DE4201060A1

DE4201060A1 - Burner for liquid fuel - has rearward combustion chamber limited by diaphragm with central aperture fed with fuel together with air

Info

Publication number: DE4201060A1
Application number: DE19924201060
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Ing Lux; Andreas Dipl Ing Kandler; Ralf Dipl Ing Gieseler; Adalbert Dipl Ing Rizzetti
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1992-01-17
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2012-01-18
Also published as: DE4201060C2; CH687642A5

Abstract

The combustion chamber (3) on the peripheral side is limited by a flame tube connecting to the diaphragm, to which fuel, together with prim. air is fed via the central diaphragm aperture (7). Sec. air issues into the flame tube via at least on inlet (10) downstream from the diaphragm (2) in the area of the surrounding flame tube walling for mixing to form a flame jet. The sec. air flow in the area of the surrounding walling of the flame tube issues in equal distribution on the periphery of the flame tube (1). A ring-shaped all-round secondary air inlet is provided. USE/ADVANTAGE - A soot-free burner for liq. fuel with low emission of harmful material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbrennungssystem, insbe sondere für flüssige Brennstoffe, mit einem rückwärtig durch eine Blende mit zentraler Blendenöffnung begrenzten Brennraum, der mit Brennstoff und Luft in Form von über eine zentrale Blendenöffnung zugeführter Primärluft und Sekundärluft beaufschlagbar ist.The invention relates to a combustion system, in particular especially for liquid fuels, with a rear limited by a panel with a central aperture Combustion chamber with fuel and air in the form of over a central aperture opening of primary air and Secondary air can be acted upon.

Bei den bekannten Anordnungen dieser Art (Technische Rundschau Sulzer 2/1990, S. 33) befinden sich die in ra dialer Richtung gestaffelten Zugänge für Primärluft und Sekundärluft praktisch in einer Ebene, die von einer stromabwärts hiervon endenden Brennstofflanze durchsetzt wird. Bei dieser bekannten Anordnung wird demnach die ge samte Verbrennungsluft mit dem aus der Brennstofflanze austretenden Brennstoff vermischt und in der Mischzone aufgeheizt. Dies kann zu einer unzureichenden Vergasung führen. Zudem sind hier infolge der Zuführung der gesam ten Verbrennungsluft im Bereich einer Radialebene entlang des Ausbrandweges hohe Wärmestromdichten und Flammtempe raturen zu befürchten, was zu einer relativ hohen NO_x- Emission führen kann.In the known arrangements of this type (Technische Rundschau Sulzer 2/1990, p. 33), the staggered accesses for primary air and secondary air are practically in one plane, which is penetrated by a fuel lance ending downstream thereof. In this known arrangement, the entire combustion air is accordingly mixed with the fuel emerging from the fuel lance and heated in the mixing zone. This can lead to insufficient gasification. In addition, due to the supply of the entire combustion air in the area of a radial plane along the burnout path, high heat flow densities and flame temperatures are to be feared, which can lead to a relatively high NO _x emission.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegen den Erfindung, bei einem Brenner gattungsgemäßer Art eine vergleichsweise geringe Schadstoffemission bei hohem, feuerungstechnischem Wirkungsgrad und rußfreier Verbren nung zu gewährleisten.Based on this, it is therefore the task of the present the invention, a burner of the generic type comparatively low pollutant emissions with high, firing efficiency and soot-free burning guarantee.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Brennraum umfangsseitig von einem an die Blende anschließenden Flammrohr begrenzt ist, dem der Brennstoff zusammen mit der Primärluft über die zentrale Blendenöff nung zuführbar ist, und daß die Sekundärluft über wenig stens einen stromabwärts von der Blende im Bereich der umlaufenden Flammrohrwandung angeordneten Sekundärluft eingang in das Flammrohr einmündet und dem dort sich aus bildenden Flammenstrahl beimischbar ist.This object is achieved in that the combustion chamber on the circumference from one to the panel subsequent flame tube is limited to which the fuel together with the primary air via the central aperture voltage can be supplied, and that the secondary air has little least one downstream of the orifice in the area of the secondary air arranged around the flame tube wall entrance opens into the flame tube and exits there forming flame beam is admixable.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Flammrohr unterstützt die Vergasung des Brennstoffs. Dies wird durch die intensive Vermischung des Brennstoffs mit der zusammen mit dem Brennstoff über die zentrale Blendenöffnung eingeführten Primärluft und spätere Beimischung der Sekundärluft noch verstärkt. Die gezielte Zuführung der Sekundärluft an einem bestimmten Ort im Flammrohr ergibt in vorteilhafter Weise eine Vermischung eines Teils der Verbrennungsluft mit einem Gemisch aus verbranntem bzw. teilverbranntem Brennstoff, Rauchgas und Primärluft. Zudem führt der Sekundärluftstrom zu einer Senkung der Flammentemperatur durch kleinere Wärmestromdichten entlang des Ausbrandweges sowie zu einer Kühlung des Flammrohrs, so daß bezüglich der thermischen Belastung des Flammrohrs enge Grenzen eingehalten werden können. Insgesamt lassen sich daher eine optimale Verbrennung mit einer Minimierung der Schadstoffemissionen und Rußfreiheit des Abgases und damit insgesamt ein verbesserter, feuerungstechnischer Wirkungsgrad erreichen.The flame tube used according to the invention supports the Gasification of the fuel. This is due to the intense Mixing the fuel with that together with the Fuel introduced through the central aperture Primary air and later addition of secondary air reinforced. The targeted supply of secondary air a certain location in the flame tube results in advantageous Way a mixture of part of the combustion air with a mixture of burned or partially burned Fuel, flue gas and primary air. In addition, the Secondary air flow to lower the flame temperature due to smaller heat flow densities along the Burnout path and for cooling the flame tube, see above that regarding the thermal load on the flame tube narrow limits can be met. All in all optimal combustion with a Minimization of pollutant emissions and zero soot Exhaust gas and thus an improved overall achieve firing efficiency.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildun gen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprü chen angegeben. So kann der Sekundärluftstrom zweckmäßig im Bereich der umlaufenden Flammrohrwandung in gleich mäßiger Verteilung auf den Umfang, vorzugsweise in Form einer ringförmigen Einmündung, in das Flammrohr einmün den. Diese Maßnahmen ergeben eine gleichmäßige Beauf schlagung des Flammenstrahls auf dem gesamten Umfang, wo durch örtliche Ungleichmäßigkeiten in der Verbrennung, die zu erhöhter Schadstoffproduktion führen, verhindert werden.Advantageous configurations and practical training General measures are in the subclaims Chen specified. So the secondary airflow can be useful in the area of the surrounding flame tube wall in the same moderate distribution over the circumference, preferably in the form an annular junction into the flame tube the. These measures result in an even Beauf striking the flame beam on the entire circumference where due to local irregularities in the combustion, which lead to increased pollutant production will.

Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, daß der in das Flammrohr einmündende Sekundärluftstrom zumindest eine axiale Richtungskomponente aufweist. Hier durch läßt sich in vorteilhafter Weise ein schlanker Flammenstrahl erreichen. Another useful measure can be that the secondary air flow opening into the flame tube has at least one axial directional component. Here can be slimmer in an advantageous manner Reach flame beam.

Gemäß einer weiteren, besonders zu bevorzugenden Fortbil dung der übergeordneten Maßnahmen beträgt der Abstand der Einmündung des Sekundärluftstroms in das Flammrohr vom blendenfernen Ende des Flammrohrs höchstens die Hälfte, vorzugsweise etwa ein Drittel, der Gesamtlänge des Flamm rohrs. Hierdurch wird sichergestellt, daß vom Sekundär luftstrom keinerlei Störung der Vergasung des Brennstoffs und Ausbildung des Flammstrahls ausgeht.According to another, particularly preferred Fortbil of the overriding measures is the distance between Junction of the secondary air flow into the flame tube from end of the flame tube distant from the aperture, at most half, preferably about a third of the total length of the flame pipes. This ensures that the secondary air flow no disturbance of the gasification of the fuel and formation of the flame beam goes out.

Eine weitere, vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, daß der dem Sekundärluftstrom zugeordnete Anschlußquer schnitt insgesamt höchstens das dreifache, vorzugsweise etwa 30% bis das Doppelte der Blendenöffnung beträgt. Innerhalb dieser Bemessungsregel lassen sich die Mengen verhältnisse von Primärluft und Sekundärluft einfach an die Verhältnisse des Einzelfalls anpassen.Another advantageous measure can consist in that the connection cross assigned to the secondary air flow cut a maximum of three times, preferably about 30% until double the aperture. The quantities can be specified within this dimensioning rule ratios of primary air and secondary air adjust the circumstances of the individual case.

Mit Vorteil kann das Flammrohr zumindest im Bereich der Sekundärlufteinmündung doppelwandig ausgebildet sein und einen von seiner inneren und äußeren Wand begrenzten Ringraum aufweisen, der mit Sekundärluft beaufschlagbar ist. Der Ringraum führt in vorteilhafter Weise zu einer guten Vergleichmäßigung des Sekundärluftstroms auf den gesamten Umfang. Gleichzeitig ergibt sich hierbei automa tisch die erwünschte, axiale Richtungskomponente des Se kundärluftstroms.The flame tube can advantageously at least in the area of Secondary air inlet to be double-walled and one bounded by its inner and outer walls Have annulus that can be acted upon with secondary air is. The annulus advantageously leads to a good equalization of the secondary air flow on the entire scope. At the same time, this results in automa the desired axial directional component of the Se secondary airflow.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, im Bereich der Sekundärlufteinmündung eine Leiteinrichtung, vorzugsweise in Form einer an die äußere Wand des Flammrohrs angesetz ten, trichterförmig umlaufenden Manschette, vorzusehen. Hiermit läßt sich auf einfache Weise eine radiale Ablen kung des den Flammenstrahl umfassenden Sekundärluftstroms erreichen.In some cases, it may be useful in the area of Secondary air inlet a guide device, preferably in the form of an attached to the outer wall of the flame tube th, funnel-shaped circumferential cuff. This allows radial deflection in a simple manner the secondary air flow comprising the flame jet to reach.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann die Sekundärlufteinmündung über gleichmäßig über den Um fang des Flammrohrs verteilte, vorzugsweise als axiale Bohrungen des Flammrohrs ausgebildete Kanäle mit dem An schlußquerschnitt verbunden sein. Diese Maßnahmen ergeben nicht nur eine zuverlässige Kühlung des Flammrohrs im hinteren, der Sekundärlufteinmündung vorgeordneten Be reich, sondern führen in vorteilhafter Weise auch zu einer Reduzierung der Masse des Flammrohrs. Diese Maßnahmen ermöglichen auf einfache Weise die Versorgung des Primärluftstroms und des Sekundärluftstroms durch ein und dieselbe Luftversorgungseinrichtung.In further training the higher-level measures can the secondary air inlet over evenly over the um Start of the flame tube distributed, preferably as an axial Bores of the flame tube formed channels with the on final cross-section. These measures result not only reliable cooling of the flame tube in the rear, upstream of the secondary air inlet rich, but also advantageously lead to a reduction in the mass of the flame tube. These Measures enable care to be provided in a simple manner of the primary air flow and the secondary air flow through a and the same air supply device.

Zweckmäßig kann das Flammrohr zumindest im Bereich der Kanäle als eine gewellte Außenkontur aufweisendes Profil rohr mit im Bereich der Wellenberge vorgesehenen Kanälen ausgebildet sein. Diese Maßnahme ergibt eine besonders massearme Ausführung des Flammrohrs.The flame tube can expediently at least in the region of the Channels as a profile with a corrugated outer contour Pipe with channels provided in the area of the wave crests be trained. This measure results in a special one Low-mass version of the flame tube.

Eine weitere, besonders zu bevorzugende Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß das Flammrohr gleichmäßig am Umfang verteilte, mit den Sekun därluft-Kanälen unverschnittene Radialausnehmungen auf weist. Diese Maßnahmen ermöglichen eine Rezirkulation von Rauchgasen in das Flammrohr, wodurch die Schadstoffproduktion weiter vermindert werden kann. Another, particularly preferred embodiment of the overriding measures can consist of the fact that Flame tube evenly distributed around the circumference, with the seconds därluft channels uncut radial recesses points. These measures enable recirculation of Flue gases in the flame tube, causing the Pollutant production can be further reduced.

In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der übergeordne ten Maßnahmen kann mehr als ein Sekundärluftstrom vorge sehen sein. Hierdurch ergeben sich besonders feine Anpas sungsmöglichkeiten an die Bedürfnisse des Einzelfalls.In a further, advantageous embodiment of the parent Measures can precede more than one secondary air flow to be seen. This results in particularly fine adjustments possible solutions to the needs of the individual case.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einiger Ausführungs beispiele anhand der Zeichnung in Verbindung mit den restlichen Unteransprüchen.Further advantageous configurations and expedient There are further training courses for the higher-level measures from the following description of some execution examples using the drawing in conjunction with the remaining subclaims.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungs gemäßen Brenner mit zweiteiligem Flammrohr, Fig. 1 shows a partial longitudinal section through a burner according to the Invention with a two flame tube,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II/II in Fig. 1, Fig. 2 shows a section along line II / II in FIG. 1,

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungs gemäßen Brenner mit massivem Flammrohr, Fig. 3 is a partial longitudinal section through a burner according to the Invention with solid flame tube,

Fig. 4 eine Stirnansicht der Anordnung gemäß Fig. 3, Fig. 4 is an end view of the arrangement according to FIG. 3,

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch eine Variation zu Fig. 3 und Fig. 5 is a partial longitudinal section through a variation to Fig. 3 and

Fig. 6 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner mit voneinander unabhängigen Luftquel len für Primärluft und Sekundärluft. Fig. 6 is a partial section through a burner according to the invention with independent Luftquel len for primary air and secondary air.

Der den Fig. 1 und 2 zugrundeliegende Brenner besitzt einen umfangsseitig von einem Flammrohr 1 und rückwärtig von einer an das Flammrohr 1 angesetzten Blende 2 be grenzten Brennraum 3. Dieser ist durch die Blende 2 von einem Stauraum 4 abgesetzt, der sich in einem das Flamm rohr 1 tragenden Stützrohr 5 befindet. Der Stauraum 4 wird durch ein Gebläse 6 mit Luft beaufschlagt.The Figs. 1 and 2 underlying burner has a circumferentially be of a flame tube 1 and rearwardly from an attached to the flame tube 1 aperture 2 excluded combustion chamber 3. This is offset by the panel 2 from a storage space 4 which is located in a flame tube 1 supporting tube 5 . The storage space 4 is supplied with air by a blower 6 .

Die Blende 2 ist mit einer zentralen Blendenöffnung 7 versehen, über die ein Primärluftstrom aus dem Stauraum 4 in den Brennraum 3 einströmen kann. Zur Beaufschlagung des Brennraums 3 mit Brennstoff ist eine der Blende 2 vorgeordnete, im Stauraum 4 koaxial zur Blendenöffnung 7 angeordnete Einspritzdüse 8 vorgesehen, die durch eine etwa aus einem Öltank gespeisten Brennstoffpumpe 9 mit Brennstoff beaufschlagbar ist. Die Einspritzdüse 8 kann als Druckzerstäuberdüse ausgebildet sein, die so dimen sioniert ist, daß der hiervon erzeugte Sprühkegel über die Blendenöffnung 7 in den Brennraum 3 eintreten kann, ohne auf die Blende 2 aufzutreffen.The diaphragm 2 is provided with a central diaphragm opening 7 , through which a primary air stream can flow from the storage space 4 into the combustion chamber 3 . To act upon the combustion chamber 3 with fuel, an injector 8 is arranged upstream of the orifice 2 and arranged in the storage space 4 coaxially to the orifice opening 7 and can be acted upon with fuel by a fuel pump 9 fed approximately from an oil tank. The injection nozzle 8 can be designed as a pressure atomizer nozzle, which is dimensioned such that the spray cone generated thereby can enter the combustion chamber 3 via the orifice opening 7 without hitting the orifice 2 .

Der Primärluftstrom und der in diesen eingespritzte Brenn stoff werden im hinteren Bereich des Flammrohrs 1 unter gleichzeitiger Vergasung des Brennstoffs intensiv ver mischt. Dieses Gemisch speist einen im vorderen Bereich des Flammrohrs 1 sich ausbildenden Flammenstrahl, dem im vorderen Bereich des Flammrohrs ein radial äußerer Sekun därluftstrom beigemischt wird. Hierzu ist im Bereich der umlaufenden Flammrohrwandung eine gleichmäßig auf den Um fang verteilte Sekundärlufteinmündung 10 vorgesehen, die mit einem zusätzlich zur Blendenöffnung 7 vorgesehenen, mit Luft beaufschlagbaren Anschlußquerschnitt, hier in Form von am äußeren Umfang der Blende 2 vorgesehenen Aus nehmungen 11 kommuniziert. Die über die Sekundärluftein mündung 10 in den Brennraum 3 eingeführte Sekundärluft wird hier demnach ebenfalls aus dem Stauraum 4 entnommen. Das Gebläse 6 ist dementsprechend so dimensioniert, daß es die gesamte, benötigte Verbrennungsluft bereitstellen kann.The primary air flow and the fuel injected into it are mixed ver in the rear of the flame tube 1 with simultaneous gasification of the fuel. This mixture feeds a flame jet forming in the front area of the flame tube 1 , to which a radially outer secondary air flow is mixed in the front area of the flame tube. For this purpose, in the area of the circumferential flame tube wall, an evenly distributed around the secondary air inlet 10 is provided, which communicates with an opening 7 , which can be acted upon by air and has a cross-section, here in the form of the recesses 2 provided on the outer circumference of recesses 11 . The secondary air introduced into the combustion chamber 3 via the secondary air inlet 10 is accordingly also removed from the storage space 4 here. The fan 6 is accordingly dimensioned so that it can provide all the combustion air required.

Das Flammrohr 1 ist im dargestellten Beispiel auf seiner ganzen Länge doppelwandig ausgebildet und besteht aus einer die äußere Flammrohrwandung 1a bildenden Muffe, die unter Zwischenschaltung einer Dichtung 12 an das Stütz rohr 5 angeflanscht ist, und einem die innere Flammrohr wandung 1b bildenden, an der Blende 2, die am Flansch der äußeren Flammrohrwandung 1a anliegt, befestigten Kragen. Der Innendurchmesser der äußeren Flammrohrwandung 1a ist größer als der Außendurchmesser der koaxial angeordneten, inneren Flammrohrwandung 1b, so daß sich ein umlaufender Ringraum 13 ergibt, dessen vorderes Ende die als Ring spalt ausgebildete Sekundärlufteinmündung 10 bildet. Die se ist durch den Ringraum 13 mit dem durch die Ausnehmun gen 11 gebildeten Anschlußquerschnitt verbunden. Diese können als auf einem Teilkreis mit dem mittleren Durch messer des Ringraums 13 entsprechendem Durchmesser ange ordnete Bohrungen der Blende 2 ausgebildet sein. Im dar gestellten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 11 als Randausnehmungen der Blende 2 ausgebildet. Diese liegt dementsprechend, wie am besten aus Fig. 2 erkenn bar ist, lediglich mit die Randausnehmungen 11 begrenzen den, in radialer Richtung bis zur Flammrohrwandung 1b reichenden Laschen 14 am Flansch der äußeren Flammrohr wandung 1a an.The flame tube 1 is double-walled in its illustrated example over its entire length and consists of a sleeve forming the outer flame tube wall 1 a, which is flanged to the support tube 5 with the interposition of a seal 12 , and one forming the inner flame tube wall 1 b the panel 2 , which abuts the flange of the outer flame tube wall 1 a, attached collar. The inner diameter of the outer flame tube wall 1 a is larger than the outer diameter of the coaxially arranged inner flame tube wall 1 b, so that there is a circumferential annular space 13 , the front end of which forms the secondary air inlet 10 formed as an annular gap. This is connected through the annular space 13 to the connection cross section formed by the recesses 11 . These can be designed as on a pitch circle with the mean diameter of the annular space 13 corresponding diameter arranged holes of the aperture 2 . In the illustrated embodiment, the recesses 11 are formed as edge recesses of the diaphragm 2 . This is, accordingly, as recognizable best in FIG. 2 bar, with the peripheral recesses 11 limit only the one wall in the radial direction until the flame tube 1 b reaching tabs 14 on the flange of the outer liner 1 a on.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Ringraum 13, wie oben schon erwähnt, durch die blendenseitigen Ausnehmungen 11 mit dem Stauraum 4 verbunden, in welchem Luft mit geeignetem Druck ansteht. Die Aufteilung zwi schen Primärluft und Sekundärluft entspricht dementspre chend dem Flächenverhältnis der zentralen Blendenöffnung 7 und der den Sekundärluftanschluß bildenden Gesamtfläche der Ausnehmungen 11. Durch Versuche wurde folgende Bemes sungsregel ermittelt:In the exemplary embodiment shown, the annular space 13 is , as already mentioned above, connected to the storage space 4 through the aperture-side recesses 11 , in which air is present at a suitable pressure. The division between primary air and secondary air accordingly corresponds to the area ratio of the central aperture 7 and the total area of the recesses 11 forming the secondary air connection. The following design rule was determined by tests:

0 < Gesamtfläche des Anschlußquerschnitts zu Fläche der zentralen Blendenöffnung 7 < = 3.0 <total area of the connection cross-section to area of the central aperture 7 <= 3.

Im dargestellten Beispiel verhält sich die Gesamtfläche der Ausnehmungen 11 zur Fläche der zentralen Blendenöff nung 7 wie 2:1. In der Regel genügt es, innerhalb der ge nannten Bemessungsregel ein für den Einzelfall passendes Verhältnis auszuwählen. Es wäre aber auch denkbar, eine Einstellbarkeit vorzusehen, beispielsweise durch Verände rung der Größe der Ausnehmungen 11 mittels eines geeigne ten Schiebers etc.In the example shown, the total area of the recesses 11 to the area of the central aperture 7 is 2: 1. As a rule, it is sufficient to select a suitable ratio for the individual case within the specified dimensioning rule. But it would also be conceivable to provide adjustability, for example by changing the size of the recesses 11 by means of a suitable slide, etc.

Die innere Flammrohrwandung 1b ist am vorderen Ende ge genüber der äußeren Flammrohrwandung 1a verkürzt, wodurch sich im Bereich des vorderen Flammrohrendes ein stufen förmiger Absatz ergibt, der die Sekundärlufteinmündung 10 enthält, deren Ebene sich dementsprechend in einer Ra dialebene befindet, so daß sich eine axiale Richtung des Sekundärluftstroms ergibt. Sofern eine Ablenkung in ra dialer Richtung erwünscht sein sollte, kann im Bereich der Sekundärlufteinmündung 10 eine etwa durch eine an die äußere Flammrohrwandung 1a angesetzte, trichterförmig um laufende Manschette etc. gebildete Leiteinrichtung vorge sehen sein. Die über die Sekundärlufteinmündung 10 in den Brennraum 3 eingeführte Sekundärluft soll die Gemischbil dung und Rezirkulation von Verbrennungsprodukten in die Mischzone nicht verhindern und den Flammenstrahl strecken. Die Sekundärlufteinmündung 10 befindet sich dementsprechend in der vorderen Hälfte des Flammrohrs 1. Bei Versuchen wurde für den Abstand l der Sekundärluft einmündung 10 vom vorderen, blendenfernen Ende des Flamm rohrs 1 in Bezug auf die Gesamtlänge L des Flammrohrs 1 folgende Bemessungsregel ermittelt:The inner flame tube wall 1 b is shortened at the front end compared to the outer flame tube wall 1 a, resulting in a step-shaped paragraph in the area of the front flame tube end, which contains the secondary air inlet 10 , the level of which is accordingly in a Ra dialplane, so that gives an axial direction of the secondary air flow. Where a deflection is to be desired in ra dialer direction in the area of the secondary air junction 10 can be easily see a on the outer flame tube 1 a scheduled, funnel-shaped to guide ongoing cuff etc. formed as by a. The secondary air introduced into the combustion chamber 3 via the secondary air inlet 10 is not intended to prevent the mixture formation and recirculation of combustion products into the mixing zone and to stretch the flame jet. The secondary air inlet 10 is accordingly in the front half of the flame tube 1 . In experiments, the following dimensioning rule was determined for the distance l of the secondary air orifice 10 from the front end of the flame tube 1 , which is remote from the orifice, in relation to the total length L of the flame tube 1 :

l/L < = 0,5.l / L <= 0.5.

Im dargestellten Beispiel beträgt dieses Verhältnis ein Drittel, womit in den meisten Fällen gute Ergebnisse er zielbar sind.In the example shown, this ratio is one Third, which in most cases gives good results are targetable.

Die obigen Bemessungsregeln bezüglich der Flächenverhält nisse und des Abstands l gelten auch für die nachstehend beschriebenen Anordnungen, deren grundsätzlicher Aufbau und Wirkungsweise mit der Anordnung gemäß Fig. 1 und 2 übereinstimmt. In der nachstehenden Beschreibung werden dementsprechend in erster Linie die Unterschiede beschrieben, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen Verwendung finden. The above design rules with regard to the area ratios and the distance l also apply to the arrangements described below, the basic structure and mode of operation of which corresponds to the arrangement according to FIGS. 1 and 2. Accordingly, the differences are primarily described in the following description, the same reference numerals being used for the same parts.

Die Anordnung gemäß Fig. 3 und 4 bzw. 5 ermöglicht nicht nur eine Rezirkulation von Verbrennungs- und Halbverbrennungsprodukten innerhalb des Brennraums 3, sondern auch eine Rezirkulation von Verbrennungsprodukten von außerhalb des Flammrohrs 1 in den Brennraum 3. Hierzu sind im Bereich der Flammrohrwandung radiale Einströmöffnungen 15 vorgesehen. Diese sind stromaufwärts von der hier ebenfalls im Bereich eines inneren Absatzes der Flammrohrwandung vorgesehenen Sekundärlufteinmündung 10 positioniert. Im dargestellten Beispiel befinden sich die Einströmöffnungen 15 im vorderen Bereich der hinteren Hälfte des Flammrohrs 1.The arrangement according to FIGS. 3 and 4 or 5 enables not only a recirculation of combustion and semi-combustion products within the combustion chamber 3 , but also a recirculation of combustion products from outside the flame tube 1 into the combustion chamber 3 . For this purpose, radial inflow openings 15 are provided in the area of the flame tube wall. These are positioned upstream of the secondary air inlet 10 , which is also provided here in the region of an inner shoulder of the flame tube wall. In the example shown, the inflow openings 15 are located in the front region of the rear half of the flame tube 1 .

Zur Erleichterung der Herstellung der Einströmöffnungen 5 ist das Flammrohr 1 in Fig. 5 ganz und in den Fig. 3, 4 in seinem hinteren Bereich massiv ausgeführt. Der vordere, die Sekundärlufteinmündung enthaltende Bereich ist in Fig. 3, 4 doppelwandig ausgebildet, indem an den massiven, hinteren Bereich des Flammrohrs 1 die äußere und innere Flammrohrwandung 1a, 1b bildende Krägen angesetzt sind, wobei der äußere Kragen den inneren Kragen zur Bildung der die Sekundärlufteinmündung 10 enthaltenden Stufe nach vorne überragt. Der zwischen der äußeren und inneren Flammrohrwandung 1a, 1b ausgebildete Ringraum 13 erstreckt sich hier nicht über die ganze Flammrohrlänge, sondern nur über den der Sekun därlufteinmündung 10 benachbarten Bereich. Dieser Ring raum 13 wird durch den massiven Bereich des Flammrohrs 1 durchgreifende, axiale Bohrungen 16 mit Luft beauf schlagt. Die Bohrungen 16 sind, wie am besten aus Fig. 4 erkennbar ist, umfangsseitig voneinander beabstandet, so daß die radialen Einströmöffnungen 15 ohne Verschneidung mit den Bohrungen 16 zwischen diesen vorgesehen sein können.To facilitate the production of the inflow openings 5 , the flame tube 1 in FIG. 5 is made entirely and in FIGS. 3, 4 in its rear region is solid. The front area containing the secondary air opening is double-walled in FIGS. 3, 4 by attaching the outer and inner flame tube walls 1 a, 1 b to the solid, rear area of the flame tube 1 , the outer collar being the inner collar Formation of the stage containing the secondary air inlet 10 protrudes forward. The between the outer and inner flame tube wall 1 a, 1 b formed annular space 13 does not extend over the entire length of the flame tube, but only over the area adjacent to the secondary air inlet 10 . This annular space 13 is struck through the massive area of the flame tube 1 penetrating, axial bores 16 with air. As can best be seen from FIG. 4, the bores 16 are spaced apart from one another on the circumferential side, so that the radial inflow openings 15 can be provided between the bores 16 without intersection with them.

Die Bohrungen 16 ergeben bereits eine erhebliche Reduzie rung der Masse des massiven Flammrohrbereichs. Um hier eine weitere Massereduzierung zu erreichen, kann das Flammrohr 1, wie am besten aus Fig. 4 erkennbar ist, in seinem hinteren Bereich als eine gewellte Außenkontur aufweisendes Profilrohr ausgebildet sein. Die Bohrungen 16 können dabei im Bereich der Wellenberge 17, die radia len Einströmöffnungen 15 im Bereich der Wellentäler 18 angeordnet sein, die an ihrem vorderen und hinteren Ende durch radiale Stirnwände begrenzt sind, wie in Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist.The bores 16 already result in a considerable reduction in the mass of the massive flame tube region. In order to achieve a further reduction in mass here, the flame tube 1 , as can best be seen from FIG. 4, can be designed in its rear region as a profiled tube having a corrugated outer contour. The bores 16 can be arranged in the area of the wave crests 17 , the radia len inflow openings 15 in the area of the wave troughs 18 , which are delimited at their front and rear ends by radial end walls, as indicated by dashed lines in FIG. 3.

Selbstverständlich wäre es auch denkbar, bei der Ausführung der Fig. 3, 4 das Flammrohr 1 bis zur Sekundärlufteinmündung 10 massiv auszuführen und die Bohrungen 16 bis zu der die Sekundärlufteinmündung 10 enthaltenden Stufe oder Stirnseite des Flammrohrs 1 durchzuziehen. Auch ohne den Ringraum 13 ergäbe sich in folge der gleichmäßigen Umfangsverteilung der Bohrungen 16 eine auf den Umfang des Flammrohrs 1 gleichmäßig ver teilte Sekundärluftströmung. Der der Sekundärlufteinmün dung 10 vorgeordnete Ringraum 13, in den die Bohrungen 16 einmünden, ergibt jedoch trotz der umfangsseitigen Di stanz der Bohrungen 16 eine weitestgehende, umfangsseiti ge Vergleichmäßigung, so daß eine umfangsseitig geschlos sene, glockenförmige Sekundärluftströmung erreicht wird. Of course, it would also be conceivable in the embodiment of FIGS. 3, 4 to make the flame tube 1 massive up to the secondary air inlet 10 and to drill through the bores 16 up to the step or end face of the flame tube 1 containing the secondary air outlet 10 . Even without the annular space 13 would result in the uniform circumferential distribution of the bores 16 on the circumference of the flame tube 1 evenly divided secondary air flow. The 10 secondary annulus 13 , into which the holes 16 open, results in spite of the circumferential Di punch of the holes 16 , however, as far as possible largely, evenly, so that a circumferentially closed, bell-shaped secondary air flow is achieved.

In Fig. 3 ist im Bereich der hier in einer Radialebene sich befindenden Sekundärlufteinmündung 10 eine Leiteinrichtung 19 zur Bewerkstelligung einer radialen Ablenkung der in axialer Richtung aus der Sekundärluft einmündung 10 austretenden Sekundärluft vorgesehen. Die Leiteinrichtung 19 ist als an die äußere Flammrohrwandung 1a angesetzte, trichterförmig umlaufende Manschette aus gebildet. Der Trichterwinkel beträgt im dargestellten Beispiel 30°. Im Einzelfall können auch andere Trichter winkel im Bereich von 0° bis 180° vorgesehen sein.In Fig. 3 in the region of the here in a radial plane that are available secondary air junction 10 a guide device 19 is provided for effecting a radial deflection of the junction in an axial direction from the secondary air 10 exiting secondary air. The guide device 19 is formed as a funnel-shaped circumferential sleeve attached to the outer flame tube wall 1 a. The funnel angle is 30 ° in the example shown. In individual cases, other funnel angles in the range from 0 ° to 180 ° can also be provided.

Der hintere, massive Bereich des Flammrohrs 1 ist an das Stützrohr 5 angeflanscht. Die am Flansch des Stützrohrs 1 unter Zwischenschaltung des Dichtrings 12 anliegende Blende 2 und der zwischengeschaltete Dichtring 12 sind mit mit den flammrohrseitigen Bohrungen 16 fluchtenden Bohrungen 20 versehen. Auch hier wird dementsprechend die Sekundärluft wie die Primärluft aus dem Stauraum 4 ent nommen. Die Gesamtquerschnittsfläche der Bohrungen 20 er gibt dabei den der Sekundärluft zugeordneten Anschluß querschnitt, für den, wie schon erwähnt, die im Zusammen hang mit den Fig. 1 und 2 angegebene Bemessungsregel gilt. Dasselbe gilt für den Abstand l bezüglich der Ge samtflammrohrlänge L.The rear, massive area of the flame tube 1 is flanged to the support tube 5 . The diaphragm 2 which is in contact with the flange of the support tube 1 with the interposition of the sealing ring 12 and the interposed sealing ring 12 are provided with bores 20 which are aligned with the bores 16 on the flame tube side. Here too, the secondary air, like the primary air, is accordingly removed from the storage space 4 . The total cross-sectional area of the bores 20 it gives the connection assigned to the secondary air cross-section, for which, as already mentioned, the dimensioning rule given in connection with FIGS. 1 and 2 applies. The same applies to the distance l with respect to the total length of the flame tube L.

Eine noch weiter vereinfachte Ausführung liegt der Fig. 5 zugrunde. Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 sind zur Einführung der Sekundärluft in den Brennraum 3 vom Flammrohr 1 separate Rohre 16a vorgesehen. Deren vorderes Ende bildet hier die Sekundärlufteinmündung 10, die sich dementsprechend aus mehreren, auf einem Teilkreis angeordneten Teilquerschnitten zusammensetzt. Die Länge der Rohre 16a ergibt sich aus obiger Bemessungsregel für die Sekundärlufteinmündung. Die Rohre 16a sind an die Blende 2 angesetzt und ragen freitragend in den Brennraum 3 hinein. Das Flammrohr 1 kann hier eine besonders einfache, einschalige Konfiguration aufweisen, so daß hinsichtlich der Herstellung und Positionierung der Radialbohrungen 15 große Freizügigkeit besteht. Die Blende 2 ist mit den Rohren 16a zugeordneten Bohrungen 20 versehen, in die die Rohre 16a eingesetzt sein können. Die Bohrungen 20 befinden sich hier radial innerhalb des einfachen Flammrohrs 1. Die Rohre 16a können aus Keramik und/oder Stahl etc. bestehen.A further simplified embodiment is based on FIG. 5. In the embodiment of FIG. 5, the secondary air in the combustion chamber 3 from the flame tube 1 separate tubes 16a are provided for the introduction. The front end here forms the secondary air inlet 10 , which is accordingly composed of a plurality of partial cross sections arranged on a pitch circle. The length of the pipes 16 a results from the above design rule for the secondary air inlet. The tubes 16 a are attached to the diaphragm 2 and project cantilevered into the combustion chamber 3 . The flame tube 1 can have a particularly simple, single-shell configuration here, so that there is great freedom of movement with regard to the manufacture and positioning of the radial bores 15 . The aperture 2 is provided with the holes 16 a associated with the holes 20 , in which the tubes 16 a can be inserted. The bores 20 are located radially within the simple flame tube 1 . The tubes 16 a can consist of ceramic and / or steel etc.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 3 und 4 bzw. werden die Primärluft und die Sekundärluft über zugeordnete Blendenausnehmungen in Form der zentralen Blendenöffnung 7 bzw. der radial äußeren Randausnehmungen 11 bzw. Bohrungen 20 aus dem der Blende 2 vorgeordneten Stauraum 4 entnommen, so daß insgesamt lediglich eine Einrichtung zur Bereitstellung der Verbrennungsluft benötigt wird. Es wäre aber auch denkbar, für die Primärluft und die Sekundärluft unterschiedliche Luftquellen vorzusehen, wodurch auch eine gewisse Variation im Druckbereich möglich ist. Eine Ausführung dieser Art liegt der Fig. 6 zugrunde. Der grundsätzliche Aufbau dieser Anordnung entspricht wiederum den oben beschriebenen Anordnungen, so daß nachstehend im wesentlichen auf die Unteransprüche eingegangen wird, wobei für einander entsprechende Teile wiederum gleiche Bezugszeichen Verwendung finden.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2 or FIGS. 3 and 4 or the primary air and the secondary air are arranged upstream of the diaphragm 2 via assigned diaphragm recesses in the form of the central diaphragm opening 7 or the radially outer edge recesses 11 or bores 20 Storage space 4 removed, so that overall only one device for providing the combustion air is required. However, it would also be conceivable to provide different air sources for the primary air and the secondary air, as a result of which a certain variation in the pressure range is also possible. An embodiment of this type is based on FIG. 6. The basic structure of this arrangement in turn corresponds to the arrangements described above, so that essentially the subclaims are dealt with below, the same reference numerals again being used for corresponding parts.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 6 ist das Flammrohr 1, wie bei der Ausführung gemäß Fig. 1, auf seiner ganzen Länge doppelwandig ausgebildet. Die hier als Muffe ausgebilde te, innere Flammrohrwandung 1b ist dabei an das Stützrohr 5 angeflanscht und rückwärtig unter Zwischenschaltung des Dichtrings 12 durch die Blende 2 begrenzt. Die äußere Flammrohrwandung 1a wird durch eine die die innere Flamm rohrwandung 1b bildende Muffe mit Abstand umfassende Überwurfmuffe gebildet, die an einem das Stützrohr 5 mit Abstand umgreifenden Überwurfmantel 5a befestigt ist. Die äußere Flammrohrwandung 1a ragt zur Bildung der die Se kundärlufteinmündung 10 enthaltenden Stufe nach vorne über die innere Flammrohrwandung 1b hinaus. Die Flamm rohrwandungen 1a, 1b sind koaxial zueinander angeordnet, so daß sich ein auf dem ganzen Umfang dieselbe lichte Weite aufweisender Ringraum 13 ergibt, der sich bis zum hinteren Ende des Flammrohrs 1 erstreckt und dessen vor deres Ende die Sekundärlufteinmündung 10 bildet. Diese kann mittels einer durch eine trichterförmige Manschette gebildeten Leiteinrichtung der im Zusammenhang mit der Fig. 3 beschriebenen Art abgeschirmt sein.In the embodiment according to FIG. 6, the flame tube 1 , like the embodiment according to FIG. 1, is double-walled over its entire length. The here trained as a sleeve te, inner flame tube wall 1 b is flanged to the support tube 5 and limited to the rear with the interposition of the sealing ring 12 through the diaphragm 2 . The outer flame tube 1 a is formed by the tube wall, the inner flame b 1 forming sleeve spaced comprehensive union sleeve which surrounds at a distance 5 with the support tube coupling sleeve 5 is fastened a. The outer flame tube wall 1 a protrudes to form the stage containing the secondary air inlet 10 to the front beyond the inner flame tube wall 1 b. The flame tube walls 1 a, 1 b are arranged coaxially with one another, so that there is an annular space 13 which has the same internal width over the entire circumference and extends to the rear end of the flame tube 1 and whose front forms the secondary air inlet 10 . This can be shielded by means of a guide device formed by a funnel-shaped sleeve of the type described in connection with FIG. 3.

Der Ringraum 13 geht im hinteren Flammrohrbereich in Form einer radialen Erweiterung 20 in den Ringraum 21 zwischen dem Stützrohr 5 und dem diesem zugeordneten Überwurfman tel 5a über. Der Ringraum 21 ist mit einem Anschluß schacht 22 versehen, an den ein Gebläse 23 angeschlossen ist. Der Querschnitt des Anschlußschachts 22 stellt hier den dem Sekundärluftstrom zugeordneten Anschlußquer schnitt dar, dessen Fläche im Verhältnis zur Fläche der Blendenöffnung 7 gemäß der im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel angegebenen Bemessungsregel dimensioniert ist. Das Gebläse 23 ist unabhängig von dem dem Stauraum 4 zu geordneten Gebläse 6 betreibbar, was eine Durchsatzvaria tion innerhalb weiter Grenzen ermöglicht. Außerdem erge ben sich hier auch vergleichsweise kleine Gebläsebau größen, was sich vorteilhaft auf die Vermeidung von Ver lusten auswirkt.The annular space 13 merges in the rear flame tube area in the form of a radial extension 20 into the annular space 21 between the support tube 5 and the union sleeve 5 a assigned to it. The annular space 21 is provided with a connection shaft 22 to which a fan 23 is connected. The cross section of the connection shaft 22 here represents the connection cross section assigned to the secondary air flow, the area of which is dimensioned in relation to the area of the aperture 7 in accordance with the dimensioning rule specified in connection with the first example. The fan 23 can be operated independently of the storage space 4 to be arranged fan 6 , which enables a throughput variation within wide limits. In addition, comparatively small fan sizes result, which has an advantageous effect on avoiding losses.

Selbstverständlich wäre es möglich, auch bei der vorlie genden Ausführung vom Stauraum 4 über entsprechende Aus nehmungen der Blende 2 einen weiteren Sekundärluftstrom abzuzweigen. In einem derartigen Fall ergäben sich dann mehrere Sekundärluftströme bzw. ein Sekundärluftstrom und ein Tertiärluftstrom, die in axialer Staffelung in das Flammrohr 1 einmünden könnten. Die im Zusammenhang mit dem ersten Beispiel angegebene Bemessungsregel würde dabei für die Gesamt-Anschlußquerschnitte gelten. Eine praktische Ausführung ließe sich einfach durch eine Kom bination von oben beschriebenen Beispielen erreichen.Of course, it would be possible to branch off a further secondary air flow even in the vorlie version of the storage space 4 via corresponding recesses from the aperture 2 . In such a case, this would result in a plurality of secondary air flows or a secondary air flow and a tertiary air flow, which could open into the flame tube 1 in an axial staggering. The design rule given in connection with the first example would apply to the overall connection cross-sections. A practical implementation could be achieved simply by a combination of the examples described above.

Claims

1. Combustion system, in particular for liquid fuels, with a combustion chamber ( 3 ) which is delimited at the rear by a diaphragm ( 2 ) provided with a central opening ( 7 ) and which is supplied with fuel and air in the form of primary air and is supplied via the central diaphragm opening ( 7 ) Secondary air can be acted on, characterized in that the combustion chamber ( 3 ) is delimited on the circumference by a flame tube ( 1 ) adjoining the diaphragm ( 2 ), to which the fuel can be supplied together with the primary air via the central diaphragm opening ( 7 ), and in that the secondary air Via at least one secondary air inlet ( 10 ) arranged downstream of the diaphragm ( 2 ) in the area of the circumferential flame tube wall, it opens into the flame tube ( 1 ) and can be admixed with the flame jet that forms there.

2. Combustion system according to claim 1, characterized in that the secondary air flow in the region of the circumferential wall of the flame tube ( 1 ) opens into this in a uniform distribution on the circumference of the flame tube ( 1 ).

3. Combustion system according to claim 2, characterized in that an annular peripheral air inlet ( 10 ) is provided.

4. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary air flow opening into the flame tube ( 1 ) has at least one axial directional component and preferably a radial directional component.

5. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the distance of the secondary air inlet ( 10 ) into the flame tube ( 1 ) from the distant end of the flame tube ( 1 ) is at most half, preferably a third, of the total length of the flame tube ( 1 ) .

6. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the connection cross section assigned to the secondary air flow ( 11 , 20 ; 22 ) is at most three times, preferably about 30% to twice the aperture ( 6 ).

7. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube ( 1 ) is stepped in the region of the secondary air inlet ( 10 ).

8. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube ( 1 ) is double-walled at least in the region of the secondary air inlet ( 10 ) and has an annular space ( 13 ) delimited by its outer and inner wall ( 1 a, 1 b) , which can be acted upon by secondary air and whose front end forms the secondary air inlet ( 10 ).

9. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that a guide device ( 19 ), preferably in the form of a funnel-shaped circumferential sleeve attached to the outer flame tube wall ( 1 a), is provided in the region of the secondary air inlet ( 10 ).

10. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary air inlet ( 10 ) via preferably evenly distributed over the circumference of the secondary air outlet ( 10 ) channels ( 16 ) is connected to the associated connection cross section ( 20 ).

11. Combustion system according to claim 10, characterized in that channels are provided as axial bores ( 16 ) of the flame tube ( 1 ).

12. Combustion system according to claim 10 or 11, characterized in that provided as the diaphragm ( 2 ) attached tubes ( 16 a) formed channels are provided.

13. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the cover ( 2 ) attached to the flame tube ( 1 ) contains the connection cross section assigned to the secondary air, at least partially forming recesses ( 11 ; 20 ).

14. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one element of the flame tube ( 1 ) in the area of the diaphragm ( 2 ) is flanged to a support tube ( 5 ) which is one of the diaphragm opening ( 7 ) upstream of a fuel pump ( 9 ) connected, preferably designed as an atomizer nozzle ( 8 ).

15. Combustion system according to claim 14, characterized in that the interior of the support tube ( 5 ) is designed as an air-acting, the aperture ( 7 ) upstream storage space ( 4 ).

16. Combustion system according to one of the preceding claims 10 to 15, characterized in that the flame tube ( 1 ) at least in the region of the channels ( 16 ) is designed as a corrugated outer contour profile tube and that the channels ( 16 ) forming bores in the region of Wave crests ( 17 ) are provided.

17. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that the flame tube ( 1 ) preferably has radial recesses ( 15 ) distributed uniformly on the circumference.

18. Combustion system according to claim 17, characterized in that with the channels ( 16 ) uncut radial recesses ( 15 ) in the region of the wave valleys ( 18 ) are provided.

19. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the connection cross section assigned to the secondary air can be acted upon by air via an air source ( 6 ) which acts on the aperture ( 7 ) with air and has a separate air source ( 23 ).

20. Combustion system according to claim 19, characterized in that the primary air and the secondary air separate air supply devices ( 6 and 23 ) are assigned.

21. Combustion system according to one of the preceding claims, characterized in that more than one secondary air flow, each with an associated secondary air inlet ( 10 ), is provided.