radiale Abstand der Öffnungen von der Düsenlängsachse,
und daß sich das Mischrohr in Strömungsrichtung verengt. Die Verengung kann dabei beispielsweise
stufenförmig oder konisch erfolgen.
Es ist vorteilhaft, wenn das Mischrohr eine Länge hat,die
bis zum 3-fachen Innendurchmesser des Mischrohreinlasses reicht. . Diese Länge des Mischrohres ist etwas größer
als die normalerweise benutzte Mischrohrlänge· Es hat sich herausgestellt, daß durch diese Verlängerung des
Mischrohres eine zusätzlicheGeräuschminderung eintritt.
Dieses verlängerte Mischrohr kann in seinem Mantel Öffnungen aufweisen, durch die eine Zündeinrichtung in
das Mischrohr ragt.
Günstig ist es, wenn der Abstand der Ränder benachbarter Öffnungen mehr als 50% des Öffnungsdurchmessers beträgt,
insbesondere mehr als 100%. Je größer das Verhältnis dieses Abstandes zum Öffnungsdurchmesser ist,
desto stärker kann die Geräuschbildung herabgesetzt werden.
Es wird noch einmal besonders hervorgehoben, daß die vorstehend beschriebenen Maßnahmen zur Geräuschminderung
besonders vorteilhaft in ihrer Kombination wirken, daß
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aber auch jede der Maßnahmen für sich allein zu der gewünschten Geräuschherabsetzung beiträgt. Es wird daher
ausdrücklich Schutz sowohl für die Kombination all dieser Merkmale oder einiger dieser Merkmale als auch
für die einzelnen Merkmale an sich beansprucht.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der
Zeichnung der näheren Erläuterung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Brenners;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels
eines Brenners;
Fig. 4 eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels
eines Brenners;
Fig. 6 eine Schnittansicht längs Linie 6-6
in Fig. 5 und
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Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 eines
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Brenners.
Die Erfindung bezieht sich auf die unterschiedlichsten öl- oder Gasbrenner und wird nachfolgend am Beispiel
eines sogenannten Blaubrenners erörtert, also eines Brenners, bei dem öl mit blauer Flamme vollständig verbrannt
wird. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Blaubrenner beschränkt, beispielsweise lässt sich die
erwünschte Geräuschminderung mit den beschriebenen konstruktiven Maßnahmen auch bei Anwärmbrenner und Gelbbrennern
erzielen.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Brenner umfasst ein zylindrisches Brennergehäuse 1, das durch eine im
folgenden als Blende 2 bezeichnete Wand in eine stromaufwärts gelegene Vorkammer 3 und in eine stromabwärts
gelegene Brennkammer 4 unterteilt wird. Die Blende 2 weist einen zentralen Durchlaß 5 auf, in den eine Düse
eingesetzt ist, die mit einer Brennstoffzufuhrleitung 7
verbunden ist. Die Längsachse der Düse 6 fällt mit der Längsache des Brennergehäuses zusammen.
Stromabwärts der Blende 2 schließt sich an diese ein zylindrisches Mischrohr 8 an, welches über Umfangsschlitze
9 unmittelbar anschließend an die Blende- 2 eine Verbindung zwischen seinem den Mischraum bildenden
Innenraum 10 und einem als Rezirkulationsraum dienenden Ringraum 11 bildet, der das Mischrohr 8 konzentrisch
umgibt.
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Eine Zündeinrichtung 12 ist von der Vorkammer durch die Blende 2 hindurchgeführt und endet am auslaßseitigen
Ende des Mischrohres 8, so daß in diesem Bereich eine Zündung erfolgen kann.
In ähnlicher Weise ist eine Meßsonde 13 von der Vorkammer durch die Blende 2 hindurch in die Brennkammer
eingeführt.
Auf einem den zentralen Durchlaß 5 in der Blende 2 konzentrisch
umgebenden Kreis ist eine Anzahl von Öffnungen 14 mit jeweils kreisförmigem Querschnitt angeordnet,
die eine Verbindung zwischen der Vorkammer 3 und dem vom Mischrohr 8 umgebenen Innenraum 10 in der Brennkammer
4 herstellen. Die Düse 6 wird im Abstand von einem zylindrischen Rohrstück 15 umgeben, welches bis
an die Blende 2 heranreicht. Der Innendurchmesser dieses Rohrstückes 15 ist so gewählt, daß die Innenwand des
Rohrstücks 15 im Bereich der außenliegenden Kanten der Öffnungen 14 stoßfrei in die Öffnungen 14 übergeht, wie
dies aus Fig. 2 deutlich wird. Dort ist auch ersichtlich, daß der Radius des Kreises, auf dem die Öffnungen 14
liegen, zwischen dem Außenradius der Düse 6 und dem Radius der Innenwand des Rohrstückes 15 liegen, so daß
die Öffnungen 14 mit dem innen liegenden Bereich ihrer Kante die Umhüllende der Düse 6 berühren, mit dem außen
liegenden Bereich die Innenwand des Rohrstückes 15.
Die Anzahl der Öffnungen 14 längs des die Düse umgebenden
Kreises ist so gewählt, daß zwischen den Öffnungen
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Stege 16 stehenbleiben, deren Breite mindestens 50%
des Durchmessers der Öffnungen 14 beträgt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Innendurchmesser des Rohrstückes
15 geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Misch-Eohipes
8. Dadurch lässt sich bei einer vorgegebenen Querschnittsfläche
der Öffnungen 14 ein maximaler Abstand benachbarter Öffnungen in Umfangsrichtung erzielen,wobei
dieser maximale Abstand zu einer bestmöglichen Geräuschminderung führt. Vergrößert man den Innendurchmesser
des Rohrstückes über den Innendurchmesser des Mischrohrs hinaus, ergibt sich trotz der noch größeren
Abstände zwischen benachbarten Bohrungen wieder ein Geräuschanstieg.
Im Betrieb strömt durch die Düse 6 Brennstoff, beispielsweise Gas oder öl, in den Hohlraum. Die Düse kann
bei der Verwendung von öl als Zerstäuberdüse ausgebildet sein. Durch die Öffnungen 14 wird Verbrennungsluft in
den Innenraum 10 des Mischrohres 8 eingeleitet, so daß sich Brennstoff und Verbrennungsluft in dem Innenraum
10 innig miteinander vermischen. Im Bereich des auslaßseitigen Endes des Mischrohres 8 wird dieses Gemisch
entzündet und brennt in einer Flammenfront, die entsprechend der jeweiligen Strömungsgeschwindigkeit etwa
im Bereich des auslaßseitigen Endes des Mischrohres lokalisiert ist.
Durch das Rohrstück 15 wird die Verbrennungsluft durch
einen die Düse 6 umgebenden Ringkanal 17 hindurchgeführt, ehe die Verbrennungsluft durch die Öffnungen
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in den Innenraum 10 des Mischrohres 8 eintreten kann.
Bei dieser Führung durch den Ringkanal 17 wird die Luftströmung beruhigt, so daß die Luft weitgehend turbulenzfrei
durch die Öffnungen 14 hindurchtritt. Dies führt dazu, daß auch im Mischrohr 8 und im Verbrennungsbereich die Turbulenzen gegenüber eine Konstruktion herabgesetzt
werden, bei der die Luft ohne einen den Öffnungen 14 vorgeschalteten Führungskanal unmittelbar von der
Vorkammer in das Mischrohr 8 eintritt. Aufgrund der geringeren Turbulenzen ergibt sich eine deutliche Geräuschminderung
beim Brennvorgang selbst.
Das Rohrstück 15 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgebildet (ausgezogene
Linien). Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel hat das Rohrstück 15 die Gestalt eines Kegelstumpfes, und
eine parallele Innenwand bildet mit dem Rohrstück einen längs eines Kegelstumpfmantels verlaufenden Ringspalt 17.
Eine solche Anordnung ist in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien eingezeichnet. Diese Anordnung trägt zusätzlich
zu einer Beruhigung der Luftströmung bei.
In den Figuren 3 und 4 ist ein ähnlich aufgebauter Brenner dargestellt, einander entsprechende Teile tragen
dieselben Bezugszeichen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Mischrohr 8 kegelstumpf förmig ausgebildet, wobei das einlaßseitige Ende
einen Außendurchmesser aufweist, der wesentlich größer ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem die
Öffnungen 14 angeordnet sind. Es hat sich herausgestellt, daß diese konische Verengung des Mischrohres zu einer
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zusätzlich Herabsetzung der Geräuschentwicklung beim Brennvorgang führt.
Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel fehlt ein dem Rohrstück 15 vergleichbarer Luftzufuhrkanal.
Stattdessen sind die Öffnungen 14 auf ihrer der Vorkammer 4 zugewandten Seite angefast. Diese Anfasungen,
die unmittelbar in die Blende 2 eingearbeitet sind, bilden ebenfalls Luftführungskanäle, die zu einer wesentlichen
Beruhigung der in das Mischrohr einströmenden Verbrennungsluft und damit zu einer Geräuschherabsetzung
führen. Diese Anfasungen sind bereits für sich allein bei der Geräuschminderung wirksam, besonders vorteilhaft
lässt sich deren Wirkung jedoch kombinieren mit anderen vorgeschalteten Luftzufuhrkanälen, beispielsweise
mit dem Rohrstück 15 des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 und 2.
Bei dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten Brenner, bei dem wieder entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen tragen, wird die Düse 6 von einem Führungskörper 18 umgeben, in den achsparallele Kanäle 19 eingearbeitet
sind, und zwar derart, daß jeder Öffnung ein eigener Kanal 19 zugeordnet ist. Dabei treten die
Kanäle 19 stoßfrei in die jeweilige Öffnung 14 ein.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Kanäle 19 über ihre gesamte Länge denselben Querschnitt,
es kann jedoch vorgesehen werden, daß sich die Kanäle 19 ,in Strömungsrichtung verengen.
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Die Kanäle 19 können in dem Führungskörper, wie in
Fig. 5 in ausgezogenen Linien dargestellt, achsparallel verlaufen, sie können aber auch auf einem Kegelmantel
angeordnet sein, wie dies in Fig. 4 strichpunktiert angegeben ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Neigung
der Kanäle 19 gegenüber der Düsenlängsachse zwischen 3° und 6° liegt. Es hat sich herausgestellt,
daß bei einer solchen Anordnung eine optimale Geräuschminderung erreichbar ist. Auch in diesem Falle können
die Kanäle selbst sich in Strömungsrichtung noch verengen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang, daß in allen
Fällen die Kanäle 19 stoßfrei in die Öffnungen 14 übergehen,
so daß in diesem Übergangsbereich keine Turbulenzen auftreten können.
Das Mischrohr 8 ist bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gegenüber den Ausführungsbeispielen
der Figuren 1 bis 4 verlängert, so daß die Länge etwa bis zu dreimal so groß ist wie der Innendurchmesser des Mischrohreinlasses.
Auch diese Verlängerung des Mischrohres trägt zu einer zusätzlichen Herabsetzung der Geräuschentwicklung
bei. Um in diesem Falle des verlängerten Mischrohres eine Zündung in einem der Blende 2 nahen
Bereich zu ermöglichen, weist das Mischrohr in diesem Ausführungsbeispiel Mantelöffnungen 20 auf, durch welche
die Zündeinrichtung 12 in den Innenraum 10 des Mischrohres 8 ragt. Diese Mantelöffnungen 20 befinden sich
zwischen dem stromaufwärts gelegenen und dem stromabwärts gelegenen Ende des Mischrohres.
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In Fig. 7 ist ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Brenners dargestellt, bei dem wiederum
entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in den Führungskörper
18 ein die Düse 6 im Bereich der Öffnung 5 umgebender Ringraum 21 eingearbeitet, der sich in einen die Öffnung
5 umgebenden Ringspalt 22 öffnet. Der Ringspalt 22 kann durch die Öffnung 5 selber gebildet sein, die dann einen
Durchmesser aufweist, der etwas größer ist als der Durchmesser der Düse 6 in diesem Bereich.
Der Ringraum 21 steht über im wesentlichen radial im Führungskörper 18 verlaufende Kanäle 23 mit der Vorkammer
3 in Verbindung, so daß Verbrennungsluft nicht nur über die Kanäle 19 und die Öffnungen 14 in den Innenraum
eintreten kann, sondern zusätzlich auch für die Kanäle 23, den Ringraum 21 und den Ringspalt 22. Da diese
Verbrennungsluft in unmittelbarer Nachbarschaft des
in den Innenraum eintretenden Brennstoffes eintritt, kann hier eine besonders wirksame Vermischung stattfinden,
wobei die Einführung von Turbulenzen in den Innenraum durch die Verbrennungsluft weitgehend vermieden
wird. Auch diese Maßnahme dient der Herabsetzung der Geräuschentwicklung.
Das Mischrohr 8 ist ebenso wie im Ausführungsbeispiel
der Fig. 5 verlängert und weist Mantelöffnungen 20 auf. Zusätzlich weist der stromaufwärts der Mantelöffnung
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gelegene Teil 24 des Mischrohres einen größeren Durchmesser auf als der stromabwärts der Mantelöffnung 20
gelegene Teil 25. Dabei ist der Durchmesser des Teils 24 erheblich größer als der Durchmesser des Kreises, auf
dem die Öffnungen 14 liegen. Bei dieser Ausführung sind somit die Maßnahmen der Ausführungsbeispiele der Figuren
3 und 5, also die Verengung des Mischrohres in Strömungsrichtung und die Verlängerung des Mischrohres miteinander
kombiniert.
Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen verlaufen die Achsen der Öffnungen 14 parallel zur Längsachse des
Mischrohres 8. Es ist jedoch möglich, diese Öffnungen so in der Blende anzuordnen, daß ihre Längsachsen
gegenüber der Längsachse des Mischrohres in Strömungsrichtung konvergierend geneigt sind, beispielsweise
mit einem Neigungswinkel zwischen 3°und 6°. Diese Neigung kann durch entsprechende Einarbeitung der Öffnungen
in die Blende erzeugt werden oder durch eine Verformung der Blende im Bereich der Öffnungen 14. Es hat sich dabei
herausgestellt, daß durch diese geringfügige Neigung der Öffnungslängsachse und damit durch die in Richtung
auf die Mischrohrlängsachse geneigte Strömungsrichtung der einströmenden Verbrennungsluft bei gleichzeitiger
Verbesserung der D.urchmischung sich eine zusätzliche
Herabsetzung der Geräuschminderung ergibt.
Bei Verwendung der beschriebenen Konstruktionsmerkmale lässt sich die Verbrennungsluft weitgehend turbulenzfrei
in den Mischraum einleiten, so daß dadurch eine
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erhebliche Reduzierung der Geräuschbildung erreicht werden kann. Der Gesamtschaltpegel lässt sich beispielsweise
um 8 bis 10 dBA des Absolutwertes senken, wenn man die Geräuschbildung mit der eines Brenners vergleicht,
bei dem die Verbrennungsluft ohne geeignete Schutzmaßnahmen unmittelbar durch die Öffnungen in der
Blende in den Mischraum eintritt.
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Claims (1)
- HOEGER1 STELLRECHT & PARTNERPATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1 O A1 ö U U I UA 46 200 u Änmelderin: Deutsche Forschungs- undu- 176 Versuchsanstalt für Luft-7. August 1984 und Raumfahrt e.V.5300 Bonn"PatentansprücheBrenner zur Heißgaserzeugung mit einer Düse, aus der ein Brennstoffstrahl in ein Mischrohr eintritt, mit einer den Auslaß der Düse umgebenden Blende, die ein Brennergehäuse in eine stromaufwärts gelegene, die Düse aufnehmende Vorkammer und eine stromabwärts gelegene, das Mischrohr aufnehmende Brennkammer unterteilt, mit einem zentralen Durchlaß in der Blende für den Durchtritt des aus der Düse austretenden Brennstoffstrahles und mit einer Anzahl von den Durchlaß umgebenden öffnungen in der Blende, durch welche Verbrennungsluft aus der Vorkammer in das Mischrohr eintritt, wobei sich die Öffnungen innerhalb einer Fläche befinden, die sich aus der Projektion der lichten Mischrohrquerschnittsflache auf die Blende ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ränder benachbarter öffnungen (14) mindestens 50% des Öffnungsdurchmessers beträgt und/oder daß den öffnungen (14) in der Blende (2) in Strömungsrichtung mindestens ein Luftführungskanal (Ringraum 17; Kanäle 19) vorgelagert ist, der zumindest im Bereich der radial außen liegenden Kanten der öffnungen (14) stoßfrei in die Öffnungen (14) übergeht.-2-A 46 200 uu - 176 - 2 -7. August 19842. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Öffnungen (14) gegenüber der Mischrohrlängsachse in Strömungsrichtung konvergierend geneigt sind.3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel zwischen 3° und 6° liegt.4. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (Ringraum 17) von einem die Düse (6) konzentrisch im Abstand
umgebenden Rohrstück (15) gebildet wird.5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (Ringraum 17) sich längs eines sich in Gtrömungsrichtung verengenden Konus verläuft.6. Brenner nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rohrstückes (15) zwischen 10 und 120% seines Innendurchmessers im Übergangsbereich zu den Öffnungen (14) beträgt.7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Rohrstücks (15) zwischen 20 und 70% seines Innendurchmessers im Übergangsbereich zu den öffnungen (14) beträgt.8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des RohrStücks (15) zwischen 30 und 50% seines Innendurchmessers im Übergangsbereich zu den öffnungen (14) beträgt.-3-A 46 200 uu - 176 - 3 -7. August 19849. Brenner nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Öffnung (14) ein
eigener Luftführungskanal (19) zugeordnet ist, der stoßfrei in die Öffnung (14) übergeht.10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Luftführungskanäle (19) in Strömungsrichtung konisch verengen.11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungskanäle in der Blende (2) eingearbeitete Anfasungen der Öffnungen (14) sind.12. Brenner nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungskanäle (19) auf einer die Düse (6) konzentrisch umgebenden Zylinderfläche angeordnet sind.13. Brenner nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungskanäle (19) auf einer die Düse (6) konzentrisch umgebenden, in Strömungsrichtung konvergierenden Kegelmantelfläche angeordnet sind.14. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Luftführungskanäle (19)
gegenüber der Längsachse des Mischrohres (8) zwischen 3° und 6° geneigt ist.-4-A 46 200 uu - 176 - 4 -7. August 198415. Brenner nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 12 bis14, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftführungskanäle (19) in einem die Düse (6) konzentrisch umgebenden, gemeinsamen Führungskörper (18) eingearbeitet sind.16. Brenner nach einem der Ansprüche 9, 10 oder 12 bis15, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Luftzufuhrkanäle (Kanäle 19) dem o,5 bis 4-fachen Radialabstand der Öffnungen (14) von der Düsenlängsachse entspricht.17. Brenner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Luftzufuhrkanäle (19) dem 2- bis 3-fachen Radialabstand der Öffnungen (14) von der Düsenlängsachse entspricht.18. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Blende (2) ein die Düse (6) konzentrisch umgebender, dieser unmittelbar benachbarter Ringspalt (22) angeordnet ist, der mit einem Ringraum (21) in einem die Düse (6) umgebenden Luftführungskörper (18) in Verbindung steht, und daß in dem Luftführungskörper (18) Kanäle (23) angeordnet sind, die den Ringraum (21) mit der Vorkammer (3) verbinden.19. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (14) die Form von Ringabschnitten haben.-5-A 46 200 uu - 176 - 5 -7. August 198420. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (8) an seinem stromaufwärts liegenden Ende einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der radiale Abstand der Öffnungen (14) von der Düsenlängsachse, und daß sich das Mischrohr (8) in Strömungsrichtung verengt.21. Brenner nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,daß sich das Mischrohr (8) stufenförmig verengt.22. Brenner nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Mischrohr (8) konisch verengt.23. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (8) eine Länge hat, die bis zum dreifachen Innendurchmesser des Mischrohreinlasses reicht.24. Brenner nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (8) Öffnungen (20) in seinem Mantel aufweist, durch die eine Zündeinrichtung(12) in das Mischrohr (8) ragt.25. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ränder benachbarter Öffnungen (14) mehr als 100% des Öffnungsdurchmessers beträgt.-6-
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