DE4134651A1 - Mischvorrichtung fuer oelbrenner - Google Patents
Mischvorrichtung fuer oelbrennerInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
- F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
- F23D11/406—Flame stabilising means, e.g. flame holders
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Eine Mischvorrichtung dieser Art ist der DE-OS 39 37 925 zu entnehmen. Dabei
besitzt das Brennerrohr einen stromab sich verengenden Ausmündungs-Konus mit
vier bis sechs Sicken in einem Anstellwinkel von 15 bis 45°. Am Eingang des
Konusses sitzt eine Stauscheibe mit radialen Schlitzen und einem zylinderförmigen
Rand. Die schräg gestellten Sicken haben die Aufgabe, der Sekundärluftströmung
einen Drall zu geben, welcher die eingeschlossene Flamme stabilisiert und den
durch die Stauscheibe gebildeten Drall der Primärluft unterstützt. Eine
nachgeschaltete Einschnürung des Konusses verhindert schließlich das Auflösen
des entstandenen Dralls und sorgt für gute Verbrennungsergebnisse mit einer
Reduzierung der NOx -Bildung.
Es soll ein Ölbrenner geschaffen werden, der infolge einer starken Drallbildung und
-erhaltung eine äußerst schadstoffarme Verbrennung ergibt. Dabei sollen
insbesondere die NOx -Werte über das bisher übliche Maß hinaus reduziert werden.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung besitzt die im Kennzeichen des
Patentanspruches 1 genannten Merkmale.
Durch die vielen Leitschaufeln mit einem Anstellwinkel von mindestens 45° entsteht
eine Aufteilung des Sekundärluftstromes in viele einzelne Drallstrahlen. Dabei bilden
jeweils zwei benachbarte Leitschaufeln mit dem zylinderförmigen Rand der
Stauscheibe bzw. dem Innenzylinder und dem Ausmündungskonus
des Brennerrohres Drallkanäle, die sich zur Ausmündung hin injektorartig verjüngen.
In diesen Kanälen wird ein geringer statischer Druck in einen hohen dynamischen
Druck umgewandelt. Diese Druckerhöhung führt in Verbindung mit der starken
Drallkomponenten zu einer starken Beschleunigung des Sekundärluftstromes.
Die Integration verschiedener Einzelfunktionen in der Mischvorrichtung, nämlich die
Drallbildung, die Erzeugung klar begrenzter Drallstrahlen und die
Luftbeschleunigung infolge der Verjüngung der Kanäle führt zu einer
Homogenisierung der Sekundärluft und zu guten strömungstechnischen
Wirkungsgraden. Das hat unter Einhaltung der gesamten geometrischen Parameter
zur Folge, daß bei der Verbrennung die NOx-Werte wesentlich reduziert werden.
Für die Funktion ist eine größere Anzahl an Leitschaufeln und ein starker
Anstellwinkel erforderlich. Mehr als sechs, vorzugsweise 12 bis 24, Leitschaufeln mit
Anstellwinkel von 45 bis 80° sind zu empfehlen. Dabei sollen die Leitschaufeln bis
zur Ausmündung des Konusses geführt sein, um die volle Wirkung zu erzielen.
Zur Vermeidung von Stoßverlusten beim Eintritt in die Kanäle sollte der
Eintrittswinkel zunächst noch gering sein. Das wird durch gekrümmte Leitschaufeln
ermöglicht, die einen Einströmwinkel von 0 bis 20° besitzen und sich dann auf den
gewünschten Anströmwinkel von mehr als 45° verändern.
Die Luftbeschleunigung wird durch die Verengung der Strömungsgassen erzielt. Der
Einströmquerschnitt sollte sich zum Ausströmquerschnitt hin mindestens halbieren.
Das ist durch die Zuordnung und Gestaltung des Innenzylinders, der Leitschaufeln
und des Konusses zu erreichen.
Die Leitschaufeln können in bekannter Weise an der Innenwand des Konusses
angeordnet sein. In diesem Fall ist der Innenzylinder, ggfs. als zylindrischer Rand
der Stauscheibe, innen einzufügen. Die Einheit aus Stauscheibe und Rand kann auf
der Brennstofflanze längsbeweglich gelagert sein.
Die Leitschaufeln können auch am Innenzylinder angeordnet sein. Sie bilden dann
einen mit dem Innenzylinder in den Konus einzufügenden Drallkegel. Dabei kann der
Innenzylinder die Brennstofflanze unter Verzicht auf eine separate Stauscheibe
direkt umgeben.
Die beigefügte Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:
Fig. 1 Einen Längsschnitt durch ein Brennerrohr mit eingebauter
Stauscheibe und Brennstofflanze,
Fig. 2 und Fig. 3 Längsschnitte durch die vordere Partie des Brennerrohres,
Fig. 4 und Fig. 5 den Schnitt A-A aus Fig. 2 bzw. B-B aus Fig. 3,
Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Brennerrohr mit eingebautem
Drallkegel und Brennstofflanze und
Fig. 7 die Ansicht des Drallkegels aus Fig. 5 von rechts.
Im Brennerrohr 1 sitzt eine Brennstofflanze 2, auf der eine Stauscheibe 3 mit
Drallschlitzen gelagert ist. Die Stauscheibe 3 besitzt einen kragenförmigen Rand zur
Ausbildung eines Innenzylinders 4. Das Brennerrohr 1 bildet einen sich
verjüngenden Ausmündungskonus 5. An dessen Innenseite sind gemäß Fig. 2 bis 5
Drallkörper in Form vieler Leitschaufeln 6 unter einem Winkel β von mehr als 45°
angeordnet. Auf der Einströmseite empfiehlt sich ein Winkel β1 von nur 0-20°, um
Stoßverlusten zu vermeiden. Durch die Leitschaufeln 6, den Konus 5 und den Rand
4 der Stauscheibe 3 sind Drallkanäle 7 gebildet, die sich zur Ausmündung hin stark
verjüngen. Das kann noch durch eine Verstärkung der Schaufelbreite verstärkt
werden, was in Fig. 2 angedeutet ist. Es empfiehlt sich, den Einströmquerschnitt A1
zum Ausströmquerschnitt A2 mindestens auf den halben Wert düsenförmig zu
verjüngen.
Eine Alternative zeigen die Fig. 6 und 7. Hier sind die Drallkörper in Form vieler
Leitschaufeln 6 am Innenzylinder 4 angeordnet, der die Brennstofflanze 2
unmittelbar umgibt. Die Einheit aus Innenzylinder 4 und Leitschaufeln 6 bildet einen
in den Konus 5 einsetzbaren Drallkegel, dessen Konfusorwirkung weit über die
Wirkung der bisher bekannten Drallkörper hinausgeht.
Die Kombination aus Dralleffekt, Strömungsaufgliederung und Luftbeschleunigung
führt zu einer erheblichen Reduzierung der NOx-Bildung.
Claims (6)
1. Mischvorrichtung für Ölbrenner in einem zur Ausmündung hin sich
konisch verjüngenden Brennerrohr mit einem eine Stauscheibe und/oder eine
Brennstofflamze umgebenden Innenzylinder und mit Drallkörpern,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens sechs als Leitschaufeln (6) gestaltete
Drallkörper unter einem Anstellwinkel (β) von mindestens 45° zwischen dem Konus
(5) und dem Innenzylinder (4) vorhanden sind, wobei der Innenzylinder (4) sich etwa
über die volle axiale Höhe der Leitschaufeln (6) erstreckt und gemeinsam mit zwei
benachbarten Leitschaufeln (6) und dem Konus (5) zur Ausmündung hin sich
verjüngende Drallkanäle (7) bildet.
2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einströmquerschnitt (A1) innerhalb der
Drallkanäle (7) zum Ausströmquerschnitt (A2) hin mindestens halbiert.
3. Mischvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise 12-24 Leitschaufeln (6) unter einem
Anstellwinkel (β) von 45-80° vorhanden und bis zur Ausmündung des Konusses (5)
geführt sind.
4. Mischvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (6) an der Einmündung einen
Anstellwinkel (β1) von 0-20° besitzen und daß sich dieser Winkel infolge einer
Schaufelkrümmung auf den Anstellwinkel (β) von 45-80° vergrößert.
5. Mischvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (6) an der Innenwand des Konusses
(5) angeordnet sind.
6. Mischvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (6) an der Außenwand des
Innenzylinders (4) angeordnet sind und mit diesem einen in den Konus (5)
eingefügten Drallkegel bildet.
Priority Applications (4)
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8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8381 | Inventor (new situation) |
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