DE855177C

DE855177C - Einrichtung fuer die kontinuierliche Verbrennung von Brennstoff in einem rasch fliessenden Luftstrom

Info

Publication number: DE855177C
Application number: DEP3638A
Authority: DE
Inventors: Frederick James Battershill; Isaac Lubbock
Original assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Current assignee: Power Jets Research and Development Ltd
Priority date: 1940-01-24
Filing date: 1950-09-26
Publication date: 1952-11-10
Also published as: CH272674A; GB583211A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 10. NOVEMBER 1952

P 3638 Ia/46 f

Vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Dauerverbrennen von Brennstoff in einem rasch fließenden Luftstrom. Zweck der Erfindung ist, Maßnahmen zu schaffen, durch welche große Mengen von Brennstoff in einem Raum von verhältnismäßig kleinem Volumen ununterbrochen verbrannt werden können, so wie dies z. B. für den Betrieb von Brennkraftturbinen erforderlich ist. Es kann sich dabei um eine Verbrennung von mehr als i,6 g Brennöl pro Stunde und Kubikzentimeter Verbrennungsraum handeln.

Die erfindungsgemäße Einrichtung für das Dauerverbrennen von Brennstoff in einem rasch fließenden Luftstrom, mit einer Leitung für den Luftstrom, einem Flammrohr, von welchem mindestens ein Teil von der Leitung umschlossen ist und welches einen Auslaß für die Verbrennungsgase besitzt, und mit einem Brenner zur Einführung von Brennstoff in einen vom Auslaß abgewandten Teil des Flammrohres zeichnet sich aus durch einen ersten Einlaß zur Einführung von ao Primärluft in diesen Teil des Flammrohres zwecks Auslösung der Verbrennung, durch einen zweiten Einlaß zwischen dem erstgenannten Einlaß und dem Leitungsauslaß zur Einführung von Sekundärluft in das Flammrohr zwecks Weiterführung der Verbrennung und Mittel zur Erzeugung von Turbulenz in der Primärluft, wobei das Ganze derart bemessen und angeordnet ist, daß ein Teil der Luft in dem

Flammrohr zwischen den Primär- und Sekundärlufteintritten stromaufwärts fließt. Dieses Stromaufwärtsfließen wird dadurch bewirkt, daß die Primärluft eine Schraubendrallbewegung mit einem Rückstromkemteil ausführt.

Es kann ein weiterer Einlaß für Luft vorhanden sein, die zugeführt wird, um sich mit den Verbrennungsgasen nach Passieren der Sekundärverbrennungszone zu mischen.

ίο Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt, in welcher

Fig. ι einen Längsschnitt durch die Einrichtung zeigt,

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 ist, während

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1 wiedergibt.

Mit ι ist eine rohrförmige Brennkammer bezeichnet und mit 2 eine am Ende zylindrische Luftzufuhrleitung, in welcher ein Flammrohr 1 gleichachsig montiert ist. Brennstoff in flüssiger oder pulverförmiger Form wird durch einen Brenner 3, welcher mit dem Flammrohr gleichachsig angebracht ist, in das Flamm- »5 rohr in Stromauswärtsrichtung eingeführt. Die Primärluft, welche unter Druck der Luftzufuhrleitung entnommen wird und die Verbrennung auslöst, wird durch einen ersten Einlaß 4, welcher den Brenner 3 umgibt, in die Kammer in der Nähe des Brenners 3 so eingeleitet, daß der Luft eine Drallbewegung gegeben wird, bei welcher sie um die Längsachse der Brennkammer rotiert. Diese Drallbewegung wird durch geneigte Leitschaufeln 4 oder nicht gezeichnete tangential angeordnete Einlaßöffnungen erzeugt. Die primäre Reaktion (Vorverbrennung) zwischen dem Brennstoff und der Primärluft erfolgt in der mit 5 bezeichneten erweiterten Primärverbrennungszone. Eine Verengung 11 kann zwischen der erweiterten Zone 5 und dem Einlaß 4, wie dargestellt, vorgesehen sein.

Sekundärluft aus der Luftzufuhrleitung wird dem Flammrohr 1 durch einen zweiten Einlaß 6 zugeführt, welcher stromabwärts des ersten Einlasses 4 angeordnet ist und gemäß Fig. 2 ebenfalls tangentiale Einlaßöffnungen aufweist, wodurch dieser Luft ebenfalls eine Drallbewegung in der gleichen Richtung wie die Primärdrallbewegung erteilt wird.

Der Einlaß 6, welcher ein kreisförmiger Kranz von Einlaßöffnungen in der Wand des Flammrohres aufweist, ist zweckmäßig in einem beträchtlichen Abstand vom Ende des Flammrohres angeordnet, an welchem der Brennstoff eingebracht wird. Die axiale Lage dieses Einlasses für die Sekundärluft muß ziemlich genau bestimmt werden, um die beste Wirkung zu erzielen. Wenn beispielsweise dieser Einlaß zu nahe beim Brenner ist, so ist ungenügender Raum für die primäre Verbrennung des Brennstoffs vorhanden, bevor letzterer die sekundäre Verbrennungszone erreicht, so daß die Flamme abgekühlt wird. Durch Versuche < wurde festgestellt, daß der Abstand des zweiten Einlasses vom ersten Einlaß bzw. der Brennerdüse etwa zwischen dem ¹Z₂- bis 2fachen des größten Flammrohrdurchmessers zwischen diesen Einlassen liegen soll. | Außerdem ist dafür gesorgt, daß vom Luftstrom ein kleinerer Teil durch den ersten Einlaß 4 als durch den zweiten Einlaß 6 einströmt, so daß die Primärluftmenge kleiner als die Sekundärluftmenge ist.

Durch die Form des Flammrohres und die Druckverteilung der zugeführten Luft im Flammrohr wird erreicht, daß die Luit zwischen den beiden Einlassen 4 und 6 einen Wirbel bildet, welcher den Brennstoffstrahl umgibt und in welchem der zentrale Teil stromeinwärts gegen den Brenner fließt.

Der Strom der Verbrennungsgase, welcher sich nach dem Einlaß 6 durch das Flammrohr vorwärts bewegt, wird verdünnt, indem zusätzliche, tertiäre Luft durch einen weiteren Einlaß 8, welcher stromabwärts des zweiten Einlasses 6 angeordnet ist, einströmt. Dieser Einlaß 8 weist mehrere radial angeordnete Röhren auf, durch welche diese zusätzliche Luft in die Kernzone des Stromes der Verbrennungsgase eingeführt wird, wo die Temperatur gewöhnlich am höchsten ist. Um dies zu erzielen, haben die Röhren ihre Auslaßenden nahe dem Zentrum des Flammrohres. Weitere Verdünnungsluft tritt durch die Löcher 9 ein, worauf die Gase dem Auslaß 10 zuströmen.

Die Primär- und die Sekundärluft sowie die Verdünnungsluft werden alle unter Druck aus dem Raum zwischen dem Flammrohr und der Luftzufuhrleitung entnommen. Es können aber auch separate Luftzuführkammern für jeden Luftteil vorgesehen sein.

Es wurde festgestellt, daß mittels dieser beschriebenen Einrichtung eine vollkommene Verbrennung des Brennstoffs möglich ist, so daß die abströmenden Gase frei von unverbrannten oder teilweise verbrannten Teilchen sind und den charakteristischen süßen Geruch besitzen.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zum Dauerverbrennen von Brennstoff in einem rasch fließenden Luftstrom mit einer Leitung für den Luftstrom, einem Flammrohr, von welchem mindestens ein Teil von der Leitung umschlossen ist und welches einen Auslaß für die Verbrennungsgase besitzt, mit einem Brenner zur Einführung von Brennstoff in einem vom Auslaß abgewandten Teil des Flammrohres, gekennzeichnet durch einen ersten Einlaß zur Einführung von no Primärluft in diesen Teil des Flammrohres zwecks Auslösung der Verbrennung, durch einen zweiten Einlaß zwischen dem erstgenannten Einlaß und dem Leitungsauslaß zur Einführung von Sekundärluft in das Flammrohr zwecks Weiterführung der Verbrennung und Mittel zur Erzeugung von Turbulenz in der Primärluft, wobei das Ganze derart bemessen und angeordnet ist, daß ein Teil der Luft in dem Flammrohr zwischen den Primär- und Sekundärlufteintritten stromeinwärts fließt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eintritt mit Mitteln versehen ist, um die Primärluft zu zwingen, um die Längsachse des Flammrohres eine Drallbewegung auszuführen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß durch den ersten Einlaß ein kleinerer Teil des Luftstromes eintritt als durch den zweiten Einlaß.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner gleichachsig zum Flammrohr ist und Brennstoff stromauswärts austreten läßt.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem ersten Einlaß und dem zweiten Einlaß zwischen ¹Z₂- und 2mal des Durchmessers des Flammrohres zwischen diesen zwei Einlassen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß der zweite Einlaß einen kreisförmigen Kranz von öffnungen aufweist, die über die Wand des Flammrohres angeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen für Sekundärluft mit Mitteln versehen sind, um der Sekundärluft um die Achse des Flammrohres eine Drallbewegung zu erteilen.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Sekundärluftöffnungen weitere öffnungen für die Einführung von zusätzlicher Luft in das Flammrohr angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 5465 10.52