DE6603382U

DE6603382U - BURNER FOR FIRING A HEATING ROOM

Info

Publication number: DE6603382U
Application number: DE19666603382
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Ing Schoppe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-04-15
Filing date: 1966-04-15
Publication date: 1969-09-25

Description

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DIPL-1N6. A. 3RÖNECKER sooo mdnohen 22DIPL-1N6. A. 3RÖNECKER sooo mdnohen 22

DR.-ING. H. KINKELDEY μ^π™«*«*._Λ DR.-ING. H. KINKELDEY μ ^ π ™ «*« *. _Λ

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DR.-1NS. W. STOCiMAIR, Ae. E.(caumnst.oftechnj T.hgiou· mompo»mi**.DR.-1NS. W. STOCiMAIR, Ae. E. (caumnst.oftechnj T.hgiou · mompo »mi **. PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

PH 1085 23eApril 1969PH 1085 April 23rd, 1969

2o/kr2o / kr

Sch 40 282/24b GbmSch 40 282 / 24b Gbm

Dr.-Ing. Fritz Sphoppe, 8026
Ebenhausen/Isartal, Max-Rüttgers-Str. 24Dr.-Ing. Fritz Sphoppe, 8026
Ebenhausen / Isartal, Max-Rüttgers-Str. 24

Brenner zum Befeuern eines HeizraumsBurner for firing a Boiler room

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner zum Befeuern eines Heizraums, mit einer sich in Hauptströmungsrichtung der Durchsatzströmung konisch erweiternden Brennmuffel, der am Eintrittsende durch ein zentrales Spritzloch der Brennstoff und über eine Drallvorrichtung mit vorwiegend radial verlaufenden Leitschaufeln sowie zum Teil durch das Spritzloch die Verbrennungsluft zuführbar sind, und mit einer sich an das AustrittsendeThe invention relates to a burner for firing a boiler room, with one in the main flow direction the throughput flow conically widening the combustion muffle, the one at the inlet end through a central Spray hole of the fuel and a swirl device with predominantly radially extending guide vanes as well The combustion air can partly be supplied through the spray hole, and with one to the outlet end

Si der Brennermuffel anschließenden Beschleunigungsdüse zum Erzeugen eines Flammgasstrahls, dessen GeschwindigkeitSi the burner muffle subsequent acceleration nozzle for Generation of a flame gas jet, its speed

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BonkkonUn» H. AufhSuiM, Mündnn, 173 533 · Dsutidi* Bank, ΜΟη*·η, 16/2507β · Poitidiedtkonfo MQndilti 4*212BonkkonUn »H. AufhSuiM, Mündnn, 173 533 · Dsutidi * Bank, ΜΟη * · η, 16 / 2507β · Poitidiedtkonfo MQndilti 4 * 212

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am Austrittsende der BeschleunS gungsdüse einem Staudruck entspricht, welcher mindestens das 5 bis 10-fache der auf den Flämmgas strahl im Heizraum pro Flächeneinheit wirkenden Auftriebskräfte beträgt, wobei die Drallvorrichtung und die Abmessungen der Brennermuffel so ausgelegt sind, daß der sich im Zentrum des Eintrittsendes der Brennermuffel ausbildende Unterdruck wenigstens 10 bis 20 mal großer ist als der mittlere Staudruck d«*r Durchsatzströmung, gemessen auf halber Länge der Brennermuffel am Ort höchster Geschwindigkeit des dortigen Geschwindigkeitsprofils.a dynamic pressure at the outlet end of the acceleration nozzle which corresponds to at least 5 to 10 times the the scarfing gas jet in the boiler room per unit area is the lifting forces acting, the swirl device and the dimensions of the burner muffle are designed so that the center of the inlet end of the burner muffle developing negative pressure is at least 10 to 20 times greater than the mean dynamic pressure of the throughput flow, measured halfway along the burner muffle at the highest speed location of the speed profile there.

Ein Brenner dieser Art ist Gegenstand eines anderen Vorschlags und zeichnet sich dadurch aus, daß er in der Lage ist, einen außerordentlich schnellen Flammgasstrahl bei hoher Stabilität des Strömungsbildes im Brenner zu erzeugen. Die genannten Druckbedingungen bleiben unabhängig von der Große des Brenners aufrecht erhalten, wenn die für eine Leistung als richtig ermittelten Abmessungen beim Übergang auf eine andere Leistung im Verhältnis der Wurzle aus den den Leistungen entsprechenden Durchsätzen geändert werden. Dies kommt daher, weil die Strömung im Brenner von der Reynolds-Zahl unabhängig ist. Daher kann der Brenner auch, fur vsrhaltnissiaBig kleine Leistungen^ wie eie beispielsweise zum Befeuern von Zentralheizungskesseln ge~ bräuchlich sind, ausgelegt werden. Es hat sich jedoch her-A burner of this type is the subject of another proposal and is characterized by the fact that it is in the Is able to generate an extremely fast flame gas jet with high stability of the flow pattern in the burner. The specified pressure conditions are maintained regardless of the size of the burner if the for a performance as correctly determined dimensions when changing to another performance in the ratio of the root can be changed from the throughputs corresponding to the services. This is because the flow in the burner is from the Reynolds number is independent. Therefore, the burner can also, for relatively small services such as eie for example are commonly used for firing central heating boilers. However, it has

ausgestellt, daß der Brenner bei leineren Leistungen Abgase erzeugt, die von der idealen Rußkurve erheblich, abweichen.issued that the burner produces exhaust gases with less power that deviate considerably from the ideal soot curve.

Unter der Rußkurve versteht man die Auftragung des Rußgehaites nach Bacharach über dem GO^-Gehalt der Abgase. Während ein theoretisch idealer Brenner ein rußfreies Abgas bei allen CQp-Gehalten unterhalb der stöchiometrisehen Grenze erzeugt, zeigen praktisch ausgeführte Brenner einen steigenden Rußgehalt bei Annäherung an diese Grenze. Derjenige COp-Gehalt, bei dem der Rußgehalt gewisse Grenzwerte überschreitet (die sog. Rußgrenze) ist ein Maß für den zur Verbrennung nötigen Luftüberschuß, wie auch für die Güte der Durchmischung von Luft und Brennstoff. Die insbesondere bei kleinen Brennern vorhandenen Grenzschichteinflüsse und Pertigungsungenauigkeiten werden von der Rußkurve deutlich dargestellt; letztere gibt dem Fachmann ein eindeutiges Maß für Umfang und Art der Burchmischungsfehler. Je kleiner der Brenner ist, desto wichtiger werden die nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Verbesserung der Rußkurve.The soot curve is the plot of the soot content according to Bacharach over the GO ^ content of the exhaust gases. While a theoretically ideal burner has soot-free exhaust gas with all CQp contents below the stoichiometric If this limit is generated, burners designed in practice show an increasing soot content as this limit is approached. The one COp content at which the soot content has certain limit values exceeds (the so-called soot limit) is a measure of the excess air required for combustion, as well as for the quality of the mixing of air and fuel. The boundary layer influences that exist especially with small burners and manufacturing inaccuracies are clearly shown by the soot curve; the latter gives the expert a clear measure of the extent and type of mixing errors. The smaller the burner, the more important it becomes the measures according to the invention described below to improve the soot curve.

Abweichungen von der idealen Rußkurve bedeuten also, daß der Brenner mehr Ruß im Abgas hat, als dies unter Berücksichtigung der Brennstoffart und des jeweiligen Luftverhältnisses notwendig wäre.Deviations from the ideal soot curve therefore mean that the burner has more soot in the exhaust gas than is taken into account the type of fuel and the respective air ratio would be necessary.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brenner nach dem Hauptpatenfc so weiterzubilden, daß er auch bei Auslegung auf kleinere, zum Beheizen von Zentralheizungskesseln und dgl. geeignete Verbrennungsleistungen eine Rußkurve liefert, die sich der idealen Rußkurve stark annähert. Dies wird erfindungsgemäü dadurch erreicht, daß im Wege der νerbrennungsluft vor dem Eintritt in die Drallvorrichtung eine Vergleichmäßigungseinrichtung zum Verteilen der Luft über den Umfang der Drallvorrichtung und zum Vergleichmäßigen der Strömung vorgesehen ist, daß der Eintritt der Drallvorrichtung und das Spritzloch von einem gemeinsamen dorsselstellenfreien Raum ausgehen, und daß am Austrittsende der Brennermuffel eine Blende angeordnet ist.The invention is based on the object of the burner to continue training according to the main sponsor so that it can also be used in interpretation a soot curve for smaller combustion capacities suitable for heating central heating boilers and the like delivers that closely approximates the ideal soot curve. This is achieved according to the invention in that by way of Combustion air before entering the swirl device a smoothing device for distributing the air over the circumference of the swirl device and for making it even the flow is provided that the inlet of the swirl device and the spray hole from a common dorssel point-free Go out space, and that a diaphragm is arranged at the outlet end of the burner muffle.

Wie praktische Versuche gezeigt haben, weicht die Rußkurve des erfindungsgemäßen Brenners von der idealen Rußkurve nur sehr wenig ab. Der Brenner gewährleistet also auch bei kleinen Leistungen eine optimale Verbrennung. Dies ist auf folgende Einflüsse zurückzuführen:As practical tests have shown, the soot curve of the burner according to the invention deviates from the ideal soot curve very little off. The burner guarantees optimal combustion even with low outputs. this is due to the following influences:

In einem Brenner der vorliegenden Gattung strömt die Verbrennungsluft mit Drall vom Eintrittsende zum Austrittsende der Muffel. Dabei stellt sich in der Brennerachse ein Druckgefälle vom Aus- zum Eintrittsende ein, das auf die Verkleinerung der TJmf angskomponente der Drallströmung in-In a burner of the present type, the combustion air flows with a swirl from the inlet end to the outlet end the grouch. In the process, a pressure gradient is established in the burner axis from the outlet to the inlet end, which is due to the Reduction of the TJmf angskomponent of the swirl flow in

folge der konischen Erweiterung der Brennermuffel und die daraus resultierende Verkleinerung der auf die Verbrennungsluft wirkenden Fliehkräfte zurückzuführen ist. Ein Teil der Verbrennungsluft stülpt sich daher am Austrittsende nach innen um und strömt entlang der Brennerachse zurück. Der andere Teil gelangt in die Beschleunigungsdüse. Zwischen der Rückströmung und der nach vorne gerichteten Drallströmung bildet sich eine Zone intensiver Turbulenz aus, in der die Verbrennungsluft mit dem Brennstoff gemischt wird. ξfollow the conical expansion of the burner muffle and the resulting reduction in the size of the combustion air acting centrifugal forces is due. Part of the combustion air is therefore turned inside out at the outlet end inside and flows back along the burner axis. The other part goes into the accelerator nozzle. Between the return flow and the forward swirl flow form a zone of intense turbulence, in which the combustion air is mixed with the fuel. ξ

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner gewährleistet die Vergleichsmäßigungsvorrichtung einen gleichförmigen Einferitt der Verbrennungsluft über den TTsif an⁰* der Brenner— muffel. Dadurch wird eine rotationssymmetrische Strömung erzielt, die zu einer gleichmäßigen intensiven Turbulenz führt, so daß die Durchmischung ebenfalls im gesamten Turbulenzgebiet in gleichem Maße erfolgt. Bei kleinen Leistungen können sich Fertigungstoleranzen im Brennstoffeindüsungssystem dahingehend auswirken, daß strähnig oder unsymmetrisch eingesprüht wird« Die dadurch entstehende Gefahr eines Ausschleudern^ von Brennstoff teilchen durch die Eota"fcionss1rrömung ist? bei dem erfindungsgemäßen Brenner dadurch gebannt, daß durch das Spritaloch zusammen mit dem Brennstoff Yerbrennungsluiu eintritt, die unter dem gleichen statischen Brück stetib, wie die durch die DrallvorrichtungIn the inventive burner the equalization device ensures a uniform Einferitt the combustion air via the TTsif at ⁰ * of the burner muffle. As a result, a rotationally symmetrical flow is achieved, which leads to a uniform, intensive turbulence, so that the mixing also takes place to the same extent in the entire turbulence area. In the case of small outputs, manufacturing tolerances in the fuel injection system can have the effect that the fuel is sprayed in straggly or asymmetrically Yerbrennungsluiu occurs, the stetib under the same static bridge, as represented by the twist device

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eintretende Luft. Dieser Luftstrom verhindert ein Ausschleudern von Brennstoffpartikeln im Bereich des Sintrittssjstems. Bei kleinen Brennergrößen ist schließlich an der Muffelinnenwandung strömende Grenzströmung nicht mehr vernachlässigbar. Sie läßt sich der Verbrennung nicht ohne weiteres mehr "beimischen. Der- Luftüberschuß kann dann größer werden, als an sich erwünscht ist. Hier! schafft die Erfindung Abhilfe durch die Anordnung der Blende am Austrittsende der Brennermuffel. An dieser reißt die Grenzschicht ab und wird der allgemeinen Strömung beigemischt. incoming air. This air flow prevents it from being ejected of fuel particles in the area of the entry system. With small burner sizes, there is ultimately no boundary flow on the inner wall of the muffle more negligible. It can no longer be added to the combustion without further ado. The excess air can then become larger than is actually desired. Here! the invention provides a remedy by arranging the diaphragm at the outlet end of the burner muffle. At this one tears the boundary layer and is mixed with the general flow.

Die genannten konstruktiven Merkmale des erf indungsgemaßen Brenners wirken also zur Erzielung einer optimalen Eußkurve zusammen. Ser konstruktive Aufwand ist zwar etwas höher als bei üblichen Brenner; dafür ist es aber mit einem solchen Brenn-er möglich, die Heizleistung befeuerter Objekte gegenüber vergleichbaren bekannten Brennern bei gleicher Abgastemperatur annähernd auf das Doppelte zu steigern. Diese Leistungssteigerung macht den konstruktiven Mehraufwand bei weitem wett.The mentioned structural features of the invention Brenners therefore work together to achieve an optimal Euss curve. This constructive effort is something higher than with conventional burners; however, with such a burner it is possible to increase the heating output of fired objects compared to comparable known burners with the same exhaust gas temperature almost doubled. These The increase in performance makes up for the additional constructive effort by far.

Die Gleichmäßigkeit der Anströmung der Drallvorrichtung kann dadurch noch verbessert werden, daS zwischen der Yergleichmäßigungs einrichtung und dem Sizitritt der Drall—The uniformity of the flow onto the swirl device can be further improved by the fact that between the The equalization device and the sizing of the twist

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vorrichtung eine Drosselstelle angeordnet ist.device is arranged a throttle point.

BIe Srfindung verfolgt -ueiter den Zweck, die zum Erreichen der angestrebten Wirkung notwendigen konstruktiven Einrichtungen so einfach wie möglich zu gestalten. Hierzu ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Brennermuffel wenigstens über einen Seil ihrer Länge in einem zu ihr konzentrischen, sie mit Abstand umgebenden, zylindrischen Gehäuse angeordnet ist, das im Abstand hinter dem Eintrittsende der Brennermuffel durch eine Stirnwand abgeschlossen ist und in das im Abstand vor dem Eintrittsende eine Verbrennungsluftzuführung mündet, daß die Vergleichmäßigungseinrichtung im Ringraum zwischen der Brennermuffel und dem Gehäuse angeordnet ist und daß die Drallvorrichtung einen tellerförmigen Leitschaufel= träger aufweist, dessen Außenumfang mit dem Gehäuse eiaen die Drosselstelle bildenden Eingspalt einschließt. Bei dieser Ausbildung befindet sich die Vergleichmäßigungsvorrichtung in dem ringförmigen Kanal zwischen der Brennermuffel und dem Gehäuse. An dieser Stelle läßt sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln, beispielsweise mit einem Lochblech oder einem ringförmigen Kragen, eine Stromungsver— gleichmäSigung erzielen. Der Leitschauf elträger der Drall— vorrichtung hat die Zusatzfunktion, zusammen mit dem Gehäuse die Drosselstelle zu bilden. 3s brauchen aXso keineThe invention pursues the purpose that is necessary to achieve it to make the necessary structural facilities as simple as possible for the desired effect. For this is provided in the preferred embodiment of the invention that the burner muffle at least one rope of their Length is arranged in a concentric to it, surrounding it at a distance, cylindrical housing, which is spaced behind the inlet end of the burner muffle through a End wall is completed and in the distance before the inlet end opens a combustion air supply that the equalization device is arranged in the annular space between the burner muffle and the housing and that the swirl device = a plate-shaped guide vane has carrier, the outer circumference of which includes the housing eiaen the throttle point forming a gap. At this Training is the equalization device in the annular channel between the burner muffle and the case. At this point it can be done with relatively simple means, for example with a perforated plate or a ring-shaped collar, a flow control achieve uniformity. The guide vane carrier of the swirl device has the additional function, together with the housing to form the throttle point. 3s do not need aXso

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eigenen konstruktiven Mittel zum Ausbilden der Drosselstelle vorgesehen zu sein.own constructive means for forming the throttle point to be provided.

Eine weitere "bauliche Vereinfachung ergibt sich, wenn die Drallvorrichtung auf der dem Leitschaufelträger abfeewandten Seite der Leitschaufeln durch eine ringförmige Abdeckplatte abgeschlossen ist, in deren Zentrum sich ,das Spritzloch befindet. Die Abdeckplatte der Drallvorrichtung bildet dann zugleich den eintrittsseitigen Verschluß der Brennermuffel mit dem Spritzloch.Another "structural simplification results, when the swirl device is on that of the guide vane carrier remote side of the guide vanes by an annular Cover plate is complete, in the center of which is the spray hole. The cover plate of the twist device then at the same time forms the inlet-side closure of the burner muffle with the injection hole.

An einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der rückwärtige Teil der Brennermuffel zusammen mit dem Leitschaufelträger, den LeitschaufelnIn an advantageous development of the invention it is provided that the rear part of the burner muffle together with the guide vane carrier, the guide vanes

j trad ggf. dein Lochblech als einheitliches Gußstück ausgeführt ist, das vorne in eine am Außenumfang gegen das \ Gehäuse abgedichtete Dichtwand übergeht, und daß der vordere !Teil der Brennermuffel, die Beschleunigungsdüse gg und die Blende aus warmf estern Blech oder aus keramischem Werkstoff bestehen. Durch diese Konstruktion wird die ZaH der !eile auf ein Minimum reduziert- Dies ergibt eine Kostenersparnis bei der Herstellung und bei der Montage.j trad optionally your perforated plate is designed as a single cast piece which merges forwardly in a sealed on the outer circumference against the \ housing sealing wall, and that the front! part gg the burner muffle, the accelerating nozzle and the aperture of warmf esters sheet metal or made from a ceramic material . This construction reduces the number of parts to a minimum. This results in cost savings in manufacture and assembly.

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Ein sehr schlanker Brenneraufbau läßt sich dadurch erzielen, daß eine zur Brennermuffel koaxiale Verbrennungsluftzuführung hinter dem Eintrittsende der Brennermuffel angeordnet und zwischen der Zuführung einerseits und dem Spritzloch der Drallvorrichtung andererseits ein Lochblech angeordnet ist.A very slim burner construction can be achieved by providing a combustion air supply that is coaxial with the burner muffle arranged behind the inlet end of the burner muffle and between the feed on the one hand and the Spray hole of the swirl device on the other hand, a perforated plate is arranged.

Andere Weiterbildungen der Erfindung und vorteilhafte bauliche Merkmale sowie die zur Erzielung einer stabilen Strömung einzuhaltenden Abmessungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor. In den Fig. 1 bis 5 <ier Zeichnung sind verschiedene Ausfüh-Other developments of the invention and advantageous ones structural features as well as the dimensions to be maintained to achieve a stable flow can be found in the following Description of exemplary embodiments. In Figs. 1 to 5 <ier drawings are different designs

rungsformen des Brenners nach der Erfindung schematisch im Längsschnitt dargestellt.Approximate forms of the burner according to the invention schematically shown in longitudinal section.

Der Brenner nach Fig. 1 besitzt eine Brennermuffel 1, die sich von ihrem Eintrittsende 1a zum Austrittsende 1b konisch erweitert. An das Austrittsende schließt sich eine Beschleunigungsdüse 2an. Am Eintrittsende ist eine Drallvorrichtung 3 mit vorwiegend radialen Leitsäaufein 4- angeordnet. In der Achse 0 des Brenners befindet sich am Eintrittsende 1a ein Spritzloch 5, durch welches Brennstoff, insbesondere öl, mittels eines Düsensystems 6 in die Brennermuffel eingeführt werden kann.The burner according to Fig. 1 has a burner muffle 1, which widens conically from its entry end 1a to the exit end 1b. One follows the exit end Accelerator nozzle 2 on. At the inlet end there is a swirl device 3 with predominantly radial Leitsäaufein 4-. In the axis 0 of the burner at the inlet end 1a there is an injection hole 5 through which fuel, in particular oil, by means of a nozzle system 6 in the Burner muffle can be introduced.

Die Leitschaufel!! 4· sind an einem tellerförmigen Leitschaufel träger 7 angebracht, zweckmäßigerweise einteilig mit diesem ausgeführt. Auf der dem Leitschaufelträger 7 gegenüberliegenden Seite ist die Drallvorrichtung durch eine ebenfalls tellerförmige Abdeckplatte 8 verschlossen, diein ihrem Zentrum das Spritzloch 5 enthält.The guide vane !! 4 · are on a plate-shaped guide vane carrier 7 attached, expediently made in one piece with this. On the opposite of the guide vane carrier 7 On the side, the swirl device is closed by a cover plate 8, also in the form of a plate, which is in its Center contains the spray hole 5.

Die Brennermuffel 1 ist über einen Teil ihrer Länge von einem zylindrischen Gehäuse 9 umgeben, das bei 10 an die Wand des zu befeuernden Heizraums (nicht dargestellt) angeflanscht werden kann. Am vorderen Ende des Gehäuses Mündet in dieses ein Luftzuführungsrohr 11, in welchem die Verbrennungsluft im Sinne eines Pfeiles A strömt. Hinter und im Abstand vom Eintrittsende 1a der Brennermuffel 1 ist das Gehäuse 9 durch eine Stirnwand 12 verschlossen, die die Hilfsorgane des Brenners, wie das Eindüsungssystem' 6, die Zündeinrichtung und die Flammüberwachung (beide nicht eingezeichnet) trägt. Zwischen dem Eintritt 15 in die Drallvorrichtung 3 iind der Verbrennungsluft zuführung 11 ist eine VergleichmäJ3igungseinrichtung für die Strömung angeordnet, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Lochblech 14 ausgebildet ist, das sich ringförmig ui die Br-ennerüiuffel 2 herum im Ringraum 15 zwischen Brennermuffel 1 und Gehäuse 9 erstreckt. Der Leitschaufelträger 7 ist so nahe an das Gehäuse 9 herangeführt, daß nur noch ein schmaler Durchtrittsspalt 16 für die Verbrennungsluft verbleibt, der eineThe burner muffle 1 is surrounded over part of its length by a cylindrical housing 9, which is at 10 the wall of the boiler room to be fired (not shown) can be flange-mounted. At the front end of the case Opens into this an air supply pipe 11, in which the Combustion air flows in the direction of arrow A. The burner muffle 1 is behind and at a distance from the inlet end 1a the housing 9 closed by an end wall 12, which the auxiliary organs of the burner, such as the injection system '6, carries the ignition device and the flame monitoring (both not shown). Between the inlet 15 in the swirl device 3 iind of the combustion air supply 11 is a Arranged equalization device for the flow, which in the embodiment of FIG. 1 as a perforated plate 14 is formed, which is ring-shaped ui the burner tube 2 around in the annular space 15 between the burner muffle 1 and the housing 9 extends. The guide vane carrier 7 is brought so close to the housing 9 that only a narrow passage gap 16 remains for the combustion air, the one

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Drosselstelle bildet. Hinter der Drosselstelle bildet das Gehäuse 9, 12 einen Luftsammelraum 17, mit dem sowohl der Eintritt 1$ der Drallvorrichtung 3 eis auch das Spritzloch 5 in Verbindung stehen. Zwischen dem Eintritt 13 und dem Spritzloch 5 sind keine Drosselstellen vorhanden, so daß der statische Druck an diesen Stellen im Luftsammelraum 17 gleich groß ist. Am vorderen Ende ist das Gehäuse 9 durch eine ringförmige Membran 18 dichtend abgeschlossen.Forms throttle point. This forms behind the throttle point Housing 9, 12 an air plenum 17, with which both the Entry 1 $ of the swirl device 3 also includes the spray hole 5 related. Between entry 13 and Injection hole 5, there are no throttling points, so that the static pressure at these points in the air plenum 17 is the same size. At the front end, the housing 9 is sealed off by an annular membrane 18.

Im Bereich des Austrittsendes der Brennermuffel 1 ist in dieser eine ringförmige Blende 19 angeordnet, die bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel in Richtung der Beschleunigungsdüse 2 konisch gestaltet ist.In the area of the outlet end of the burner muffle 1, an annular diaphragm 19 is arranged therein, which at the illustrated embodiment in the direction of the acceleration nozzle 2 is conical in shape.

Der Ringspalt 16 ist durch Abstandhalter 20 gesichert, die sich um den Umfang herum verteilen.The annular gap 16 is secured by spacers 20 which are distributed around the circumference.

In dem beschriebenen Brenner läuft der Verbrennungsvorgang folgendermaßen ab:In the burner described, the combustion process takes place as follows:

Die Verbrennungsluft tritt im Sinne des Pfeiles A durch das Zuführungsrohr 11 in das Gehäuse 9 ein. Sie durchströmt das Lochblech 14-, wird durch die dort erfolgende Stauung gleichmäßig über den Umfang der Brennermuffel verteilt und gelangt mit beruhigter Strömung zu dem eineThe combustion air occurs in the direction of arrow A. through the supply pipe 11 into the housing 9. It flows through the perforated plate 14-, is carried out there by the Damming is evenly distributed over the circumference of the burner muffle and reaches one of them with a calm flow

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Drosselstelle "bildenden Ringspalt 16. Dort findet eine weitere Strömungsberuhigung statt. Der Großteil der Verbrennungsluft gelangt dann vom Luftsammeiraum 17 durch die Drallvorrichtung 3 in das Eintrittsende 1a der Brennermuffel. Ein Teil der Luft strömt jedoch auch durch das Spritzloch 5i durch welches der Brennstoff in Richtung der Brennermuffelachse 0 eingedüst wird. In der Brennermuffel bewegt sich die Verbrennungsluft inüLge des Dralls schraubenförmig zum Austrittsende 1b. Infolge der Erweiterung der Brennermuffel verringert sich dabei die Umfangskomponente der Strömung und damit auch die auf die Verbrennungsluft wirkende Fliehkraft. Vom Punkt B im Austrittsquerschnitt ergibt sich aaher ein Druckgefälle zum Punkt Q im Eintrittsquerschnitt, das einen Teil der Verbrennungsluft entgegen der Hauptströmungsrichtung zurücksäugt. Zwischen der wandnahen Strömung und der zentralen Rückströmung bildet sich ein Turbulenzgebiet aus, in welchem der Brennstoff intensiv mit der Verbrennungsluft gemischt wird. Der nicht rezirkulierende Anteil gelangt durch den freien Querschnitt der· Blende 19 in die Beschleunigungsdüse 2 und verlaßt den Brenner in Form eines sehr schnellen Flämmgas Strahls. Hinter der Blende 19 bildet sich ein Wirbel V aus, der die drenzschicht der Luftströmung dem Flammstrahl beimischt. Vom Punkt P zum Punkt R im Austrittsquerschnitt der Beschleunigungsdüse existiert ebenfalls ein Druckgefälle.Throttle point "forming annular gap 16. There is another Flow calming takes place. The majority of the combustion air then passes from the air collection space 17 through the swirl device 3 in the inlet end 1a of the burner muffle. A However, part of the air also flows through the spray hole 5i through which the fuel in the direction of the burner muffle axis 0 is injected. The moves in the burner muffle Combustion air due to the swirl helically towards the outlet end 1b. As a result of the expansion of the burner muffle, the circumferential component of the flow is reduced and thus also the centrifugal force acting on the combustion air. From point B in the exit cross-section, aaher results a pressure gradient to point Q in the inlet cross-section, which carries part of the combustion air against the main flow direction suckles back. Between the flow close to the wall and the central return flow forms a turbulence area in which the fuel intensely with the combustion air is mixed. The non-recirculating portion reaches the acceleration nozzle through the free cross section of the diaphragm 19 2 and leaves the burner in the form of a very fast scarfing gas jet. Behind the aperture 19 is formed a vortex V from which the third layer of air flow dem Flame jet admixed. There is also a point from point P to point R in the exit cross-section of the acceleration nozzle Pressure gradient.

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Der durch das Spritzloch 5 strömende Anteil der Verbrennungsluft trägt den Brennstoff in das Innere der Brennermuffel 1 und hält den Raum vor dem und um das Spritzloch von Einwirkungen der Flamme frei.The proportion of the combustion air flowing through the spray hole 5 carries the fuel into the interior of the burner muffle 1 and keeps the space in front of and around the spray hole from impacts the flame free.

Der Brenner erlaubt es, einen Flammgasstrahl von einer Geschwindigkeit zu erzeugen, die einem Staudruck entspricht, welcher aindestens das 5- bis 10-fache der auf den Flammgasstrahl im Heizraum pro Flächeneinheit wirkenden Auftriebskräfte beträgt, und zugleich ein stabiles Strömungs-Ibiid trotz der einander entgegenwirkenden Druckgefäiie FQ und Έ8. zu erzielen sowie eine optimale Rußkurve zu erreichen, wenn bei einer Verbrennungsleistung von 100.000 kcal/h und einem Vordruck der Verbrennungsluft von folgenden Dimensionen eingehalten sind: M The burner allows a flame gas jet to be generated at a speed that corresponds to a dynamic pressure which is at least 5 to 10 times the buoyancy forces acting on the flame gas jet in the heating room per unit area, and at the same time a stable flow ibid in spite of the opposing forces Pressure vessel FQ and Έ8. to achieve and to achieve an optimal soot curve if the following dimensions are maintained with a combustion output of 100,000 kcal / h and a pre-pressure of the combustion air: M

Einoriiiosdurchmesser der Br-ennermuffel d^ » 84 Ausfcriirfcsdurchmesser der Brennermuffel D. * 175Standard diameter of the burner muffle d ^ »84 Outlet diameter of the burner muffle D. * 175

der Beschleunigungsdüse * Surclioriirfcsdurchmesser der Blende D₀ =« 80 of the acceleration nozzle * surplus diameter of the diaphragm D ₀ = «80

;e der Brennensuff el Ij. =* 240; e the Brennensuff el Ij. = * 240

JLänge der- Bssenlenm gnngsdüse L· a 13OJ length of the Bssenlenm gnngsdüse L · a 13O

Axiale Üänge der ieitischauieln b^ ^ 30 Spiralen nfrel des üaf"ceinferii^s gegenAxial length of the ieitischauieln b ^ ^ 30 Spirals nfrel des üaf "ceinferii ^ s against

die üBifangsnöhlning = 7—15 Dicke der isioscliaufeis = 5the üBifangsnöhlning = 7-15 Thickness of the isioscliaufeis = 5

- 14- -- 14- -

Burehmesseä? des Spsritsloshs d« * 2$Burehmesseä? des Spsritsloshs d «* 2 $

Durchmesser des Gehäuses do » 250Case diameter do »250

Breite des Spalts s =»7,5Width of the gap s = »7.5

Eintrittsdurchmesser der Verbrennungs-Inlet diameter of the combustion

iuftzuführung d, » 100air supply d, »100

Abstand Drosselstelle/Gehäusestirnwand b~ =« 62 Durchtrittsfläche des Lochbleclis entspricht 364 Löchern von je M- mm Durchmesser.Distance throttle point / front wall of the housing b ~ = «62 passage area of the perforated sheet corresponds to 364 holes, each M mm in diameter.

Soll der Brenner für andere Leistungen ausgelegt werdon, dann sind die angegebenen Abmessungen, zumindest jedoch die Abmessungen d^, D^, I>2» ^i ^g' *^D ' ^¹¹¹⁰" ⁰S ^im ^^erilö-ltnis der Wurzle aus den den Leistungen entsprechenden Durchsätzen zu ändern. Außerdem können bei den angegebenen Maßen Änderungen im Eintrittsdurchmesser d,- der Brennermuff el _y der Breite b^. der Leitschaufeln und des Spiralwinkels vorgenommen werden, wobei diese änderungen aber unter den angegebenen Werten im wesentlichen linear gegeneinander zu kompensieren sind.If the burner is to be designed for other outputs, then the dimensions given, but at least the dimensions d ^, D ^, I> 2 »^ i ^ g '* ^D ' ^ ¹¹¹⁰ " ⁰ S ^im ^ ^{eril oil} -ltnis of the root In addition, with the specified dimensions, changes can be made in the inlet diameter d, - the burner muffle _y, the width b ^ are to be compensated.

Bei diesen Werten ergibt sich im Zentrum des Sintrittsendes der Brennermuffel ein Unterdrück der ΊΟ bis 20 mais görßer ist als der mittlere Staudruck der Strömung in der Brennermuffel, gemessen auf "halber Länge L^ der Brennermuffel am Ort größter Geschwindigkeit des dortigen Geschwindigkeits-With these values, the result is in the center of the entrance end the burner muffle a suppression of ΊΟ to 20 corn is greater than the mean dynamic pressure of the flow in the Burner muffle, measured at "half the length L ^ of the burner muffle at the place of greatest speed of the local speed

660660

prof ils. Dieses Bruckverhältnis garantiert die Stabilität der Flammströmung.prof ils. This bridging ratio guarantees stability the flame flow.

Die Ausführungsform nach den Pig. 2 bis 5 stimmen im Frinsip und in den meisten Bauteilen mit derjenigen nach Fig. 1 überein. Zur Vermeidung von Wiederholungen sind die übereinstimmenden Bauteile im nachfolgenden nicht melar erwähnt, jedoch mit gleichen Bezugszeichen versehen.The embodiment according to the Pig. 2 to 5 votes in Frinsip and in most components with the one after Fig. 1 corresponds. To avoid repetition, the components that match are not shown below mentioned, but given the same reference numerals.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 dient zum Befeuern eines Kessels, der bei 21 angedeutet ist. Zur Bildung des Gehäuses für den Brenner ist die zylindrische Ireuerbüchse 22 des Kessels 21 aus diesem herausgeführt und bildet in ihrer Verlängerung 9' das Gehäuse. Dies stellt eine erhebliche bauliche Vereinfachung dar.The embodiment according to FIG. 2 is used to fire a boiler, which is indicated at 21. To form the Housing for the burner, the cylindrical Ireuerbüchse 22 of the boiler 21 is led out of this and forms in its extension 9 'the housing. This represents a significant structural simplification.

Als Brennstoff dient beim Brenner nach Fig. 2 Gas, -welches durch ein Rohr 6¹ zentral zugeführt wird. In Fig. 2 sind auch weitere Hilf sorgane des Brenners in Gestalt einer Zündeinrichtung 25 und einer Flammüberwachung 24- sichtbar. Die genannten Hilf sorgane 6% 23 und 2²J- sind ■wiederum in der Stirnwand 12 gelagert.The fuel used in the burner according to FIG. 2 is gas, which is supplied centrally through a pipe 6 ¹ . In Fig. 2 further auxiliary sorgane of the burner in the form of an ignition device 25 and a flame monitor 24- are visible. The mentioned auxiliary organs 6% 23 and 2 ² J- are ■ again mounted in the end wall 12.

Sine weitere Besonderheit des Brenners nach. Fig. 2 besteht in der Ibstüzung des vorderen Endes ib der Brenner— muffel 1 im Gehäuse 9¹· Zu diesem Zweck ist die Besehleuni—Sine another specialty of the burner after. Fig. 2 consists in the support of the front end ib of the burner muffle 1 in the housing 9 ¹ .

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e or* j reee : » ο * β·e or * j reee: »ο * β ·

4IIO I· C· · It ··4IIO I C It It

- 16 -- 16 -

- güiigsdüse 2 über- aas Austrittsende Iu der Brenneriuuff el nacli rückwärts verlängert und "bildet dadurch, eine kegelige Scheibe 2', deren äußerer Rand unter Zwischenschaltung eines Dichtringes 25 gegen die Innenwand des Gehäuses 9¹ abgestützt ist.- Güiigsdüse 2 extended over the outlet end Iu the Brenneriuuff el nacli backwards and "forms a conical disc 2 ', the outer edge of which is supported ^{against the inner wall of the housing 9 1 with the interposition of a sealing ring 25.}

Schließlich ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 als Vergleichmäßigungseinrichtung ein ringförmiger Kragen 14" vorgesehen, der zwischen die Verbrennungsluftzuführung 11 und die Brennermuffel 1 hineingreift. Dieser Kragen 14-" bricht den Impuls der Luft und verteilt diese in dem zwischen ihm und der Brennermuffel verbleibenden SpaltFinally, in the embodiment according to FIG. 2, an annular collar is used as a smoothing device 14 "is provided between the combustion air supply 11 and the burner muffle 1 engages. This collar 14- " breaks the impulse of the air and distributes it in the gap remaining between it and the burner muffle

«I ^_-Tl Α·ϊ AIa.«η», a Q^ J-* -Γΐ^*..*-».-·». ^_Arl TTrm -f*„«I ^ _- Tl Α · ϊ AIa.« Η », a Q ^ J- * -Γΐ ^ * .. * -» .- · ». ^ _Arl TTrm -f * "

Während "bei den Äiisfuhr-ungsformen nach. Fig. 1 und 2 die Brennesmuff el, die Bescnfeunigungsdüse und die Blende durchwegs aus warmfestem Blech, ausgebildet sind, ist dies bei den. Ausführongsformen nach den 3?ig. 3 'vnü. 4 nicht der 3?ε11. Bei dem Brenner· nach. Pig. 3 ist eine aus zwei Seilen ic xnid 1d bestehende Brennermuffel i¹ vorgesehen. Der rückwärtige 3?eil id ist zusammen mit einer die Vergleich— mäSigungsei nrichoung "bildenden Lochscheibe i^-¹, dem LeXtschaufelträger 7¹ "and den LeitscliaTiEelii 4-¹ als einteiliges GußstficS: ausgebildet;. Bei? Muffela.bsehnitr& id weist an seinemWhile "ungsformen Äiisfuhr-in according to. Fig. 1 and 2, the Brennesmuff el, the Bescnfeunigungsdüse and the shutter entirely of heat-resistant sheet metal, are formed, this is' vnü on. Ausführongsformen after the 3? Ig. 3. 4 is not the ?... 3 ε11 the burner · after Pig 3 a consists of two ropes ic xnid 1d existing burner muffle i ¹ is provided the rear 3 eil id together with a comparability mäSigungsei n r ichoung "forming perforated disc i ^.? - ¹ , the LeXtschaufelträger 7 ¹ "and the LeitscliaTiEelii 4- ¹ as a one-piece GußstficS: formed ;. With? Muffela.bsehnitr & id has on his

vorderen Ende eine Dichtwand 26 auf, die über einen Bichtring 27 an ihrem äußeren Umfang gegen die Innenwand des Gehäuses 9 abgedichtet ist. An die Dichtwand 26 ist der vordere Abschnitt 10 der Brennermuffel, der wiederum ebenso wie die Beschleunigungsdüse 2 und die Blende 19 aas warmfestem Blech besteht, angeflanscht,front end a sealing wall 26, which has a ring 27 on its outer circumference against the inner wall of the housing 9 is sealed. On the sealing wall 26 is the front section 10 of the burner muffle, which in turn is like the acceleration nozzle 2 and the aperture 19 is made of heat-resistant sheet metal, flanged,

Bei der Ausführungsfom nach Fig» 4· schließt sich »an das Austrittsende der Brennermuffel 1 ein Keramikstück 28 an, das sowohl die Düse 2¹ als auch die Blende 19' bildet. !Diese Ausführungsform ist geeignet, wenn der Brennstoff korrosive Verunreinigungen enthält, die eine aus Blech 'bestehende Düse und Blende zerstören würden.In the Ausführungsfom of Figure "4 · itself" connects to the discharge end of the burner muffle 1 to a ceramic piece 28, which forms both the nozzle 2 ¹ and the diaphragm 19 '. This embodiment is suitable if the fuel contains corrosive impurities which would destroy a nozzle and orifice made of sheet metal.

Schließlich ist bei u^r Ausführungsform nach Fig. 5 ein Luftzuführungsrohr 11' vorgesehen, das koaxial zum Gehäuse 9 und zur Brennermuffel 1 in das Gehäuse mündet. Bevor die Verbrennungsluft in den Luftsammeiraum 17' eintreten kann, durchströmt sie ein Lochblech 14', das in diesem Fall die Vergleichmäßigungseinrichtung bildet. Das Lochblech 14· trägt zugleich die Hilfsorgane des Brenners.Finally, in our embodiment according to FIG. 5 an air supply pipe 11 'is provided which is coaxial with the housing 9 and opens to the burner muffle 1 in the housing. Before the combustion air enter the air collection space 17 ' can, it flows through a perforated plate 14 ', which in this Case forms the equalization device. The perforated plate 14 · also carries the auxiliary organs of the burner.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeichneten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können die gezeigten Konstruktionsmerkmale bei den einzelnen Brennern gegeneinander ausgetauscht werden. Ferner kann anstelle einerThe invention is not limited to the illustrated embodiments limited. In particular, the construction features shown in the individual burners can be mutually exclusive be replaced. Furthermore, instead of a

«■5 s-«c »e . .. _at (j«■ 5 s-« c »e. .. _at (j

- 18 -- 18 -

koniscaen Blende oder eine ebene Ringblende gewählt werden. Ferner können alle Brenner wahlweise mit öl, Gas oder Kohlenstaub betrieben werden.Koniscaen diaphragm or a flat ring diaphragm selected will. Furthermore, all burners can be operated with oil, gas or coal dust.

Sämtliche aus der Beschreibung und der Zeichnung, einschließlich deren konstruktiven Einzelheiten, hervorgehenden Merkmale können auch in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.All from the description and the drawing, including their constructional details Features can also be essential to the invention in any combination.

- Patentansprüche -- patent claims -

Claims

claims

i ο) Burner for controlling a boiler room, with a conically widening in the main flow direction of the throughput flow Brennermoffel, which is sent through a central at the entrance Spray hole of the fuel and a swirl device with predominantly radial guide vanes as well The combustion air can partly be supplied through the spray hole, and with one at the outlet end of the burner muffle subsequent acceleration nozzle to generate a flame gas jet, the speed of which at the outlet end of the Accelerator nozzle corresponds to a back pressure which is at least 5 to 10 times that of the Piamsi gas jet in the boiler room per unit area acting buoyancy forces, the swirl device and the dimensions of the burner muffle are designed so that the negative pressure forming in the center of the inlet end of the burner muffle is at least Ί0 to 20 times greater than the mean dynamic pressure of the throughput flow, measured halfway along the burner muffle at the location of the highest speed of the local speed profile for smaller, for heating central heating boilers and the like. Suitable combustion capacities, thereby characterized in that in the path of the combustion air upstream of the entry (13) into the swirl device, a smoothing device (14) to distribute the air over the scope of the swirl device and to equalize the

Flow is provided, that the entry of the swirl device

\ direction and the spray hole (5) from a common, throttle

\ point-free space (1?) and that at the exit end

«(Ib) the burner muffle (1) a diaphragm (19) is arranged.

f 2.) Burner according to claim 1. characterized g e k e η η -

shows that between the equalization device (1A-) and the inlet (13) of the swirl device (3) a throttle point (16) is arranged.

3) Burner according to claims 1 and 2, characterized in that the burner muffle (1) at least over part of its length in a concentric to it, it is arranged at a distance bypassing the cylindrical housing (9), which is at a distance behind the inlet end (1a) the burner muffle (1) is closed by an end wall (12) and at a distance from the inlet end a combustion air supply (11) opens so that the equalization device (14) in the annular space (15) is arranged between the burner muffle and the housing, and that the swirl device (3) has a plate-shaped guide vane carrier (7), the outer periphery of which with the housing encloses an annular gap forming the throttle point (16).

4.) Burner according to claim 3i, characterized in that the annular gap (16) by spacers (20) is secured. . ^

5.) Burner according to claim 3 *, characterized in that the swirl device (3) on the the side of the guide vanes facing away from the guide vane carrier (7) (4-) is closed by an annular cover plate (8), in the center of which is the spray hole (5) is located.

6.) Burner according to claim 3> characterized in that the smoothing device is designed as an annular perforated plate (14-).

7.) burner according to claim 5? characterized in that the "equalization device consists of a ring-like collar (14- ") between the combustion air supply (11) and the burner muffle (1) intervenes.

8.) Burner according to claim 3 and / or 5> characterized in that the auxiliary devices of the Burner, such as fuel supply organs (6), igniter "(23), Ilammmonitoring (24-), are stored in the end wall (12).

9-} burner üäch. Claim 3-> characterized geke η η zeicliaet that the housing (9) can be flanged to the Heizraumwanasflanschbar ;.

\ß\ß XF %ß tj KJ\ ß \ ß XF% ß tj KJ

10.) Burner according to claim 3> thereby g e k β η η ζ e i c h ne t that the burner muffle (1) against the housing (9) is sealed by an annular membrane (18).

11.) Burner according to claim 3 »characterized in that the Br ^ nnermuffel (i) in the region of its outlet end (1b) is connected to a flat or conical disc (2 *), the outer edge of which against the housing (9 ¹ ) through a sealing ring (25) is sealed.

12) A burner according to claim 11, characterized in that _t the conical disc ^(2-1 -) is formed by a rear Terlängerusg the Besch3sw · "ig" 3g3iiÜ3e (2).

13 ·) Burner according to claims 1 and 3 ₅ characterized in that the diaphragm (19) is designed to run conically in the direction of the acceleration nozzle (2).

) Burner at least according to claims 1 and 3, characterized in that the burner muffle (1), the acceleration nozzle (2) and the diaphragm (19) consist of heat-resistant sheet metal.

15.) Burner at least according to claims 1 and 3-> characterized in that the rear

660338

«■ /

Part (ld) of the burner muffle (1 ') together with the guide vane carrier (?'), The guide vanes (4 ¹ ) and, if applicable, the perforated plate (1V) is designed as a single casting, which is inserted into an outer circumference against the housing (9 ) Sealed sealing wall (26) passes over, and that the front part (1c) of the burner muffle, the acceleration nozzle (2) and the diaphragm (19) consist of heat-resistant sheet metal or one-piece ceramic material (28).

16.) Burner according to claim 1, characterized in that a combustion air supply (11 ') coaxial to the burner muffle (1) is arranged behind the inlet end (la) of the burner muffle and between the supply on the one hand and the spray hole (5) and the swirl device (3 ) on the other hand, a perforated plate (14 · ¹ ) is arranged.

17 ·) Burner according to claim 16, characterized in that the auxiliary devices of the burner, such as fuel supply elements (6), igniter (23), flame monitoring (24), are mounted ^{in the perforated plate (14 · 1).}

18.) Burner according to one or more of claims 1 to 17s characterized in that it is at a combustion rate of 100,000 kcal / h and one Yorärae5r = the combustion air of 100 a ^ S following dimensions

3382

^d 1 = * 84- mm ^D 1 = 175 mm D ₂ »80 mm ^L 1 = * approx. 24-0 mm

genes, which for the most part occur with a change in the combustion performance are to be changed in the ratio of the root of the throughputs corresponding to the incineration capacities and changes in the inlet diameter of the burner muffle, the guide vane width and the spiral angle im are essentially linearly compensable against each other:

Inlet diameter of the burner muffle (1) Outlet diameter of the burner muffle (1) Exit diameter of the acceleration nozzle (2) = passage diameter of the

Cover (19)

Length of the burner muffle (1)

Length of the command nozzle (2) Lp = 130 mm

Axial length of the guide vanes (4-) b ^, = * 30 mm Spiral angle of the air inlet against the

Circumference direction = * 7-15

Thickness of the guide vanes (4 *) = 5 mm

Diameter of the spray hole (5) d _g »25 mm

Diameter of the housing (9) d ~ = 250 mm

Width of the gap (16) s = * 7.5 mm

Inlet diameter of the combustion fluid

infeed (11) d ^ = 100 mm

Distance throttle point (16) / housing fix

wall (12) b _o = 62 mm

j3urchuri% tsfläche des ijochblechs ¹ Ci ^) corresponds to jiöchem ύοώ. ^ e ^ - clean diameter.