DE9310257U1

DE9310257U1 - Fan burner

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Publication number: DE9310257U1
Application number: DE9310257U
Authority: DE
Original assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Viessmann Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2003-07-10

Description

(17 012)(17 012)

Die Neuerung betrifft einen Gebläsebrenner für die Verbrennung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen, bestehend aus einer zentrisch angeordneten Brennstoffzuführleitung mit Brennstoffaustrittsdüse, Stauscheibe und Zündeinrichtung, welche Elemente von einem der Brennstoffzuführleitung koaxial zugeordneten, im Vorderteil in Strömungsrichtung konvergierendem Brennerrohr mit Brennerrohröffnung umfaßt sind.The innovation concerns a fan burner for the combustion of liquid or gaseous fuels, consisting of a centrally arranged fuel supply line with fuel outlet nozzle, baffle plate and ignition device, which elements are enclosed by a burner tube with a burner tube opening that is coaxially assigned to the fuel supply line and converges in the front part in the direction of flow.

Gebläsebrenner der genannten Art sind hinlänglich bekannt und in Benutzung, so daß es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Die in der Regel und in bezug auf die Düse innerhalb des konvergierenden Bereiches des Brennerrohres axial verstellbare Stauscheibe, die meist auch noch mit drallvermittelnden Elementen für die durch das Brennerrohr anströmende Verbrennungsluft ausgestaltet ist, sorgt zusammen mit dem benachbart konisch eingezogenen Bereich des Brennerrohres für eine konvergierende Orientierung des ausströmenden "Verbrennungsluftschlauches" zum divergierend von der Düse ausströmenden Brennstoff hin, um eine gute Vermischung und damit Verbrennung mit gutem Wirkungsgrad zu erzielen.Blower burners of the type mentioned are sufficiently well known and in use, so that no special written proof is required in this regard. The baffle plate, which is usually axially adjustable in relation to the nozzle within the converging area of the burner tube and is usually also designed with swirl-imparting elements for the combustion air flowing through the burner tube, together with the adjacent conically drawn-in area of the burner tube, ensures a converging orientation of the outflowing "combustion air hose" towards the fuel flowing out divergingly from the nozzle in order to achieve good mixing and thus combustion with good efficiency.

Durch einen beim gattungsgemäßen Gebläsebrenner in der Regel vorgesehenen eingebördelten Rand, der eine durchgehend kreisförmige Verwirbelungskante darstellt, wird eine ver-A flanged edge, which is usually provided on the generic fan burner and represents a continuous circular swirling edge, ensures a

stärkte Abgasrezirkulation mit der Folge einer verstärkten NO_x-Reduzierung erreicht. Dies geht allerdings auf Kosten der Flammstabilität und außerdem steigt der Geräuschpegel des Brenners an.Increased exhaust gas recirculation is achieved, resulting in increased NO _x reduction. However, this comes at the expense of flame stability and the noise level of the burner also increases.

Der Neuerung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Gebläsebrenner der gattungsgemäßen Art dahingehend zu verbessern, daß bei mindestens gleicher NO_x-Reduzierung und optimaler Verbrennung eine gute Flammstabilität und ein möglichst niedriger Geräuschpegel gewährleistet sein sollen.The innovation is therefore based on the task of improving a forced draught burner of the generic type in such a way that good flame stability and the lowest possible noise level are ensured with at least the same NO _x reduction and optimal combustion.

Diese Aufgabe ist mit einem Gebläsebrenner der eingangs genannten Art nach der Neuerung dadurch gelöst, daß die Begrenzungskante der Brennerrohröffnung zwischen zwei Kreisen oder Polygonen verlaufend angeordnet und in ihrer Länge größer bemessen ist als der größere Kreis oder Polygon, wobei das Längenübermaß der Begrenzungskante partiell gleichmäßig bei stetigem und/oder unstetigem Verlauf der Begrenzungskante über den Umfang der Brennerrohröffnung verteilt ist.This task is solved with a fan burner of the type mentioned at the beginning according to the innovation in that the boundary edge of the burner tube opening is arranged between two circles or polygons and is larger in length than the larger circle or polygon, whereby the length excess of the boundary edge is partially evenly distributed over the circumference of the burner tube opening with a continuous and/or discontinuous course of the boundary edge.

Durch diese neuartige Ausbildung liegt also keine kreisförmige Öffnungskante der Brennerrohrausströmöffnung mehr vor, sondern eine Umfangsrandkante, die sich, gleichmäßig auf den Umfang verteilt, durch Ausnehmungen und Vorsprünge darstellt, welche Strukturierung der Umfangsrandkante natürlich Auswirkungen auf den vorerwähnten ausströmenden "Verbrennungsluftschlauch" hat.Due to this new design, there is no longer a circular opening edge of the burner tube outlet opening, but rather a peripheral edge that is evenly distributed around the circumference and is represented by recesses and projections, which structuring of the peripheral edge naturally has an effect on the aforementioned outflowing "combustion air hose".

Diese "Strukturierung" der Umfangsrandkante kann dabei in verschiedenen Ausführungsformen erfolgen, die im einzelnen noch näher erläutert werden.This "structuring" of the peripheral edge can be carried out in various designs, which will be explained in more detail below.

Unabhängig von solchen speziellen Ausgestaltungen entstehen grundsätzlich an der Randkante unterschiedliche aber gleichmäßig über den ganzen Umfang verteilte Strömungsprofile, und zwar derart, daß im Bereich von Ausnehmungen der Luftstrom mehr oder weniger unbehindert ausströmen kann und damit ringsum einhüllende und damit flammstabilisierende Stützstrahlen für die zentrische Flamme bildet, während im Bereich von Vorsprüngen eine mehr oder weniger starke Verwirbelung erfolgt, die im Sinne einer Abgasrezirkulation und -beimischung wirkt. Da nicht mehr der gesamte Begrenzungskantenumfang an einer solchen Verwirbelung beteiligt ist, wird auch, wie sich gezeigt hat, der Geräuschpegel des Brenners reduziert. Überraschenderweise wird dabei aber die NO_x-Reduzierung nicht entsprechend gemindert, was an sich anzunehmen gewesen wäre, sondern diesbezüglich ist sogar eine weitere Verbesserung beobachtbar, und zwar vermutlich dadurch bedingt, daß die Stützstrahlen ebenfalls einen Teil der in den Mündungsbereich des Brennerrohres zurückgeführten Abgases mit erfassen und auf direktem Wege schnell in den Flammbereich fördern.Regardless of such special designs, different flow profiles are generally created at the edge, but these are evenly distributed over the entire circumference, in such a way that in the area of recesses the air flow can flow out more or less unhindered and thus forms enveloping and flame-stabilizing support jets for the central flame, while in the area of projections a more or less strong turbulence occurs, which acts in the sense of exhaust gas recirculation and admixture. Since the entire boundary edge circumference is no longer involved in such turbulence, the noise level of the burner is also reduced, as has been shown. Surprisingly, however, the NO _x reduction is not reduced accordingly, which would have been expected, but in this respect a further improvement can even be observed, presumably due to the fact that the support jets also capture part of the exhaust gas returned to the mouth area of the burner tube and quickly convey it directly into the flame area.

Der neuartige Gebläsebrenner wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The new type of blower burner is explained in more detail below using drawings of examples of implementation.

Es zeigt jeweils in Vorderansicht und im SchnittIt shows in front view and in section

Fig. IA, IB, verschiedene Ausführungsformen des
bis 5A, 5B Gebläsebrenners;Fig. IA, IB, different embodiments of the
up to 5A, 5B forced draught burner;

Fig. 6A, 6B von der Seite gesehen und stark schematisiert die Strömungsprofile im Bereich von Vorsprüngen und Ausnehmungen;Fig. 6A, 6B seen from the side and highly schematic of the flow profiles in the area of projections and recesses;

Fig. 7A, 7B im Schnitt besondere Ausführungsformen
des eingebördelten Randes undFig. 7A, 7B in section special embodiments
of the rolled edge and

Fig. 8A, 8B zum Vergleich ebenfalls in Vorderansicht
und im Schnitt einen Gebläsebrenner der
gattungsgemäßen Art.Fig. 8A, 8B for comparison also in front view
and on average a fan burner of
generic type.

Wie aus der Vergleichsdarstellung gemäß Fig. 8A, 8B ersichtlich, besteht der Gebläsebrenner aus einer zentrisch angeordneten Brennstoffzuführleitung 1 mit Brennstoffaustrittsdüse 2, Stauscheibe3 und Zündeinrichtung4, welche Elemente von einem der Brennstoffzuführleitung 1 koaxial zugeordneten, im Vorderteil 5 in Strömungsrichtung konvergierenden Brennerrohr 6 umfaßt sind. Die Brennerrohröffnung 7 des Brennerrohres 6 ist dabei von einem eingebördelten Rand 8 begrenzt.As can be seen from the comparison illustration according to Fig. 8A, 8B, the fan burner consists of a centrally arranged fuel supply line 1 with fuel outlet nozzle 2, baffle plate 3 and ignition device 4, which elements are enclosed by a burner tube 6 that is coaxially assigned to the fuel supply line 1 and converges in the direction of flow in the front part 5. The burner tube opening 7 of the burner tube 6 is delimited by a flanged edge 8.

Für einen solchen Gebläsebrenner ist nun wesentlich, und dies gilt für alle Aus führungs formen nach den Fig. IA, IB bis 5A, 5B, daß die Begrenzungskante 9 der Brennerrohröffnung 7 zwischen zwei Kreisen K^ und K2 verlaufend angeordnet und in ihrer Länge größer bemessen ist als der größere Kreis K^, wobei das Längenübermaß der Begrenzungskante 9 partiell gleichmäßig bei stetigem und/oder unstetigem Ver-For such a fan burner, it is now essential, and this applies to all embodiments according to Figs. IA, IB to 5A, 5B, that the boundary edge 9 of the burner tube opening 7 is arranged running between two circles K^ and K2 and is dimensioned to be longer than the larger circle K^, whereby the length excess of the boundary edge 9 is partially uniform with continuous and/or discontinuous

lauf der Begrenzungskante 9 über den Umfang der Brennerrohröffnung 7 verteilt ist. Statt der beiden Kreise Kj_, K2 können auch Polygone vorgesehen sein.along the boundary edge 9 is distributed over the circumference of the burner tube opening 7. Instead of the two circles Kj_, K2 polygons can also be provided.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. IA, IB besteht die Begrenzungskante 9 für die Brennerrohröffnung 7 aus gleichmäßig auf dem Umfang verteilten, gleichmäßig langen Kreisbogenstücken 10, zwischen denen sich kleine Halbkreisbögen befinden, die als Vorsprünge 11 in die Brennerrohröffnung 7 einragen. Der Übergang von den Kreisbogenstücken 10 zu den Halbkreisbögen ist hierbei unstetig im Gegensatz zur Ausführungsform nach Fig. 2A, 2B, bei der die Begrenzungskante 9 von einem in sich stetig verlaufenden Wellenzug, wie dargestellt, gebildet wird. Unstetige Übergänge zwischen Ausnehmungen II¹ und Vorsprüngen 11 liegen auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 3A, 3B bis 5A, 5B vor. Die Bereiche, die zu einer mehr oder weniger querschnittsgroßen Stützstrahlausbildung führen, sind jeweils an nur einer Stelle in den Fig. IA bis 5A kreuzschraffiert angedeutet.In the embodiment according to Fig. IA, IB, the boundary edge 9 for the burner tube opening 7 consists of circular arc pieces 10 of uniform length that are evenly distributed around the circumference, between which there are small semicircular arcs that protrude into the burner tube opening 7 as projections 11. The transition from the circular arc pieces 10 to the semicircular arcs is discontinuous in contrast to the embodiment according to Fig. 2A, 2B, in which the boundary edge 9 is formed by a continuous wave train, as shown. Discontinuous transitions between recesses II ¹ and projections 11 are also present in the embodiments according to Fig. 3A, 3B to 5A, 5B. The areas that lead to a more or less cross-sectionally large support jet formation are indicated by cross-hatching at only one point in Fig. IA to 5A.

Die sich einstellenden Strömungsprofile, egal ob nun die Begrenzungskante 9 wellenförmig, zick-zack-förmig (Fig. 4A) oder schxeßschartenartig (Fig. 5A, 5B) ausgebildet ist, sind in Fig. 6A, 6B verdeutlicht, die an Schnitten I-I und II-II in Fig. IA orientiert sind.The resulting flow profiles, regardless of whether the boundary edge 9 is wave-shaped, zigzag-shaped (Fig. 4A) or sharp-edged (Fig. 5A, 5B), are illustrated in Fig. 6A, 6B, which are oriented to sections I-I and II-II in Fig. 1A.

Die relativ weit in die Brennerrohröffnung 7 einragenden Vorsprünge 11 führen zu mehr oder weniger starken Wirbeln W, die der Abgasrückführung in die Flamme förderlich sind.The projections 11, which extend relatively far into the burner tube opening 7, lead to more or less strong vortices W, which promote the exhaust gas recirculation into the flame.

Die andere Schnittdarstellung (II-II in Fig. IA) in Fig. 6B läßt erkennen, daß im Bereich der Ausnehmungen 11'die innen ausströmende Luft praktisch unbehindert weiterströmt und Stützstrahlen S für die Flamme bildet.The other sectional view (II-II in Fig. IA) in Fig. 6B shows that in the area of the recesses 11' the air flowing out from the inside continues to flow practically unhindered and forms supporting jets S for the flame.

Die Ausnehmungen 11" sind bei allen Ausführungsbeispielen, radial gesehen, so tief angelegt, daß in ihrem Erstreckungsbreich kein eingebördelter Rand 8 mehr vorliegt. Es kann aber auch durchaus ein radial verkürzter eingebördelter Rand 8' vorgesehen sein, wie dies in Fig. 6B und 7A, 7B angedeutet ist. Weitere Gestaltungsmöglichkeiten bezüglich der Ausbildung des Randes 8 sind in Fig. 7A, 7B verdeutlicht. Hierbei können die Restrandbereiche 8* (Fig. 7A) oder auch die Vorsprünge 11 (Fig. 7B) in Ausströmrichtung ansteigend geneigt ausgebildet sein.In all embodiments, the recesses 11" are, radially seen, so deep that there is no longer a flanged edge 8 in the area of their extension. However, a radially shortened flanged edge 8' can also be provided, as is indicated in Fig. 6B and 7A, 7B. Further design options with regard to the formation of the edge 8 are illustrated in Fig. 7A, 7B. The remaining edge areas 8* (Fig. 7A) or the projections 11 (Fig. 7B) can be designed to be inclined so as to increase in the outflow direction.

Die mögliche Ausbildung der Brennerrohröffnung bzw. der Begrenzungskante 9 in Form eines Polygonzuges ist nicht dargestellt, da ohne weiteres vorstellbar. Die Kreisbogenstücke KB bei den Ausführunsbeispielen nach Fig. IA, 3A und 5A würden sich hierbei als Gerade darstellen.The possible design of the burner tube opening or the boundary edge 9 in the form of a polygon is not shown, as this is easily conceivable. The circular arc sections KB in the examples according to Fig. IA, 3A and 5A would be shown as straight lines.

Die beobachtbare NO_x-Reduzierung bei gleichzeitiger Flamm-Stabilisierung und Geräuschpegelminderung wird vermutlich auch dadurch erzielt, daß die Begrenzungskante 9, wie beschrieben, insgesamt verlängert ist, wobei einerseits aber die Luft im Bereich der Ausnehmungen 11' glatt ohne wesentliche Geräuschbildung ausströmt und rückgeführte Abgase intensiver mitreißt, während andererseits die Vorsprünge 11The observable NO _x reduction with simultaneous flame stabilization and noise level reduction is presumably also achieved by the fact that the boundary edge 9, as described, is extended overall, whereby on the one hand the air in the area of the recesses 11' flows out smoothly without significant noise and entrains recirculated exhaust gases more intensively, while on the other hand the projections 11

von ihren Ansätzen am Brennerrohr aus zunehmend für eine stärkere Verwirbelung der Luft sorgen.from their attachments to the burner tube, they increasingly cause stronger air turbulence.

Claims

(17 012) Forced air burner Protection claims:

1. Blower burner for the combustion of liquid or gaseous fuels, consisting of a centrally arranged fuel supply line (1) with fuel outlet nozzle (2), baffle plate (3) and ignition device (4), which elements are enclosed by a burner tube (6) with burner tube opening (7) coaxially assigned to the fuel supply line (1) and converging in the flow direction in the front part (5),

characterized,
that the boundary edge (9) of the burner tube opening (7) is arranged to run between two circles (K^, K2) or polygons and is larger in length than the larger circle (K^) or polygon, the length excess of the boundary edge (9) being partially evenly distributed over the circumference of the burner tube opening (7) with a continuous and/or discontinuous course of the edge (9).

2. Blower burner according to claim 1,
characterized,

that the longer the borders are

extensions (11) resulting from the burner edge (9) are arranged on the burner tube (6) so as to rise in the outflow direction.