DE4237187A1 - Wirbelerzeuger für einen Brenner - Google Patents
Wirbelerzeuger für einen BrennerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wirbelerzeuger für einen
Brenner. Auf den Oberbegriff von Anspruch 1 wird verwie
sen. Ein solcher Wirbelerzeuger ist aus DE 17 51 648 C2
bekanntgeworden.
Hierbei handelt es sich um Wirbelerzeuger für Brenner
jeglicher Art zum Verbrennen fließfähiger Medien wie
Gase, Flüssigkeiten, Staube. Diese Brennstoffe werden im
Wirbelerzeuger mit Luft vermischt. Die Vermischung soll
eine möglichst innige sein, und es sollen die Voraus
setzungen dafür geschaffen werden, daß die Verbrennung
der Brennstoffe eine möglichst vollständige ist, so daß
möglichst wenig brennbare Bestandteile zurückbleiben.
Ganz wichtig ist die Zusammensetzung der Emissionen des
Brennprozesses. Insbesondere wird angestrebt, die Stick
oxidbildung so gering wie möglich zu halten.
Bei dem eingangs genannten Wirbelerzeuger ist der
Leitkörper zylindrisch ausgeführt. Er weist über seinen
Umfang verteilt angeordnete, achsparallele Schlitze auf.
An jeweils einer Längskante eines jeden Schlitzes ist ein
nach innen ragendes Leitblech vorgesehen, das der
eintretenden Luft einen Drall verleihen soll. Der
Brennstoff wird ebenfalls dem Leitkörper zugeführt, und
zwar entweder tangential, so wie die Luft selbst, oder
axial. Das eine Ende des zylindrischen Leitkörpers ist
dabei durch eine Stirnwand abgesperrt, während das andere
Ende eine Bohrung aufweist. Der sich im Inneren des
Leitkörpers bildende Wirbel aus Brennstoff-Luft-Gemisch
tritt durch diese Bohrung in den Brennraum.
Es wurden vielfältige Anstrengungen unternommen, um die
eingangs genannten Forderungen zu verbessern. Diese An
strengungen betrafen teils den eigentlichen Brenner,
teils den Wirbelerzeuger. Die Bemühungen haben jedoch
bisher noch zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbel
erzeuger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu
gestalten, daß er bei einfachem Aufbau eine innige Durch
mischung von Brennstoff und Luft ermöglicht, daß der
nachgeschaltete Brennprozeß möglichst stabil verläuft,
und daß möglichst wenig brennbare Rückstände verbleiben.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von
Anspruch 1 gelöst.
Demgemäß besteht der Kerngedanke der Erfindung darin, die
strömungsberührten Flächen oder Leitflächen des Leitkör
pers, im senkrechten Schnitt gesehen, spiralig verlaufen
zu lassen. Der Erfinder hat erkannt, daß dies zu einem
überkritischen Drall führt. Dies bedeutet, daß sich die
Strömung stabilisiert, und daß eine Art Hurrikan-Bildung
zustande kommt. Ein solcher mit Brennstoff versorgter
Hurrikan tritt aus der offenen Stirnseite des
hülsenförmigen Leitkörpers aus, tritt in den Brennraum
über und ragt dort eine bestimmte Strecke weit hinein,
bis er an einer scharfen Trennebene plötzlich aufhört.
Erst jenseits dieser Trennebene befindet sich die
Hauptflamme bzw. der Schwerpunkt der Flamme. Die
brennenden Gase bilden - in Seitenansicht gesehen - eine
Art toroidale Strömung, welche absolut stabil und selbst
mit Preßluft nicht ausblasbar ist.
Durch die intensive Mischung kommt es zu einer verhält
nisgerechten Anlagerung von C-, H- und O-Atomen. Die Tem
peraturverteilung in der Flamme ist demgemäß sehr gleich
mäßig. Die Stickoxidbildung läßt sich damit auf extreme
Werte herabdrücken, nämlich in den Bereich bis zu 4 ppm
in Abhängigkeit von der Luftverhältniszahl.
Ganz entscheidend ist, daß die Leitflächen nunmehr einen
spiraligen Verlauf haben. Dabei spielt die Art der Spira
le eine untergeordnete Rolle. So kann es sich um eine
logarithmische, archimedische oder andersartige Spirale
handeln. Hierdurch wird eine stetige Steigung der
Geschwindigkeit herbeigeführt. Dies hat u. a. zur Folge,
daß ein Rückschlagen der Flamme vermieden wird.
Ferner muß der Leitkörper keineswegs zylindrisch sein.
Vielmehr kann er eine konische Gestalt mit beliebigem
Polarwinkel haben - nach Art einer Eistüte - wobei die
der Spitze des Konus gegenüberliegende Öffnung gegen den
Brennraum hin weist und demgemäß die Gemisch-Austritts
öffnung hat. Die zylindrische Gestalt kann Herstellungs
vorteile haben, besonders dann, wenn die spiralförmigen
Leitkörper einen Polarwinkel γ von weniger als 2 π
aufweist. Die konische Gestalt kann zu einer
andersartigen Beschleunigung des Gemisches in Richtung
auf den Brenner führen.
Der hülsenartige, spiralige Leitkörper wird im allgemei
nen aus Edelstahlblech gebildet sein. Andere Materialien
sind jedoch ebenfalls denkbar. Der Körper sollte mög
lichst frei von Bohrungen sein. Der gesamte Leitkörper
wird im allgemeinen in ein Gehäuse eingebaut werden.
Die Spirale kann mehrere Gänge haben. Sie kann beispiels
weise nach Art einer Muschel aufgebaut sein.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Fig. 1 zeigt einen Wirbelerzeuger in einem Axialschnitt.
Fig. 2 zeigt eine Spirale des Wirbelerzeugers mit durch
Pfeile angedeuteten Luft- und Gasströmen.
Die Fig. 3-9 zeigen verschiedene Wirbelerzeuger in
einem achssenkrechten Schnitt.
Der in Fig. 1 gezeigte Wirbelerzeuger weist eine
zylindrische Spirale 1 auf. Diese ist an eine Gaszufuhr 2
und an eine Ölzufuhr 3 angeschlossen. Die Spirale ist von
einem Gehäuse 4 umgeben. Das Gehäuse hat einen Anschluß
stutzen 5 zum Eintritt von Luft. Aus dem linken Ende des
Wirbelerzeugers tritt Gas-Luft-Gemisch aus; dort befindet
sich demgemäß auch die Flamme 6.
Der in Fig. 2 dargestellte Wirbelerzeuger ist aus zwei
spiralig und zugleich konisch geformten Schalen gebildet.
Er weist Gasrohre 2 sowie eine Öllanze 3 auf. Die
Gasrohre 2 haben Gasaustrittsbohrungen. Die Luft wird
mehr oder minder tangential in die beiden Spalträume
eingeleitet, die zwischen den beiden Schalen gebildet
sind. Man beachte, daß sich die Brennkammer an jenes Ende
des Wirbelerzeugers anschließt, das sich in der Zeichnung
links befindet, somit an das größere Ende.
Der in Fig. 3 dargestellte Wirbelerzeuger ist aus einem
einzigen Blech gebildet und mehrgängig gestaltet. Er ist
wiederum konisch.
Der in Fig. 4 gezeigte Wirbelerzeuger ist aus zwei im
Querschnitt spiraligen, und über die Länge hinweg gesehen
konischen Schalen gebildet.
Der in Fig. 5 dargestellte Wirbelerzeuger ist aus drei
Schalen aufgebaut.
Der in Fig. 6 dargestellte Wirbelerzeuger ist aus zwei
Schalen aufgebaut. Dabei ist die innere Schale eingängig,
während die äußere Schale zweigängig ist.
Der in Fig. 7 dargestellte Wirbelerzeuger ist nach Art
einer Muschel aufgebaut. Über die Länge hinweg ist der
Wirbelerzeuger wiederum konisch und hat hierbei konkave
Mantellinien.
Der Wirbelerzeuger gemäß Fig. 8 ist aus zwei Hauptteilen
aufgebaut. Diese weisen jeweils einen zylindrischen Teil
auf (in der Zeichnung rechts dargestellt) sowie einen
konischen Teil.
Der Wirbelerzeuger gemäß Fig. 9 ist rein zylindrisch.
Man erkennt wiederum zwei Gasleitungen 2, 2 sowie eine
Öllanze 3.
Wirbelerzeuger gemäß der Erfindung lassen sich für viel
fältige Zwecke anwenden. Als Anwendungsgebiete kommen
u. a. in Betracht:
- - Haushaltsbrenner für Gas und Heizöl
- - Kraftwerksbrenner für Gas, Öl und Kohlenstaub
- - zur innigen Durchmischung von Gasarten
- - als Brenner zum gezielten Cracken von Schadstoff molekülen
Claims (6)
1. Wirbelerzeuger für einen Brenner oder für eine
Mischeinrichtung
- 1.1 mit einem hülsenartigen Leitkörper;
- 1.2 mit wenigstens einem tangentialen Einlaß am hülsenartigen Leitkörper für Verbrennungsluft;
- 1.3 mit wenigstens einem Einlaß für Brennstoff;
- 1.4 mit einem stirnseitigen Auslaß für verwirbeltes
Brennstoff-Luft-Gemisch;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - 1.5 die strömungsberührten Flächen (Leitflächen) des Leitkörpers haben - in einem zur Längsachse gesehen senkrechten Schnitt - einen spiraligen Verlauf.
2. Wirbelerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Leitkörper zylindrisch ist.
3. Wirbelerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Leitkörper konisch ist.
4. Wirbelerzeuger nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Leitkörper eine oder mehrere
mehrgängige Spiralen aufweist.
5. Wirbelerzeuger nach einem der Ansprüche 1-4, gekenn
zeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 5.1 der Leitkörper umfaßt zwei vorzugsweise symmetri sche Schalenkörper;
- 5.2 die Schalenkörper sind doppelwandig, so daß sie in einem achssenkrechten Querschnitt gesehen je einen Kanal bilden;
- 5.3 die Schalenkörper sind entlang einer Trennebene derart zusammengefügt, daß sie gemeinsam einen geschlossenen Hohlraum (Wirbelraum) bilden;
- 5.4 die Schalenkörper sind entlang der Trennebene etwa um die Kanalweite gegeneinander verschoben;
- 5.5 die jeweils außenliegenden Kanalenden bilden je einen Lufteinlaß.
6. Wirbelerzeuger nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Polarwinkel größer als 2π
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924237187 DE4237187A1 (de) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Wirbelerzeuger für einen Brenner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924237187 DE4237187A1 (de) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Wirbelerzeuger für einen Brenner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4237187A1 true DE4237187A1 (de) | 1994-05-05 |
Family
ID=6472051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924237187 Ceased DE4237187A1 (de) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | Wirbelerzeuger für einen Brenner |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4237187A1 (de) |
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Legal Events
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