DE923080C

DE923080C - Fuel feed for oscillating burners

Info

Publication number: DE923080C
Application number: DEH12075A
Authority: DE
Inventors: Franz Haag; Ludwig Dipl-Ing Dr-Ing Huber
Original assignee: Heizmotoren GmbH
Current assignee: Heizmotoren GmbH
Priority date: 1952-04-06
Filing date: 1952-04-06
Publication date: 1955-02-03

Description

Brennstoff-Zuführung für Schwingbrenner Die Erfindung bezieht sich auf sogenannte Schwingbrenner, d. h. auf Verbrennungsgeräte, deren Brennkammer mit einem ventillos angeschlossenen Schwingrohr einen Helmholtzschen Resonator bildet, welcher im Betrieb durch periodisch in der Brennkammer erzeugte Verpuffungen eines angesaugten Brenngemisches in akustische Schwingungen versetzt wird. Während man solchen Schwingbrennern früher beide Komponenten des Brenngemisches über ein gemeinsames Rücksch lagventil zuzuführen pflegte, ist es heute vielfach üblich geworden, nur die Brennluft durch ein Rückschlagventil einzulassen und dies Rückschlagventil mit der Brennkammer über ein Mischrohr zu verbinden, in das der Brennstoff getrennt eingeführt wird.. Hierdurch werden die Ventile geschont und die Geräte völlig feuersicher. Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Brennstoff-Zuführung für Schwingbrenner der letztgenannten Art. Nach der Erfindung wird der Brennstoff über radiale Bohrungen in die Einschnürungszone einer kantigen Blende in einen Kanal eingeführt, welcher das erwähnte Mischrohr mit einem Kondensationsraum verbindet. Es wurde gefunden, daß man durch diese Maßnahme zu einer überraschenden Steigerung der Schwingungsstabilität des Brenners gelangt.Fuel feed for oscillating burners The invention relates on so-called swing burners, d. H. on combustion devices, their combustion chamber with an oscillating tube connected without valves forms a Helmholtz resonator, which during operation by deflagrations periodically generated in the combustion chamber sucked fuel mixture is set in acoustic vibrations. While one Such oscillating burners used to have both components of the fuel mixture on a common Used to supply check valve, it has become common today, only to let in the combustion air through a non-return valve and this with a non-return valve to connect the combustion chamber via a mixing tube, in which the fuel is separated is introduced .. This protects the valves and makes the devices completely fire-proof. The invention relates to an improvement in the fuel supply for oscillating burners of the latter type. According to the invention, the fuel is via radial bores introduced into the constriction zone of an angular diaphragm in a channel, which the mentioned mixing tube connects to a condensation space. It was found, that this measure leads to a surprising increase in the vibration stability of the burner.

Die Zeichnung stellt den Gegenstand der Erfindung dar. Es zeigt Fig. r die schematische, teilweise angeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Schwingbrenners, Fig. a einen vergrößerten Schnitt durch den mit der kantigen Blende ausgerüsteten Verbindungskanal zwischen Mischrohr und Kondensationsraum und Fig. 3 das Diagramm der Durchflußziffern am Rückschlagventil und an der erwähnten Blende in Abhängigkeit von den Reynoldschen Zahlen.The drawing represents the subject matter of the invention. It shows Fig. r the schematic, partially sectioned side view of an inventive designed oscillating burner, Fig. A an enlarged section through the with the angular panel equipped connecting channel between mixing tube and condensation chamber and FIG. 3 shows the diagram of the flow rates on the check valve and at the diaphragm mentioned as a function of the Reynolds numbers.

Der in Fig. i dargestellte Schwingbrenner besteht aus der Kammer i, die mit dem Abgasrohr 2 einen Helmholtzschen Resonator bildet und in die das Mischrohr 3 hineinragt. An das Mischrohr 3, in dessen erweitertem Endstück der glühende Zündkörper q. steht, ist das Rückschlagventil 5 angeschlossen, das die Brennluft einläßt. Weiterhin mündet in das Mischrohr 3 der Kanal 6, welcher die Verbindung zum Kondensationsraum 7 'herstellt und über radiale Bohrungen an die Brennstoffleitung 8 angeschlossen ist. Diese führt zur Schwimmerkammer 9, welche zugleich über eine Leitung io mit dem Kondem.sationsraunz 7 verbunden ist.The oscillating burner shown in Fig. I consists of the chamber i, which forms a Helmholtz resonator with the exhaust pipe 2 and in which the mixing pipe 3 protrudes. To the mixing tube 3, in the extended end piece of the glowing igniter q. is, the check valve 5 is connected, which lets in the combustion air. Farther The channel 6, which connects to the condensation chamber, opens into the mixing tube 3 7 'and connected to the fuel line 8 via radial bores is. This leads to the float chamber 9, which at the same time via a line io the Kondem.sationsraunz 7 is connected.

Der Kanal' 6 ist in Fig. 2 vergrößert im Längss 'hnitt dargestellt. Er enthält die kantige Blende i i, in deren Einscbnürungszöne die radialen Bohrungen 12 münden, welche den an die Brennstoffleitung 8 angeschlossenen Ringkanal 13 mit dem Innern des Kanals 6 verbinden. Das sich von -der Blende ri zum Mischrohr 3 erstreckende Stück des Kanals 6 ist weiter gehalten als das zwischen der Blende ii und dem Kondensationsraum 7 liegende Stück. Hierdurch wird der Druckabfall beim Einsprühen des Brennstoffes in das Gemischrohr 3 klein gehalten und zugleich das Niederschlagen von Brennstofftröpfchen an der Mündung des Kanals 6 weitgehend verhindert.The channel '6 is shown enlarged in Fig. 2 in the longitudinal section. It contains the angular diaphragm i i, in whose constriction zone the radial bores 12 open, which the annular channel 13 connected to the fuel line 8 with connect to the inside of the channel 6. That of the diaphragm ri to the mixing tube 3 extending Piece of the channel 6 is held wider than that between the diaphragm ii and the condensation space 7 horizontal pieces. This increases the pressure drop when the fuel is injected kept small in the mixture pipe 3 and at the same time the precipitation of fuel droplets largely prevented at the mouth of the channel 6.

Befindet sich der Schwingbrenner in Betrieb, so entsteht im Mischrohr-3-abwechselnd-ein Überdruck (Verpuffungsphase) und ein Unterdruck (Ansaugphase) gegenüber dem Kondensationsraum 7. Dementsprechend verläuft die Strömung-- durch den Kanal 6 abwechselnd in Richtung des Pfeiles Pi und des Pfeiles P2 (Fig. 2). In beiden Fällen wird durch die Umströmung der Kanten der Blende i i ein Sog auf die radialen Bohrungen 12 ausgeübt, so daß ununterbrochen Brennstoff gefördert und das Brennstoffniveau niemals in die Zuleitung 8 zurückgedrückt wird. Die Brennstofförderung folgt also den periodischen Druckschwankungen nahezu trägheitslos. Der in der Verpuffungsphäse in den Kondensationsraum 7 abgeblasene- Brennstoff schlägt sich dort nieder und läuft über die Leitung io in die Schwimmerkammer 9 zurück.If the oscillating burner is in operation, then in the mixing tube-3-alternately-on Overpressure (deflagration phase) and a negative pressure (suction phase) compared to the condensation chamber 7. Accordingly, the flow - through channel 6 - alternates in direction of the arrow Pi and the arrow P2 (Fig. 2). In both cases it is caused by the flow the edges of the diaphragm i i exerted a suction on the radial bores 12, so that Uninterrupted fuel conveyed and the fuel level never in the supply line 8 is pushed back. The fuel delivery follows the periodic pressure fluctuations almost inertia. The blown off in the deflagration phase in the condensation space 7- Fuel is deposited there and runs through line io into the float chamber 9 back.

Von entscheidender Bedeutung ist es, daß die kantige Blende i i nicht wie das übliche Venturirohr eines Vergasers wirkt, sondern eine aerodynamisch völlig andersartige, den Eigenschaften des Rückschlagventils 5 besser angepaßte Charakteristik besitzt. Hierauf ist die erzielte Erhöhung der Schwingungsstabilität zurückzuführen.It is of crucial importance that the angular diaphragm i i not like the usual Venturi tube of a carburetor, but completely aerodynamically different characteristics better adapted to the properties of the check valve 5 owns. The achieved increase in vibration stability can be attributed to this.

Die Gleichungen für das vom Rückschlagventil 5 gelieferte Luftgewicht L und das über den Kanal 6 einströmende Brennstoffgewicht B lauten: wobei f (d p) die Funktion des Druckverlaufes während der Unterdruckphase ist, während k1 und k2 Konstanten sowie a1 und a2 die Durchflußziffer im Ventilspalt (a1) und die Durchflußziffer in der Blende i i (a2) sind.The equations for the air weight L supplied by the check valve 5 and the fuel weight B flowing in via the channel 6 are as follows: where f (d p) is the function of the pressure curve during the negative pressure phase, while k1 and k2 are constants as well as a1 and a2 the flow rate in the valve gap (a1) and the flow rate in the orifice ii (a2).

Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit dieser Durchflußziffern a von den Reynoldschen Zahlen, welche innerhalb jeder Ansaugphase der Schwingung die Werte von Null (Druckumkehr) bis zu etwa io5 (Unterdruckspitze) durchlaufen. Man erkennt, daß die beiden Kurven für den Durchlaßspalt des Ventils 5 (Kurve I) und für die kantige Blende i i (Kurve II) nahezu parallel zueinander verlaufen, so daß die Zulieferung von Brennluft G und Bmennstoff B beim Durchlaufen dieser Kurven ein konstantes Gewichtsverhältnis behält. Die Kurve III, welche bei Benutzung eines Venturis an Stelle der scharfkantigen Düse i i entstehen würde, ist in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet. Man erkennt, daß diese Kurve mit der Ventilkurve I scherenartig auseinanderläuft, so daß beim Durchlaufen der Kurven I und III eine steigende Brennstoffanreicherung des gebildeten Brenngemisches entstehen würde.Fig. 3 shows the dependence of these flow rates a on the Reynolds Numbers which, within each suction phase of the oscillation, have the values of zero (pressure reversal) run through up to about io5 (vacuum peak). It can be seen that the two curves for the passage gap of the valve 5 (curve I) and for the angular orifice i i (curve II) run almost parallel to each other, so that the supply of combustion air G and Bmennstoff B has a constant weight ratio when passing through these curves retains. The curve III, which when using a Venturi instead of the sharp-edged Nozzle i i would arise is shown in dashed lines in FIG. 3. One recognises, that this curve diverges like a scissor with the valve curve I, so that when Passing through the curves I and III an increasing fuel enrichment of the formed Fuel mixture would arise.

Durch die Einführung des Brennstoffes über die radialen Bohrungen der scharfkantigen Blende i i wird also bereits während jeder Ansaugphase eine Gemischbildung mit konstantem Mischungsverhältnis erzielt. Die innerhalb des Mischrohres 3 entstehende, schrittweise in die Brennkammer weitergeförderte Gemischsäule weist also keine Inhomogenitäten mehr auf. Dies führt bereits zu einem merklich ruhigeren Lauf des Schwingbrenners, dessen einzelne Ladungen stets verläßlich und gleichmäßig durchzünden. Darüber hinaus beeinträchtigen auch allmähliche Änderungen der Schwingungsamplitude, wie sie z. B. als Folge steigender Dämpfung - durch eine fortschreitende Korrosion der Wandungen ,des Schwingrohres 2 oder durch den Ansatz von Verbrennungsrückständen u.dgl. entstehen können, die Stabilität der Schwingung in vermindertem Maße, denn sie beeinflussen nicht mehr den Mittelwert des Mischungsverhältnisses von Luft und Brennstoff. Das Band der Reynoldschen Zahlen, innerhalb dessen der Brenner stabil schwingt, wird also durch die Maßnahme .gemäß der Erfindung wesentlich verbreitert.By introducing the fuel through the radial holes of the sharp-edged orifice i i is already a mixture formation during each intake phase achieved with a constant mixing ratio. The resulting within the mixing tube 3, The mixture column conveyed step by step into the combustion chamber therefore has no inhomogeneities more on. This already leads to a noticeably smoother running of the oscillating burner, its individual charges always ignite reliably and evenly. Furthermore also affect gradual changes in the vibration amplitude, such as. B. as a result of increasing damping - by progressive corrosion of the walls , of the oscillating pipe 2 or the build-up of combustion residues and the like can reduce the stability of the vibration because they affect it no longer the mean value of the mixture ratio of air and fuel. That Band of Reynolds numbers within which the burner oscillates stably thus widened significantly by the measure. according to the invention.

Die Blende ii 'braucht nicht in der Mitte des Kanals 6 zu liegen; ihre theoretisch günstigste Lage wäre sogar an der Mündung des Kanals 6, bereits im Mischrohr 3. Die in Fig. 2 dargestellte Gestalt ergibt jedoch einen konstruktiv bequemeren Anschluß der Brennstoffkanäle.The diaphragm ii 'does not need to be in the middle of the channel 6; their theoretically most favorable position would even be at the mouth of the channel 6, already in the mixing tube 3. The shape shown in Fig. 2, however, results in a constructive one more convenient connection of the fuel channels.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Fuel supply for oscillating burners with separate Air supply via a non-return valve and one to the fuel = Supply line connected connecting channel between the one opening into the combustion chamber Mixing tube and a condensation space, characterized by an angular diaphragm (i i) inside of the mentioned connecting channel (6), in whose constriction zone the to the fuel line (8) connected holes (i2) open. z. Fuel feed according to claim i, characterized in that the channel (6) on the one facing the mixing tube (3) Side of the diaphragm (i i) has a greater clear width than that of the condensation space (7) facing side.