DE4134651C3 - Mischvorrichtung für einen Ölbrenner in einem zur Ausmündung hin sich konisch verjüngenden, Verbrennungsluft führenden Brennerrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung für ei­ nen Ölbrenner nach dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.

Eine Mischvorrichtung dieser Art ist der DE 39 37 925 A1 zu entnehmen. Dabei besitzt das Brenner­ rohr einen stromab sich verengenden Ausmündungs- Konus mit vier bis sechs Sicken in einem Anstellwinkel von 15 bis 45°. Am Eingang des Konus sitzt eine Stau­ scheibe mit radialen Schlitzen und einem zylinderförmi­ gen Rand. Die schräg gestellten Sicken haben die Auf­ gabe, der Sekundärluftströmung einen Drall zu geben, welcher die eingeschlossene Flamme stabilisiert und den durch die Stauscheibe gebildeten Drall der Primär­ luft unterstützt. Eine nachgeschaltete Einschnürung des Konus verhindert schließlich das Auflösen des entstan­ denen Dralls und sorgt für gute Verbrennungsergebnis­ se mit einer Reduzierung der NO_x-Bildung.

Aus der DE 26 23 759 A1 geht außerdem ein Ölbren­ ner hervor, der innerhalb des Brennerrohres einen auf der Brennstofflanze befestigten topfförmigen Hohlkör­ per besitzt. Am Außenumfang des Hohlkörpers sind Leitschaufeln angesetzt, welche eine Aufgliederung in einzelne Kanäle bewirken und als Drallgeber für Ver­ brennungsluft dienen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gat­ tungsgemäßen Mischvorrichtung für einen Ölbrenner, die eine äußerst schadstoffarme Verbrennung mit wei­ ter reduzierten NO_x-Werten gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird dies durch die im Kennzei­ chen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale er­ reicht.

Bei dieser Ausbildung entsteht eine Aufteilung des Sekundärluftstromes in viele einzelne Drallstrahlen an den von jeweils zwei benachbarten Leitschaufeln mit dem Innenzylinder und dem Ausmündungskonus des Brennerrohres gebildeten Drallkanälen, die sich zur Ausmündung hin injektorartig verjüngen. In diesen Ka­ nälen wird ein geringer statischer Druck in einen hohen dynamischen Druck umgewandelt. Diese Drückerhö­ hung führt zu einer starken Beschleunigung des Sekun­ därluftstromes, der durch den Leitschaufel-Anstellwin­ kel von mindestens 45° mit einer starken Drallkompo­ nente versehen ist.

Die Drallbildung, die Erzeugung klar begrenzter Drallstrahlen durch lange Luftführungen und die Luft­ beschleunigung infolge der Verjüngung der Kanäle führt zu einer Homogenisierung der Sekundärluftströ­ mung. Das hat zur Folge, daß bei der Verbrennung die NO_x-Werte wesentlich reduziert werden.

Eine günstige Luftbeschleunigung wird durch die Verengung der Strömungsgassen gemäß dem letzten Merkmal des Patentanspruchs 1 er­ zielt. Das ist durch die Zuordnung und Gestaltung des Innenzylinders, der Leitschaufeln und des Konus zu er­ reichen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach Anspruch 2 ist eine große Anzahl an Leitschau­ feln und ein starker Anstellwinkel zu empfehlen, wobei die Leitschaufeln bis zur Ausmündung des Konus ge­ führt sein sollen, um die volle Wirkung zu erzielen.

Zur Vermeidung von Stoßverlusten beim Eintritt der Sekundärluft in die Drallkanäle sollte der Anstellwinkel am Einlaß zunächst noch gering sein. Das wird durch gekrümmte Leitschaufeln gemäß Anspruch 3 ermög­ licht.

Bei Ausbildung der Leitschaufeln entsprechend An­ spruch 4 bilden diese einen mit dem Innenzylinder in den Konus einzufügenden Drallkörper, der die Brenn­ stofflanze direkt umgibt.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung dar. Es zeigt:

Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine Mischvorrich­ tung mit Brennerrohr, eingebauter Stauscheibe und Brennstofflanze,

Fig. 2 und Fig. 3 Längsschnitte durch die vordere Par­ tie 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 eine abgewandelte Mischvorrichtung mit eingebautem Drallkörper und Brennstofflanze und

Fig. 7 die Ansicht des Drallkörpers aus Fig. 5 von rechts.

Im Brennerrohr 1 sitzt eine Brennstofflanze 2, auf der eine Stauscheibe 3 mit Drallschlitzen längsbeweglich gelagert ist. Die Stauscheibe 3 besitzt einen kragenför­ migen Rand zur Ausbildung eines Innenzylinders 4. Das Brennerrohr 1 bildet einen sich verjüngenden Ausmün­ dungskonus 5. An dessen Innenseite sind gemäß Fig. 2 bis 5 drallerzeugende Leitschaufeln 6 unter einem An­ stellwinkel β von mehr als 45° angeordnet. Auf der Ein­ strömseite empfiehlt sich ein Winkel β1 von nur 0-20°, um Stoßverluste zu vermeiden. Durch die Leitschaufeln 6, den Konus 5 und den Rand 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 ange­ deutet ist. Es empfiehlt sich, den Einströmquerschnitt A1 zum Ausströmquerschnitt A2 mindestens auf den hal­ ben Wert düsenförmig zu verjüngen.

Eine Alternative zeigen die Fig. 6 und 7. Hier sind die 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 Drallkörper.

Die Kombination aus Dralleffekt, Strömungsaufglie­ derung und Luftbeschleunigung führt zu einer erhebli­ chen Reduzierung der NO_x-Bildung.

Claims (4)

1. Mischvorrichtung für einen Ölbrenner in einem zur Ausmündung hin sich konisch verjüngenden, Verbrennungsluft führenden Brennerrohr (1), mit einem eine Stauscheibe (3) und eine Brennstofflan­ ze (2) umgebenden Innenzylinder (4) und mit an Drallkanäle (7) angrenzenden Leitkörpern, die un­ ter einem Anstellwinkel (β) zwischen dem Konus (5) des Brennerrohres (1) und dem Innenzylinder (4) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens sechs als Leitschaufeln (6) gestalteten Leitkörpern mit einem Anstellwinkel (β) von min­ destens 45° der Innenzylinder (4) sich etwa über die volle axiale Höhe der Leitschaufeln (6) erstreckt und die Drallkanäle (7) sich zur Ausmündung hin derart verjüngen, daß sich der Strömungsquerschnitt innerhalb der Drallkanäle (7) vom Einlaß (bei A1) zur Ausmündung (bei A2) hin mindestens halbiert.

2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 12-24 Leitschaufeln (6) unter einem Anstellwinkel (β) von 45-80° vor­ handen und bis zur Ausmündung des Konus (5) geführt sind.

3. Mischvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (6) am Einlaß einen Anstellwinkel (β1) von 0-20° be­ sitzen und daß sich dieser Winkel infolge einer Schaufelkrümmung auf den Anstellwinkel (β) von 45-80° vergrößert.

4. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei Verzicht auf die Stauscheibe die Leitschaufeln (6) an der Außenwandung des In­ nenzylinders (4) angeordnet sind und mit diesem einen in den Konus (5) einfügbaren Drallkörper bilden (Fig. 6, 7).