EP0000358B1 - Method for controlling the combustion of liquid fuels, and burner arrangement suitable for carrying out the method - Google Patents

Method for controlling the combustion of liquid fuels, and burner arrangement suitable for carrying out the method Download PDF

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EP0000358B1
EP0000358B1 EP78100277A EP78100277A EP0000358B1 EP 0000358 B1 EP0000358 B1 EP 0000358B1 EP 78100277 A EP78100277 A EP 78100277A EP 78100277 A EP78100277 A EP 78100277A EP 0000358 B1 EP0000358 B1 EP 0000358B1
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EP
European Patent Office
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fuel
air
combustion
nozzle
mixing chamber
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EP78100277A
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EP0000358A3 (en
EP0000358A2 (en
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Johannes W. Graat
Hans T. Remie
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Smit Ovens Nijmegen BV
Original Assignee
Smit Ovens Nijmegen BV
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Publication of EP0000358A3 publication Critical patent/EP0000358A3/en
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/005—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means
    • F23D11/007—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means combination of means covered by sub-groups F23D11/10 and F23D11/24
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
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    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the combustion of liquid fuels over a large control range in a burner arrangement in which a jet of compact or atomized fuel is generated with the aid of an atomizing nozzle and is fed into a mixing chamber from the side in accordance with the controllable nozzle inlet pressure Combustion air is supplied as an atomizing medium in the direction of the fuel jet axis, the flow of which can be controlled according to the throughput, and with subsequent combustion of the fuel-air mixture in a combustion chamber adjoining the mixing chamber.
  • the invention also relates to a burner arrangement operating according to the method.
  • Stoichiometric combustion of the fuel is desirable for heat-generating burners.
  • Under a «stoichiometric combustion is understood to mean one in which neither soot (measured according to BACHARACH: soot number zero) nor a significant proportion of oxygen in the combustion gases occurs (oxygen content in the order of 0.01 to 0.1 vol.%).
  • the regulation can also refer to substoichiometric combustion to create a reducing atmosphere in which relatively high CO contents (5-6%) occur without soot formation.
  • “Liquid fuels” mean in particular heating oils. This can be heating oil EL, L or S. The corresponding viscosity values for these fuels are specified in accordance with the German industrial standard.
  • oils the viscosity drops sharply with warming, so that under certain circumstances, a heating oil that is heavy can become a heating oil that has the viscosity properties of a medium-weight heating oil.
  • used oils, sludge-like fuels and the like are also suitable for combustion.
  • This object is achieved in that the pressure of the fuel at the inlet of the fuel nozzle and the average velocity of the combustion air can be adjusted in such a way that the pressure of the fuel and the average velocity of the combustion air are inversely proportional and that the fuel-air ratio is greater than that entire control range is essentially the same.
  • the entire combustion air is preferably used as the atomizing medium in order to use its energy content as completely as possible. This also means that only a relatively low air pressure has to be maintained for the incoming combustion air. Another important advantage is that the fuel particles are completely homogeneously mixed with the air and thus a very short burnout time is achieved.
  • the droplet size depends on the inlet pressure or throughput.
  • regulating the heat output of the burner requires that larger or smaller throughput quantities of fuel are sprayed in, the regulation being carried out via the oil pressure or the change in the line cross section. So far, it has been considered an additional fact that stoichiometric combustion was impossible if the pressure fell below a certain level because the atomizing medium supplied resulted in an excess of air. For this reason, the known burners working with two-stage atomization were operated essentially only at full load.
  • the method according to the invention now enables stoichiometric combustion to be carried out over wide load ranges. It is astonishing that stoichiometric combustion can be guaranteed, especially in the lower load range and even with a continuous jet of compact fuel.
  • the method according to the invention is based on the fundamental idea that the initial droplet size is reduced and that this energy to be applied by the supplied atomizing medium applied who - the must.
  • the object of the invention was to reduce the droplet diameter while taking this proportionality into account.
  • the speed of the combustion air can be controlled by changing the area of the air inlet cross-section.
  • the air pressure when the combustion air is supplied can be relatively low, which makes it possible to use simply designed fans.
  • an oil supply control valve can be mechanically coupled to a device that changes the supply area.
  • the air pressure can be surprisingly low, at least far below the critical pressure, e.g. at values of 0.1 bar. It makes sense to make the relative speed the same over the entire circumference of the combustion chamber; this means that the air is fed into the mixing zone in a rotationally symmetrical manner and takes place around the axis of the fuel jet.
  • a burner arrangement is suitable for carrying out the method, which is equipped with an atomizing nozzle for generating a fuel jet, which opens into a mixing chamber enclosed by a connection piece, openings being provided in the connection piece through which the combustion air flows from the side in the direction of the fuel jet axis is supplied and which are to be opened or closed successively by means of a covering element which overlaps the connecting piece and is arranged to be movable relative to it, for controlling the air supply cross section.
  • the covering element is connected to a valve that controls the supply quantity of the fuel.
  • the change in the air supply cross-section can be realized in a simple manner in that a sleeve that is rotatable with respect to the nozzle is arranged as an upper covering element and is also provided with openings.
  • Another embodiment which is relatively simple to build, has a mixing chamber which, viewed in the axial direction from the combustion chamber, first has a cylindrical chamber with a larger diameter, and finally a chamber with a smaller diameter, openings opening into the walls of both chambers .
  • the latter embodiment can be improved in that the wall of the smaller chamber can be moved together with a lance.
  • FIG. 1 shows a control diagram in which the focus is on a burner arrangement 1 with which liquid fuels are burned.
  • a fuel jet is atomized with the aid of a nozzle 4 and sprayed into a mixing chamber 3 with a droplet size or quantity of fuel corresponding to the nozzle inlet pressure per unit of time.
  • the combustion air is introduced as an atomizing medium, the flow of which can be controlled in terms of throughput and speed.
  • the air is first drawn in from the atmosphere through an air filter 2 by a fan 5 with a motor 6 and fed to an air duct 8 via a line 7. From here, the air passes through openings 10 into said mixing chamber 3.
  • a manometer (P) 11 and a pressure switch (PS) 12 are provided for controlling and monitoring the air supply.
  • the burner arrangement 1 is supplied with fuel via a shut-off valve 13, oil filter 14, oil pump 15 via line 16.
  • a manometer (P) 17 is used to monitor the line.
  • An important element of the control is a control valve 18 which is mechanically connected via a lever rod 19 to a lever 20 with a movable lance 21 which carries the fuel nozzle 4 at its tip.
  • the lance 21 is arranged displaceably within a connecting piece 22 surrounding it, in such a way that the tip of the lance covers openings 10 to a greater or lesser extent depending on the position within the jacket. This change in cross-section of the openings changes the amount and the speed of the combustion atomizing air entering the mixing chamber. The change takes place in proportion to the supply of the fuel quantity controlled by the control valve 18.
  • Light fuel oils are preferred as fuel because of their purity. However, it is also possible to use heavy fuel oil qualities, especially when using oil preheating.
  • the oil droplets are further broken up in the mixing chamber.
  • the resulting fuel-air mixture then enters a combustion chamber 24, in which the actual combustion takes place.
  • the ignition is provided by a pilot burner with an ignition electrode 25.
  • a UV detector 26 is used for monitoring.
  • a solenoid valve 28 is switched via a control line 27, which cuts off the fuel supply.
  • the diagram in FIG. 2 shows the relationships between the most important variables.
  • the abscissa shows which atomization pressure p corresponds to a specific oil throughput.
  • the required air requirement for combustion air is also plotted. This ratio is based on certain nozzle dimensions.
  • the measured values in the diagram are on a commercially available Spraymaster nozzle, item no. 113, No. 80 (manufacturer Fuelmaster, The Hague, The Netherlands).
  • the droplet size (SMD) is plotted on the ordinate in a curve 1, which is calculated according to the formula from SAUTER (1). It is readily apparent that the droplet size increases more and more towards lower pressures and correspondingly lower throughputs, until it finally becomes “infinitely large”, which corresponds to a continuous, uninterrupted jet.
  • the diagram according to FIG. 2 therefore shows that it is necessary to determine empirically which air velocities are achieved when entering the combustion chamber in order to effectively reduce the droplet size.
  • the droplets can be comminuted by atomizing air, which is not supplied under so-called critical pressure conditions, but which is supplied, for example, at a pressure of 0.3 ... 0.1 bar or less.
  • the connecting piece 22 is in turn connected to a closing part 34 which opens with a conically shaped opening 35 in the direction of a burner tube 36.
  • the end part 34 is preferably part of a wall of a boiler. or similar.
  • the lance 21 is elongated and centrally equipped with a line 37.
  • the rear end of the lance protrudes from the housing 31 and there is provided with two connections, namely an oil line connection 41 and a gas connection 42.
  • the lance which is displaceable within the housing 31, has a threaded body 43 on its outside, which is provided with a spiral groove guide 44.
  • a liquid fuel is supplied to the interior of the lance (line 37).
  • the fuel line ends in front of the atomizer nozzle 4, which is equipped with a valve needle.
  • Other atomizing nozzles known per se, including those with return control, can be used, so that details of the nozzle need not be described.
  • the oil From the mouth 33 of the nozzle 4, the oil, distributed in moderately fine droplets, enters the mixing chamber 3 'as an oil mist.
  • the burner can also be used to burn heating gas.
  • the connection 41 is blocked and the gas is supplied via the feed line 42.
  • the air supply is the same as for oil combustion, which is described below.
  • Figures 4a and b show the front part of the lance 21 within the nozzle 22 in different positions.
  • the mixing chamber in which the combustion air meets the oil can be changed with the position of the lance.
  • a smaller part of the mixing zone is firmly embedded as a mixing chamber 3 'and combustion air is constantly supplied through the openings 30.
  • a much larger mixing chamber 3 is created, which is then exposed to a correspondingly larger amount of combustion air through the exposed slots 10 within the nozzle 22.
  • the combustion air supplied to the side is admittedly in the position according to FIG. 4b, substantially larger than according to FIG.
  • the speed of the combustion air is also slower, so that the droplets that emerge from the nozzle are no longer crushed as much as is the case with the position according to FIG. 4a.
  • the combustion air hits droplets in a relatively small volume at high speed, which are relatively large due to the lower pressure p in the line 37. Yes, it is even possible to use the combustion air to smash a continuous jet to such an extent that it is burned stoichiometrically in the subsequent combustion chamber.
  • the airways and the fuel mist are shown by the dashed arrows and the cone indicated by the dashed lines.
  • FIG. 4a accordingly shows the position when the heat is small and FIG. 4b shows the position when the heat is high.
  • the speed of the air which is greater in the position according to FIG. 4a than according to FIG. 4b, results from several interacting factors. These include: the back pressure in the mixing chamber, based on the oil mist pressed in and the dammed-up air, decreases with a lower load. With conventional fans, the delivery pressure increases when the amount of air delivered decreases.
  • the air supply is controlled by moving the lance 21, the air supply openings 10, 30 being more or less covered.
  • the openings can be both bores and elongated slots. They are distributed over the circumference of the nozzle, preferably in a rotationally symmetrical arrangement.
  • FIG. 5 shows a cross section through a construction in which a connecting piece 22 of the mixing chamber 3 is provided with bores 46.
  • the socket is surrounded on the outside by a rotatable sleeve 47, which has further bores 48, which open into the air duct 32.
  • the feed cross-section can be changed and the air supply regulation can thus be achieved.
  • the lance with the fuel nozzle is fixed in relation to the housing. Their position corresponds approximately to Figure 4b.
  • FIG. 6 shows a further embodiment in which the mixing chamber 3 is connected to a rotatable inner bush 50 by a sleeve 53 connected to the end part 34.
  • the inner bushing 50 is provided with bores 51 which, when they coincide with corresponding bores 52 of the fixed outer sleeve 53, result in maximum air passage; when the bushing 51 is rotated with respect to the outer part, the bores are closed more and more so that the air supply is finally reduced to a minimum.
  • the bushing is rotated via an actuator 60, which makes the bushing 50 rotatable via a gearwheel.
  • FIG. 7 shows an inner sleeve 50 ′ which can be rotated with the aid of the actuator 60 and which is provided with triangular slots 55.
  • the outer sleeve 53 is provided with slots 52 'which are rectangular in cross section.
  • FIG. 8 represents the constructive possibility of providing a displaceable inner bushing 50 "with fixed spigot 22 with slots 52 in the area of the wall of the mixing chamber 3, which has several slots 55 'with different cross sections.
  • the slots 52 can be variably exposed and the air supply can thereby be controlled.
  • a displaceable inner bushing 56 is shown within a fixed outer connecting piece 22 with bores 54, which is provided with triangular slots 57, which more or less expose the bores 54 leading to the air duct when the inner bushing is moved with the aid of a rod 61 and thereby make the air supply changeable.
  • FIG. 10 shows the possibility of using a displaceable lance 21 to create an inner bush which is displaceable within the connecting piece and is provided with bores 64 with different cross sections.
  • the slots of the nozzle are gradually released when the lance is withdrawn. This creates a multi-stage mixing chamber 3, 3 ', 3 ".
  • the nozzle is not provided with several rows of holes along its length, but rather with elongated slots (FIG. 11b). Almost rectangular slots 70, tapered slots 71, triangular tapered slots 72 and other shapes are suitable as exemplary embodiments.
  • FIG. 12 shows a further exemplary embodiment in which particular emphasis is placed on the dual (gas-oil) application option of the burner.
  • the principle of burner technology can also be applied to so-called dual-fuel burners. It is necessary for the lance 21 to be connected to a gas supply.
  • the gas supply is regulated by means of a rotatable perforated disk 40 which rotates the channel 42 ' Hole 49 gradually releases.
  • the perforated disk 40 is coupled to a rotatable outer sleeve 38 which controls the air supply during oil and gas combustion operation and is connected to a servomotor 76.
  • the mixing chamber 3 is designed in a conical section with an opening angle of about 30 0th
  • the gas supply channels 42 ' open laterally in the cone shells, while the fuel nozzle 4 is arranged in the cone tip.
  • the rotatable outer sleeve 38 with a slot changes the cross section of the air supply through the connector 22, which is also provided with bores 30.
  • the rotatable sleeve 38 is provided with teeth 79 on the outside of the sleeve, with which a gear 74 meshes.
  • the gear 74 is connected to the servomotor 76 via a shaft 75.
  • the servomotor receives its signals, for example, from a central control unit (not shown), which controls both the oil and the air supply. It is also possible to provide a control circuit which controls the oil supply or the air supply in accordance with the heat requirement or the measured mixture or the properties of the combustion gases, so that optimal and desired combustion data are always provided.
  • the dimensions of the burner and the burner arrangement can move in further areas. They are usually adapted to the atomizing nozzles which are known per se and are commercially available.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Verbrennung von flüssigen Brennstoffen über einen grossen Regelbereich in einer Brenneranordnung, in der ein Strahl aus kompaktem oder atomisiertem Brennstoff mit Hilfe einer Zerstäuberdüse erzeugt und entsprechend dem regelbaren Düseneingangsdruck in eine Mischkammer eingespeist wird, in die von der Seite in Richtung auf die Brennstoffstrahlachse Verbrennungsluft als Zerstäubungsmedium zugeführt wird, deren Strömung nach Durchsatz steuerbar ist, sowie mit nachfolgender Verbrennung des Brennstoff-Luftgemisches in einer an die Mischkammer anschliessende Verbrennungskammer.The invention relates to a method for controlling the combustion of liquid fuels over a large control range in a burner arrangement in which a jet of compact or atomized fuel is generated with the aid of an atomizing nozzle and is fed into a mixing chamber from the side in accordance with the controllable nozzle inlet pressure Combustion air is supplied as an atomizing medium in the direction of the fuel jet axis, the flow of which can be controlled according to the throughput, and with subsequent combustion of the fuel-air mixture in a combustion chamber adjoining the mixing chamber.

Die Erfindung betrifft ausserdem eine nach dem Verfahren arbeitende Brenneranordnung.The invention also relates to a burner arrangement operating according to the method.

Aus der DE-C-567 291 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der durch axiale Verschiebung eines Düsenrohrs, das den Brennstoffzuführungskanal enthält, kann die zeitlich zugeführte Menge der Zerstäubungsluft geregelt werden kann. Dies geschieht durch Veränderung der Querschnittes der Luftzuführung ohne dass der Druck der zugeführten Luft geändert wird. Infolgedessen besitzt die Luft an ihrer Austrittsstelle stets ihre volle Geschwindigkeit und übt daher auch stets die volle mechanische Wirkung auf den vorzerstäubten Brennstoffstrahl aus. Diese Wirkung ist unabhängig von der zeitlich zugeführten Menge des Brennstoffes.From DE-C-567 291 a device is known in which the amount of atomizing air supplied over time can be regulated by axially displacing a nozzle tube which contains the fuel supply channel. This is done by changing the cross section of the air supply without changing the pressure of the supplied air. As a result, the air at its exit point is always at full speed and therefore always has the full mechanical effect on the pre-atomized fuel jet. This effect is independent of the amount of fuel supplied over time.

Die beschriebene sekundäre Zerstäubung erfordert zur Zerschlagung der Tröpfchen im vorzerstäubten Brennstoffstrahl eine hohe Geschwindigkeit. Wenn auch der DE-C-567 291 keine genauen Werte zu entnehmen sind, so ist doch bekannt (US-A-3 870 456), dass die Zerstäubungsluft unter kritischem Druck, d.h. mit spezifischer Schallgeschwindigkeit, durch die seitlichen Zerstäubungsdüsen eingedrückt werden müsste, um bei optimaler Einstellung die Tröpfchen um eine Grössenordnung, d.h. von etwa 50 x 10.6 m auf 5 x 10.6 m mittlerer Tröpfchendurchmesser zu verkleinern. In der bei der Druckzerstäubung auftretenden Verteilung der Tröpfchengrösse wird ein sogenannter mittlerer Tröpfchendurchmesser nach SAUTER dadurch definiert, dass der mittlere Tröpfchendurchmesser dieselbe spezifische Oberfläche hat, wie dem Durchmesser des Tröpfchens entspricht (SMD = SAUTER MEAN DIAMETER):

Figure imgb0001

  • M Strömungszahl des Zerstäubers (Q/p)
  • Q Durchsatz (kg/h)
  • v kinematische Viskosität des Brennstoffes (cSt)
  • p Zerstäubungsdruck (kp/cm2)
  • (siehe HANSEN, Ölfeuerungen; Springer-Verlag, Berlin 1970, S. 67).
The described secondary atomization requires a high speed to break up the droplets in the pre-atomized fuel jet. Although no exact values can be found in DE-C-567 291, it is known (US-A-3 870 456) that the atomizing air would have to be forced in through the lateral atomizing nozzles under critical pressure, ie with a specific speed of sound. in order to reduce the droplets by an order of magnitude, ie from approximately 50 x 10.6 m to 5 x 10.6 m mean droplet diameter, with optimal setting. In the distribution of droplet size that occurs during pressure atomization, a so-called mean droplet diameter according to SAUTER is defined in that the mean droplet diameter has the same specific surface area as the diameter of the droplet (SMD = SAUTER MEAN DIAMETER):
Figure imgb0001
  • M atomic flow number (Q / p)
  • Q throughput (kg / h)
  • v kinematic viscosity of the fuel (cSt)
  • p atomization pressure (kp / cm 2 )
  • (see HANSEN, oil firing; Springer-Verlag, Berlin 1970, p. 67).

Erwünscht ist bei wärmeerzeugenden Verbrennern eine stöchiometrische Verbrennung des Brennstoffes. Unter einer «stöchiometrischen Verbrennung). wird eine solche verstanden, bei der weder Russ (gemessen nach BACHARACH: Russzahl Null) noch ein nenneswerter Sauerstoffanteil der Verbrennungsgase auftritt (Sauerstoffgehalt in der Grössenordnung 0,01 bis 0,1 Vol.-%). Die Regelung kann sich auch auf eine unterstöchiometrische Verbrennung zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre beziehen, bei der relativ hohe CO-Gehalte (5-6%) ohne Russbildung vorkommen. Unter «flüssigen Brennstoffen» werden insbesondere Heizöle verstanden. Hierbei kann es sich um Heizöl EL, L oder S handeln. Die entsprechenden Viskositätswerte dieser Brennstoffe sind gemäss Deutscher Industrienorm festgelegt. Bei den Ölen sinkt die Viskosität mit der Erwärmung stark ab, so dass unter Umständen aus einem schweren Heizöl durch Erwärmung ein solches mit Viskositätseigenschaften eines mittelschweren Heizöles werden kann. Es eignen sich zur Verbrennung jedoch auch Altöle, schlammförmige Brennstoffe und Ähnliches.Stoichiometric combustion of the fuel is desirable for heat-generating burners. Under a «stoichiometric combustion). is understood to mean one in which neither soot (measured according to BACHARACH: soot number zero) nor a significant proportion of oxygen in the combustion gases occurs (oxygen content in the order of 0.01 to 0.1 vol.%). The regulation can also refer to substoichiometric combustion to create a reducing atmosphere in which relatively high CO contents (5-6%) occur without soot formation. “Liquid fuels” mean in particular heating oils. This can be heating oil EL, L or S. The corresponding viscosity values for these fuels are specified in accordance with the German industrial standard. In the case of oils, the viscosity drops sharply with warming, so that under certain circumstances, a heating oil that is heavy can become a heating oil that has the viscosity properties of a medium-weight heating oil. However, used oils, sludge-like fuels and the like are also suitable for combustion.

Bei dem bekannten Brenner wird die Zerstäubungsluft zwar geregelt zugeführt; es wird aber nicht angegeben, unter welchen Kriterien dies geschehen muss, damit eine hohe Wirtschaftlichkeit und ein grosser Regelbereich gegeben sind. Insbesondere ist es nicht unproblematisch, bei einem Brenner über einen grossen Lastbereich immer die gleiche Luftgeschwindigkeit auf den Brennstoffstrahl einwirken zu lassen, da damit die Gefahr des Luftüberschusses bei Leistungsminderung gegeben ist.In the known burner, the atomizing air is supplied in a controlled manner; However, there is no indication of the criteria under which this has to be done so that there is a high level of efficiency and a large control range. In particular, it is not unproblematic to always allow the same air velocity to act on the fuel jet in a burner over a large load range, since this creates the risk of excess air in the event of reduced output.

Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Verfahren und eine Brenneranordnung für die Regelung der Verbrennung von flüssigen Brennstoffen über einen grossen Regelbereich anzugeben, bei dem der zur Verbrennung gelangende Ölnebel bei verschiedenen Betriebsbedingungen einen solchen mittleren Tröpfchendurchmesser erhält, dass ein russfreies und praktisch sauerstofffreies Verbrennungsgas erzeugt wird.It is therefore the task of specifying a method and a burner arrangement for the control of the combustion of liquid fuels over a large control range, in which the oil mist that is burned under different operating conditions is given such an average droplet diameter that a soot-free and practically oxygen-free combustion gas is produced becomes.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Druck des Brennstoffes am Eingang der Brennstoffdüse und die mittlere Geschwindigkeit der Verbrennungsluft gekoppelt derart einstellbar sind, dass der Druck des Brennstoffes und die mittlere Geschwindigkeit der Verbrennungsluft umgekehrt proportional sind und dass das Brennstoff-Luft-Mengenverhältnis über den gesamten Regelbereich im wesentlichen gleich ist.This object is achieved in that the pressure of the fuel at the inlet of the fuel nozzle and the average velocity of the combustion air can be adjusted in such a way that the pressure of the fuel and the average velocity of the combustion air are inversely proportional and that the fuel-air ratio is greater than that entire control range is essentially the same.

Vorzugsweise wird die gesamte Verbrennungsluft als Zerstäubungsmedium eingesetzt, um deren Energiegehalt möglichst vollständig zu nutzen. Damit lässt sich auch erreichen, dass nur ein relativ geringer Luftdruck für die einströmende Verbrennungsluft eingehalten werden muss. Als weiterer, bedeutender Vorteil ist anzusehen, dass die Brennstoffteilchen mit der Luft völlig homogen durchmischt sind und damit eine sehr kurze Ausbrennzeit erreicht wird.The entire combustion air is preferably used as the atomizing medium in order to use its energy content as completely as possible. This also means that only a relatively low air pressure has to be maintained for the incoming combustion air. Another important advantage is that the fuel particles are completely homogeneously mixed with the air and thus a very short burnout time is achieved.

Wie die zitierte Gleichung für den SMD klar ausweist, hängt die Tröpfchengrösse von Eingangsdruck bzw. Durchsatz ab. Die Regulierung der Wärmeabgabe des Brenners erfordert es aber, dass grössere oder kleinere Durchsatzmengen an Brennstoff eingesprüht werden, wobei die Regelung über den Öldruck bzw. die Änderung des Leitungsquerschnittes erfolgt. Dabei galt es bisher als hinzunehmende Tatsache, dass bei Unterschreitung eines bestimmten Druckes eine stöchiometrische Verbrennung unmöglich war, weil das zugeführte Zerstäubungsmedium einen Luft- überschuss zur Folge hatte. Deshalb wurden die bekannten, mit zweistufiger Zerstäubung arbeitenden Brenner im wesentlichen nur mit Vollast gefahren.As the equation quoted for the SMD clearly shows, the droplet size depends on the inlet pressure or throughput. However, regulating the heat output of the burner requires that larger or smaller throughput quantities of fuel are sprayed in, the regulation being carried out via the oil pressure or the change in the line cross section. So far, it has been considered an additional fact that stoichiometric combustion was impossible if the pressure fell below a certain level because the atomizing medium supplied resulted in an excess of air. For this reason, the known burners working with two-stage atomization were operated essentially only at full load.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es nun, über weite Lastbereiche stöchiometrisch eine Verbrennung durchzuführen. Dabei ist erstaunlich, dass gerade im unteren Lastbereich und selbst bei einem erzeugten kontinuierlichen Strahl aus kompaktem Brennstoff eine stöchiometrische Verbrennung gewährleistet werden kann.The method according to the invention now enables stoichiometric combustion to be carried out over wide load ranges. It is astonishing that stoichiometric combustion can be guaranteed, especially in the lower load range and even with a continuous jet of compact fuel.

Das Verfahren gemäss der Erfindung beruht dabei auf dem Grundgedanken, dass die anfängliche Tröpfchengrösse verkleinert und dass die hierfür aufzubringende Energie von dem zugeführten Zerstäubungsmedium aufgebracht wer- den muss. Da jedoch bei einer stöchimetrischen Verbrennung das Verhältnis zwischen zugeführter Brennstoff- und Luftmenge genau gleich ist, war von der Erfindung die Aufgabe zu lösen, unter Beachtung dieser Proportionalität den Tröpfchendurchmesser zu verkleinern.The method according to the invention is based on the fundamental idea that the initial droplet size is reduced and that this energy to be applied by the supplied atomizing medium applied who - the must. However, since the ratio between the amount of fuel and air supplied is exactly the same in a stoichiometric combustion, the object of the invention was to reduce the droplet diameter while taking this proportionality into account.

Der mittlere, bei Austritt aus der Zerstäubungsdüse zu messende Tröpfchendurchmesser (SMD) liegt im allgemeinen zwischen 50 und 200 µm, und die Geschwindigkeit v des Luftstromes in Richtung auf die Brennstoffstrahlachse liegt zwischen 40 und 250 m/s. Dabei ist diese Geschwindigkeit nicht direkt gemessen worden, sondern auf Grund von Messungen der Grössen Q und A aus der nachfolgenden Gleichung (2) ermittelt worden:

Figure imgb0002

  • v: Geschwindigkeit;
  • Q: Menge an Luft in der Zeiteinheit;
  • A: Querschnittsfläche.
The mean droplet diameter (SMD) to be measured when emerging from the atomizing nozzle is generally between 50 and 200 μm, and the speed v of the air flow in the direction of the fuel jet axis is between 40 and 250 m / s. This speed was not measured directly, but was determined on the basis of measurements of the quantities Q and A from the following equation (2):
Figure imgb0002
  • v: speed;
  • Q: amount of air in unit time;
  • A: cross-sectional area.

Diese Geschwindigkeitswerte gewährleisten, dass der Tröpfchendurchmesser unter einen Wert von 10 µm absinkt und damit eine «blaue Flamme» bei stöchiometrischer Verbrennung erzeugen lässt. Wie bereits erwähnt, ist eine stöchiometrische Verbrennung nicht nur bei blauer Flamme gegeben, sondern auch bei Flammen mit gelben Farbanteilen, insbesondere dann, wenn hochviskose oder aschereiche Brennstoffe verbrannt werden.These speed values ensure that the droplet diameter drops below a value of 10 µm and thus creates a "blue flame" with stoichiometric combustion. As already mentioned, stoichiometric combustion does not only exist with a blue flame, but also with flames with a yellow color component, especially when burning highly viscous or ash-rich fuels.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren ist es sogar möglich, dass ein kompakter Brennstoffstrahl (Tröpfchengrösse theoretisch unendlich) durch die Zerstäubungsluft soweit zerschlagen wird, dass noch eine den eingangs genannten Bedingungen genügende Verbrennung in der Verbrennungszone erfolgt. Hierbei liegt die Geschwindigkeit gemäss obiger Definition bei v = 180-250 m/s.With the method according to the invention, it is even possible for a compact fuel jet (droplet size theoretically infinite) to be broken up by the atomizing air to such an extent that combustion in the combustion zone still satisfies the conditions mentioned at the outset. The speed according to the above definition is v = 180-250 m / s.

Die Geschwindigkeit der Verbrennungsluft ist durch die Veränderung der Fläche des Eintrittsquerschnittes der Luft zu steuern. Dabei kann auf der einen Seite der Luftdruck bei der Zuführung der Verbrennungsluft relativ niedrig sein, was einfach ausgelegte Gebläse verwendbar macht. Auf der anderen Seite kann ein Ölzufuhr-Regelventil mit einer die Zuführungsfläche verändernden Vorrichtung mechanisch gekoppelt werden. Der Luftdruck kann überraschend gering sein, jedenfalls weit unterhalb des kritischen Druckes liegen, z.B. bei Werten von 0,1 bar. Dabei bietet sich an, die relative Geschwindigkeit über den gesamten Umfang der Brennkammer gleich zu machen; das bedeutet, dass die Zuführung der Luft in die Mischzone rotationssymmetrisch verteilt und um die Achse des Brennstoffstrahles erfolgt.The speed of the combustion air can be controlled by changing the area of the air inlet cross-section. On the one hand, the air pressure when the combustion air is supplied can be relatively low, which makes it possible to use simply designed fans. On the other hand, an oil supply control valve can be mechanically coupled to a device that changes the supply area. The air pressure can be surprisingly low, at least far below the critical pressure, e.g. at values of 0.1 bar. It makes sense to make the relative speed the same over the entire circumference of the combustion chamber; this means that the air is fed into the mixing zone in a rotationally symmetrical manner and takes place around the axis of the fuel jet.

Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich eine Brenneranordnung, die mit einer Zerstäubungsdüse zur Erzeugung eines Brennstoffstrahles ausgestattet ist, die in eine von einem Stutzen umschlossene Mischkammer mündet, wobei in dem Stutzen Öffnungen vorgesehen sind, durch die die Verbrennungsluft von der Seite in Richtung auf die Brennstoffstrahlachse zugeführt wird und die durch ein den Stutzen übergreifendes, gegenüber diesem beweglich angeordnetes Überdeckungselement zur Steuerung des Luftzuführungsquerschnittes sukzessiv zu öffnen oder zu schliessen sind. Dabei ist das Überdeckungselement erfindungsgemäss mit einem die Zuführmenge des Brennstoffes steuernden Ventil verbunden.A burner arrangement is suitable for carrying out the method, which is equipped with an atomizing nozzle for generating a fuel jet, which opens into a mixing chamber enclosed by a connection piece, openings being provided in the connection piece through which the combustion air flows from the side in the direction of the fuel jet axis is supplied and which are to be opened or closed successively by means of a covering element which overlaps the connecting piece and is arranged to be movable relative to it, for controlling the air supply cross section. According to the invention, the covering element is connected to a valve that controls the supply quantity of the fuel.

Dabei ist berücksichtigt, dass aus der DE-B-1 266 433 bereits bekannt ist, einen von einem Mantel umschlossenen Kanal mit eingearbeiteten Öffnungen, die zu öffnen und zu schliessen sind, vorzusehen. Jedoch ist hieraus nicht bekannt, dass die Zuführungsmenge steuernde Brennstoffventil und das Überdeckungselement zu verbinden. Ausserdem ist bei der bekannten Vorrichtung der Luftstrom, der in die Mischkammer eintritt, nur ein aus em Hauptstrom der Verbrennungsluft abgezweigter Nebenstrom. Eine Zerschlagung und weitere Atomisierung des Brennstoffstrahles durch den Nebenstrom ist nicht offenbart und erscheint auch technisch nicht möglich. Insbesondere ist auch nicht die Möglichkeit offenbart, einen kompakten Brennstoffstrahl mit Hilfe der Verbrennungsluft zu zerschlagen und gleichzeitig die Vorrichtung so su steuern, dass eine stöchiometrische Verbrennung über einen grossen Lastbereich möglich ist.It is taken into account that it is already known from DE-B-1 266 433 to provide a channel enclosed by a jacket with integrated openings which can be opened and closed. However, it is not known from this that the supply quantity controlling fuel valve and the covering element have to be connected. In addition, in the known device, the air flow entering the mixing chamber is only a secondary flow branched off from the main flow of the combustion air. A smashing and further atomization of the fuel jet by the bypass is not disclosed and also does not appear to be technically possible. In particular, the possibility is also not disclosed of breaking up a compact fuel jet with the aid of the combustion air and at the same time controlling the device so that stoichiometric combustion is possible over a large load range.

Vorbekannt ist weiterhin eine Vorrichtung gemäss der US-A-2 303 104, in der ein Brenner beschrieben wird, der mit einer Öl-Zerstäuberscheibe und mit zusätzlicher Dampfzerstäubung, arbeitet, d.h. Verbrennungsluft dient nicht als Zerstäubungsmedium. Darüber hinaus geben die Ausführungen auf Seite 2, rechte Spalte, Zeilen 50 ff. der genannten US-A-2 303 104 die Anweisung, dass dann, wenn der Druck in der Brennstoffleitung reduziert wird, der Druck des Zerstäubungsmediums proportional erhöht werden solle. Auf die vorliegende Vorrichtung angewandt würde das bedeuten, dass ein wesentliches Luft-Überangebot zur Verfügung stünde, so dass der Bereich der Stöchiometrie sofort verlassen würde. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäss Anmeldung wird dagegen die Geschwindigkeit der Zerstäubungsluft erhöht, wobei gleichzeitig berücksichtigt wird, dass der Bedarf an Verbrennungsluft sinkt.Also known is a device according to US Pat. No. 2,303,104, in which a burner is described which works with an oil atomizing disc and with additional steam atomization, ie combustion air does not serve as the atomizing medium. In addition, the explanations on page 2, right column, lines 50 ff US-A-2,303,104 instructed that when the pressure in the fuel line is reduced the pressure of the atomizing medium should be increased proportionally. Applied to the present device, this would mean that a substantial excess of air would be available, so that the area of stoichiometry would be left immediately. In contrast, in the method and the device according to the application, the speed of the atomizing air is increased, taking into account at the same time that the need for combustion air decreases.

Mechanisch lässt sich die Veränderung des Luftzuführungsquerschnittes dadurch in einfacher Weise verwirklichen, dass als Oberdeckungselement eine gegenüber dem Stutzen drehbare Hülse konzentrisch zum Stutzen angeordnet ist, die ebenfalls mit Öffnungen versehen ist. Eine andere Ausführungsform, die relativ einfach zu bauen ist, weist eine Mischkammer auf, die in Achsenrichtung, von der Verbrennungskammer gesehen, zunächst eine zylindrische Kammer mit einem grösseren, abschliessend eine Kammer mit einem kleineren Durchmesser besitzt, wobei in die Wandungen beider Kammern Öffnungen münden. Die letztgenannte Ausführung kann dadurch verbessert werden, dass die Wandung der kleineren Kammer zusammen mit einer Lanze verschiebbar ist.Mechanically, the change in the air supply cross-section can be realized in a simple manner in that a sleeve that is rotatable with respect to the nozzle is arranged as an upper covering element and is also provided with openings. Another embodiment, which is relatively simple to build, has a mixing chamber which, viewed in the axial direction from the combustion chamber, first has a cylindrical chamber with a larger diameter, and finally a chamber with a smaller diameter, openings opening into the walls of both chambers . The latter embodiment can be improved in that the wall of the smaller chamber can be moved together with a lance.

Das erfindungsgemässe Verfahren sowie Ausführungsformen der Vorrichtung gemäss Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen:

  • Figur 1 zeigt ein Schema zur Steuerung einer Brenneranordnung unter Ausnutzung des erfindungsgemässen Verfahrens;
  • Figur 2 zeigt ein Diagramm, bei dem für eine bestimmte Düse auf der Abszisse verschiedene, voneinander abhängige Parameter aufgetragen sind (Zerstäubungsdruck, öldurchsatz pro Stunde, Luftbedarf); auf der Ordinate ist die Tröpfchengrösse in Mikrometer aufgetragen.
  • Figur 3 zeigt einen Brenner in einer ersten Ausführungsform;
  • Figuren 4a, b zeigen Stellungen des Brennstoff-Steuersystems gemäss der Ausführungsform der Figur 3;
  • Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die Mischkammer einschliesslich der Einrichtungen für die Steuerung der Luftzufuhr.
  • Figuren 6 bis 11 b zeigen Querschnitte durch die Mischkammer mit weiteren Steuerungsmöglichkeiten;
  • Figur 12 zeigt eine weitere Ausführungsform des Brenners als Zweistoff-Brenner.
The method according to the invention and embodiments of the device according to the invention are explained in more detail with reference to the drawing. The figures show:
  • FIG. 1 shows a diagram for controlling a burner arrangement using the method according to the invention;
  • FIG. 2 shows a diagram in which various, interdependent parameters are plotted on the abscissa for a specific nozzle (atomization pressure, oil throughput per hour, air requirement); the droplet size is plotted on the ordinate in micrometers.
  • Figure 3 shows a burner in a first embodiment;
  • Figures 4a, b show positions of the fuel control system according to the embodiment of Figure 3;
  • Figure 5 shows a cross section through the mixing chamber including the devices for controlling the air supply.
  • Figures 6 to 11 b show cross sections through the mixing chamber with further control options;
  • Figure 12 shows a further embodiment of the burner as a two-fuel burner.

Figur 1 gibt ein Regelschema wieder, bei dem im Mittelpunkt eine Brenneranordnung 1 steht, mit der flüssige Brennstoffe verbrannt werden. Ein Brennstoffstrahl wird mit Hilfe einer Düse 4 zerstäubt und mit einer dem Düseneingangsdruck entsprechenden Tröpfchengrösse bzw. Brennstoffmenge pro Zeiteinheit in eine Mischkammer 3 eingesprüht. Von der Seite des Brennstoffstrahles her wird die Verbrennungsluft als Zerstäubungsmedium eingeführt, deren Strömung nach Durchsatz und Geschwindigkeit steuerbar ist. Die Luft wird zunächst aus der Atmosphäre durch ein Luftfilter 2 durch ein Gebläse 5 mit Motor 6 angesaugt und über eine Leitung 7 einem Luftführungskanal 8 zugeführt. Von hier aus gelangt die Luft durch Öffnungen 10 in die genannte Mischkammer 3. Zur Steuerung und Überwachung der Luftzuführung sind ein Manometer (P) 11 und ein Druckschalter (PS) 12 vorgesehen.FIG. 1 shows a control diagram in which the focus is on a burner arrangement 1 with which liquid fuels are burned. A fuel jet is atomized with the aid of a nozzle 4 and sprayed into a mixing chamber 3 with a droplet size or quantity of fuel corresponding to the nozzle inlet pressure per unit of time. From the side of the fuel jet, the combustion air is introduced as an atomizing medium, the flow of which can be controlled in terms of throughput and speed. The air is first drawn in from the atmosphere through an air filter 2 by a fan 5 with a motor 6 and fed to an air duct 8 via a line 7. From here, the air passes through openings 10 into said mixing chamber 3. A manometer (P) 11 and a pressure switch (PS) 12 are provided for controlling and monitoring the air supply.

Der Brenneranordnung 1 wird der Brennstoff über ein Absperrventil 13, Ölfilter 14, Ölpumpe 15 über die Leitung 16 zugeführt. Zur Überwachung der Leitung dient ein Manometer (P) 17. Wichtiges Element der Steuerung ist ein Steuerventil 18, das mechanisch über eine Hebelstange 19 mit einem Hebel 20 mit einer beweglichen Lanze 21 verbunden ist, die an ihrer Spitze die Brennstoffdüse 4 trägt. Die Lanze 21 ist innerhalb eines sie umgebenden Stutzens 22 verschiebbar angeordnet, und zwar so, dass die Spitze der Lanze je nach Stellung innerhalb des Mantels Öffnungen 10 mehr oder weniger weit bedeckt. Durch diese Querschnittsveränderung der Öffnungen wird die Menge und die Geschwindigkeit der in die Mischkammer eintretenden Verbrennungs-Zerstäubungsluft geändert. Die Veränderung erfolgt proportional der durch das Steuerventil 18 gesteuerten Zuführung der Brennstoffmenge.The burner arrangement 1 is supplied with fuel via a shut-off valve 13, oil filter 14, oil pump 15 via line 16. A manometer (P) 17 is used to monitor the line. An important element of the control is a control valve 18 which is mechanically connected via a lever rod 19 to a lever 20 with a movable lance 21 which carries the fuel nozzle 4 at its tip. The lance 21 is arranged displaceably within a connecting piece 22 surrounding it, in such a way that the tip of the lance covers openings 10 to a greater or lesser extent depending on the position within the jacket. This change in cross-section of the openings changes the amount and the speed of the combustion atomizing air entering the mixing chamber. The change takes place in proportion to the supply of the fuel quantity controlled by the control valve 18.

Als Brennstoff eignen sich vorzugsweise wegen ihrer Reinheit leichte Heizöle. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, insbesondere bei Verwendung einer Ölvorwärmung, auch schwere Heizölqualitäten einzusetzen.Light fuel oils are preferred as fuel because of their purity. However, it is also possible to use heavy fuel oil qualities, especially when using oil preheating.

In der Mischkammer erfolgt eine weitere Zerschlagung der Öltröpfchen. Anschliessend tritt das entstandene Brennstoff-Luft-Gemisch in eine Verbrennungskammer 24 ein, in der die eigentliche Verbrennung erfolgt. Die Zündung besorgt ein Zündbrenner mit Zündelektrode 25. Zur Oberwachung dient ein UV-Detektor 26. Bei Aussetzen der Verbrennung wird über eine Steuerleitung 27 ein Magnetventil 28 geschaltet, das die Brennstoffzufuhr unterbricht.The oil droplets are further broken up in the mixing chamber. The resulting fuel-air mixture then enters a combustion chamber 24, in which the actual combustion takes place. The ignition is provided by a pilot burner with an ignition electrode 25. A UV detector 26 is used for monitoring. When combustion is interrupted, a solenoid valve 28 is switched via a control line 27, which cuts off the fuel supply.

Die Funktion der Steuerung ist demnach wie folgt:

  • Die Leistung bzw. die Wärmeabgabe der Brenneranordnung wird gesteuert durch die Zufuhr der jeweils benötigten Brennstoffmenge (Steuerventil 18). Zusammen mit der Bewegung des Ventils 18 wird die Bewegung der Lanze 21 gesteuert, welche die Öffnungen 10 verkleinert bzw. vergrössert. Dabei ist die Grösse der Öffnungen 10 jeweils so bemessen, dass jedenfalls eine genau dosierte Zuführung der Verbrennungsluft erfolgt. Die Menge der Verbrennungsluft ist jeweils proportional der zuströmenden Ölmenge bemessen. Die Geschwindigkeit der zugeführten Verbrennungsluft hängt von der Querschnittsfläche der Öffnungen 10 ab. Der Druck vor der Zerstäubungsdüse 4 und die Geschwindigkeit der zugeführten Zerstäubungs- und Verbrennungsluft stehen in einem umgekehrt proportionalen Zusammenhang. Neben der Regelung des Ölstromes im Zustrom können auch Sprühdüsen eingesetzt werden, bei denen eine Regelung im Rückstrom erfolgt. Derartige Düsen sind an sich bekannt; die Erfindung kann auch bei Benutzung dieser Düsen angewendet werden.
The function of the control is therefore as follows:
  • The power or the heat output of the burner arrangement is controlled by the supply of the amount of fuel required in each case (control valve 18). Together with the movement of the valve 18, the movement of the lance 21 is controlled, which reduces or enlarges the openings 10. The size of the openings 10 is in each case dimensioned such that in any case there is a precisely metered supply of the combustion air. The amount of combustion air is measured proportionally to the inflowing amount of oil. The speed of the combustion air supplied depends on the cross-sectional area of the openings 10. The pressure in front of the atomizing nozzle 4 and the speed of the atomizing and combustion air supplied are in an inversely proportional relationship. In addition to regulating the oil flow in the inflow, spray nozzles can also be used A regulation takes place in the backflow. Such nozzles are known per se; the invention can also be applied using these nozzles.

Das Diagramm der Figur 2 zeigt die Zusammenhänge zwischen den wichtigsten Grössen. Auf der Abszisse ist aufgetragen, welcher Zerstäubungsdruck p einem bestimmten Öldurchsatz entspricht. Weiter ist der erforderliche Luftbedarf an Verbrennungsluft aufgetragen. Diesem Verhältnis liegen bestimmte Düsenabmessungen zugrunde. Die Messwerte des Diagramms sind an einer handelsüblichen Düse des Typs Spraymaster, Art.-Nr. 113, Nr. 80 (Hersteller Fuelmaster, Den Haag, Niederlande) gewonnen worden. Auf der Ordinate ist die Tröpfchengrösse (SMD) in einer Kurve 1 aufgetragen, die gemäss der Formel von SAUTER (1) berechnet ist. Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass zu kleineren Drücken hin und entsprechend geringeren Durchsätzen die Tröpfchengrösse immer mehr ansteigt, bis sie schliesslich «unendlich» gross ist, was einem durchgehenden, ununterbrochenen Strahl entspricht. Diese Verhältnisse treten zunächst unter der Voraussetzung ein, dass keine seitlich eintretende Zerstäubungsluft vorhanden ist. Durch entsprechende Steuerung der Zutrittsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft, die rechnerisch (vgl. Formel (2)) bei Werten zwischen 40 m/s und 200 m/s liegt, lässt sich aufgrund des Impulses der auf die Öltröpfchen auftreffenden Zerstäubungsluft eine weitere Zerkleinerung des Öltröpfchens erreichen, wobei die Kurve 2 zugrundezulegen ist. Im allgemeinen wird angestrebt, dass die Tröpfchengrösse unterhalb von 10 µm eingestellt ist, um weitgehende Blaufärbung der Flamme und stöchiometrische oder reduzierende Verbrennung zu erreichen. Je kleiner der Tröpfchendurchmesser im Mittel ist, der aus der Düse austritt (Kurve 1), um so geringer ist die benötigte Geschwindigkeit der zugeführten Verbrennungsluft. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Menge der Verbrennungsluft bei entsprechend höherem Öldurchsatz wesentlich vergrössert ist.The diagram in FIG. 2 shows the relationships between the most important variables. The abscissa shows which atomization pressure p corresponds to a specific oil throughput. The required air requirement for combustion air is also plotted. This ratio is based on certain nozzle dimensions. The measured values in the diagram are on a commercially available Spraymaster nozzle, item no. 113, No. 80 (manufacturer Fuelmaster, The Hague, The Netherlands). The droplet size (SMD) is plotted on the ordinate in a curve 1, which is calculated according to the formula from SAUTER (1). It is readily apparent that the droplet size increases more and more towards lower pressures and correspondingly lower throughputs, until it finally becomes “infinitely large”, which corresponds to a continuous, uninterrupted jet. These conditions initially occur on the condition that there is no atomizing air entering from the side. By appropriately controlling the access speed of the combustion air, which is arithmetically (see formula (2)) at values between 40 m / s and 200 m / s, a further comminution of the oil droplet can be achieved on the basis of the impulse of the atomizing air impinging on the oil droplets, curve 2 is to be used as a basis. In general, the aim is to set the droplet size below 10 μm in order to achieve extensive blue coloring of the flame and stoichiometric or reducing combustion. The smaller the average droplet diameter that emerges from the nozzle (curve 1), the lower the required speed of the combustion air supplied. It should be noted that the amount of combustion air is significantly increased with a correspondingly higher oil throughput.

Zusammengefasst lässt sich dem Diagramm gemäss Figur 2 daher entnehmen, dass es erforderlich ist, empirisch zu bestimmen, welche Luftgeschwindigkeiten bei Eintritt in die Verbrennungskammer erzielt werden, um die Tröpfchengrösse wirksam zu verkleinern. Auf jeden Fall ist es nicht möglich, eine blaue Flamme bzw. wirkungsvolle, stöchiometrische Verbrennung mit Tröpfchen zu erzielen, die im Mittel grösser sind als 50 [tm. Dabei kann die Zerkleinerung der Tröpfchen durch Zerstäubungsluft erreicht werden, die nicht unter sogenannten kritischen Druckverhältnisssen zugeführt wird, sondern die beispielsweise bei einem Druck von 0,3 ... 0,1 bar oder weniger zugeführt wird.In summary, the diagram according to FIG. 2 therefore shows that it is necessary to determine empirically which air velocities are achieved when entering the combustion chamber in order to effectively reduce the droplet size. In any case, it is not possible to achieve a blue flame or effective, stoichiometric combustion with droplets that are larger on average than 50 [tm. The droplets can be comminuted by atomizing air, which is not supplied under so-called critical pressure conditions, but which is supplied, for example, at a pressure of 0.3 ... 0.1 bar or less.

In der Figur 3 ist ein Querschnitt durch eine Brenneranordnung gezeigt, wie sie beispielsweise bei dem in Figur 1 dargestellten Regelschema verwendet werden kann. Die Brenneranordnung weist ein Gehäuse 31 auf, das aussen zylindrisch geformt ist und mehrere, konzentrisch zueinander angeordnete Teile besitzt. Das Gehäuse 31 umgibt von aussen nach innen gesehen zunächst einen zylinderförmigen Luftkanal 32, dem über die Leitung 7 Luft unter einem Druck von ca. 0,1 bar zugeführt wird. Konzentrisch im Innern des Luftkanals ist beweglich die Lanze 21 mit der Brennstoffdüse 4 angeordnet. Die Lanze ragt mit ihrer Mündung 33 in einen Stutzen 22 hinein, der ebenfalls zylindrische Form hat. Es sind zwei Arten von Öffnungen 10, 30 vorgesehen:

  • a) verhältnismässig grosse, etwa über 2/3 der Länge des Stutzens reichende Schlitze 10,
  • b) demgegenüber wesentlich kleinere Bohrungen oder Schlitze 30 in der Lanze 21, welche innerhalb einer vor der Düsenöffnung befindlichen Kammer 3' münden.
FIG. 3 shows a cross section through a burner arrangement, as can be used, for example, in the control scheme shown in FIG. 1. The burner arrangement has a housing 31 which is cylindrical in shape on the outside and has a plurality of parts which are arranged concentrically to one another. When viewed from the outside inwards, the housing 31 initially surrounds a cylindrical air duct 32, to which air is supplied via the line 7 at a pressure of approximately 0.1 bar. The lance 21 with the fuel nozzle 4 is movably arranged concentrically in the interior of the air duct. The lance protrudes with its mouth 33 into a nozzle 22 which is also cylindrical in shape. Two types of openings 10, 30 are provided:
  • a wide) relatively, approximately 2/3 of the length of the neck reaching slots 10,
  • b) in contrast, substantially smaller bores or slots 30 in the lance 21, which open within a chamber 3 'located in front of the nozzle opening.

Der Stutzen 22 wiederum ist verbunden mit einem Abschlussteil 34, das mit einer konisch geformten Öffnung 35 sich in Richtung eines Brennerrohrs 36 öffnet. Das Abschlussteil 34 ist vorzugsweise Teil einer Wandung eines Kessels. oder dergleichen.The connecting piece 22 is in turn connected to a closing part 34 which opens with a conically shaped opening 35 in the direction of a burner tube 36. The end part 34 is preferably part of a wall of a boiler. or similar.

Die Lanze 21 ist langgestreckt und zentrisch mit einer Leitung 37 ausgestattet. Die Lanze ragt mit ihrem hinteren Ende aus dem Gehäuse 31 heraus und ist dort mit zwei Anschlüssen versehen, nämlich einem Ölleitungsanschluss 41 und einem Gasanschluss 42. Ferner weist die Lanze, die innerhalb des Gehäuses 31 verschiebbar ist, an ihrer Aussenseite einen Gewindekörper 43 auf, der mit einer gewendelten Nutführung 44 versehen ist. Durch Verdrehung des Hebels 20 mit der drehbaren Büchse 20' wird die Lanze 21 aus dem Stutzen 22 heraus- und hineingezogen. Die Stirnwand 45 legt dabei die Büchse 20' in Achsenrichtung fest.The lance 21 is elongated and centrally equipped with a line 37. The rear end of the lance protrudes from the housing 31 and there is provided with two connections, namely an oil line connection 41 and a gas connection 42. Furthermore, the lance, which is displaceable within the housing 31, has a threaded body 43 on its outside, which is provided with a spiral groove guide 44. By rotating the lever 20 with the rotatable sleeve 20 ', the lance 21 is pulled out of the socket 22 and drawn in. The end wall 45 defines the sleeve 20 'in the axial direction.

Dem Inneren der Lanze (Leitung 37) wird ein füssiger Brennstoff zugeführt. Die Brennstoffleitung endet vor der Zerstäuberdüse 4, die mit einer Ventilnadel ausgestattet ist. Andere, an sich bekannte Zerstäuberdüsen, auch solche mit Rücklaufkontrolle, können verwendet werden, so dass Einzelheiten der Düse nicht beschrieben zu werden brauchen. Aus der Mündung 33 der Düse 4 tritt das ÖI, in mässig feine Tröpfchen verteilt, als Ölnebel in die Mischkammer 3' ein.A liquid fuel is supplied to the interior of the lance (line 37). The fuel line ends in front of the atomizer nozzle 4, which is equipped with a valve needle. Other atomizing nozzles known per se, including those with return control, can be used, so that details of the nozzle need not be described. From the mouth 33 of the nozzle 4, the oil, distributed in moderately fine droplets, enters the mixing chamber 3 'as an oil mist.

Der Brenner kann auch zur Verbrennung von Heizgas verwendet werden. In diesem Falle wird der Anschluss 41 gesperrt und das Gas über die Zuleitung 42 zugeführt. Die Luftzuführung erfolgt dabei wie bei der Ölverbrennung, die im folgenden beschrieben wird.The burner can also be used to burn heating gas. In this case, the connection 41 is blocked and the gas is supplied via the feed line 42. The air supply is the same as for oil combustion, which is described below.

Die Figuren 4a und b zeigen den vorderen Teil der Lanze 21 innerhalb des Stutzens 22 in verschiedenen Stellungen. Die Mischkammer, in der die Verbrennungsluft auf das Öl trifft, kann mit der Stellung der Lanze verändert werden. In dem Vorderteil der Lanze ist ein kleinerer Teil der Mischzone als Mischkammer 3' fest eingebettet und wird über die Öffnungen 30 ständig mit Verbrennungsluft beaufschlagt. Durch Bewegung der Lanze 21 aus dem Stutzen heraus wird jedoch eine wesentlich grössere Mischkammer 3" geschaffen, die dann durch die freigelegten Schlitze 10 innerhalb des Stutzens 22 mit einer entsprechend grösseren Menge an Verbrennungsluft beaufschalgt wird. Die seitlich zugeführte Verbrennungsluft ist zwar bei Stellung gemäss Figur 4b wesentlich grösser als gemäss Figur 4a; jedoch ist die Geschwindigkeit der Verbrennungsluft auch geringer, so dass die Tröpfchen, die aus der Düse treten, nicht mehr um so vieles weiter zerkleinert werden, wie dies bei der Stellung gemäss Figur 4a der Fall ist. Hier trifft die Verbrennungsluft in einem relativ kleinen Volumen unter hoher Geschwindigkeit auf Tröpfchen, die infolge des geringeren Druckes p in der Leitung 37 relativ gross bemessen sind. Ja, es ist sogar möglich, mit Hilfe der Verbrennungsluft einen durchgehenden Strahl soweit zu zerschlagen, dass er in der anschliessenden Brennkammer stöchiometrisch verbrannt wird. Durch die gestrichelten Pfeile bzw. durch den gestrichelt angedeuteten Kegel sind die Luftwege bzw. der Brennstoffnebel dargestellt.Figures 4a and b show the front part of the lance 21 within the nozzle 22 in different positions. The mixing chamber in which the combustion air meets the oil can be changed with the position of the lance. In the front part of the lance, a smaller part of the mixing zone is firmly embedded as a mixing chamber 3 'and combustion air is constantly supplied through the openings 30. By moving the lance 21 out of the nozzle, however, a much larger mixing chamber 3 "is created, which is then exposed to a correspondingly larger amount of combustion air through the exposed slots 10 within the nozzle 22. The combustion air supplied to the side is admittedly in the position according to FIG. 4b, substantially larger than according to FIG. however, the speed of the combustion air is also slower, so that the droplets that emerge from the nozzle are no longer crushed as much as is the case with the position according to FIG. 4a. Here the combustion air hits droplets in a relatively small volume at high speed, which are relatively large due to the lower pressure p in the line 37. Yes, it is even possible to use the combustion air to smash a continuous jet to such an extent that it is burned stoichiometrically in the subsequent combustion chamber. The airways and the fuel mist are shown by the dashed arrows and the cone indicated by the dashed lines.

Figur 4a zeigt demnach die Stellung bei kleinem und Figur 4b Stellung bei grossem Wärmebedarf. Die Geschwindigkeit der Luft, die bei Stellung gemäss Figur 4a grösser ist als gemäss Figur 4b, resultiert aus mehreren, zusammenwirkenden Faktoren. Unter diesen seien genannt: der Gegendruck in der Mischkammer, beruhend auf dem eingedrückten Ölnebel und der sich stauenden Luft, lässt nach bei geringerer Last. Bei üblichen Ventilatoren steigt der Lieferdruck an, wenn die geförderte Luftmenge sich verringert.FIG. 4a accordingly shows the position when the heat is small and FIG. 4b shows the position when the heat is high. The speed of the air, which is greater in the position according to FIG. 4a than according to FIG. 4b, results from several interacting factors. These include: the back pressure in the mixing chamber, based on the oil mist pressed in and the dammed-up air, decreases with a lower load. With conventional fans, the delivery pressure increases when the amount of air delivered decreases.

Bei der in der Figur 3 und 4a/b dargestellten Ausführungsform erfolgt die Steuerung der Luftzufuhr durch Verschieben der Lanze 21, wobei die Luftzuführungsöffnungen 10, 30 mehr oder weniger abgedeckt werden. Die Öffnungen können sowohl Bohrungen als auch längliche Schlitze sein. Sie verteilen sich über den Umfang des Stutzens vorzugsweise in rotations-symmetrischer Anordnung.In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4a / b, the air supply is controlled by moving the lance 21, the air supply openings 10, 30 being more or less covered. The openings can be both bores and elongated slots. They are distributed over the circumference of the nozzle, preferably in a rotationally symmetrical arrangement.

Die weiteren Figuren zeigen andere Ausführungsformen, bei denen das Prinzip der Steuerung der Luftzuführung abgewandelt ist.The other figures show other embodiments in which the principle of controlling the air supply is modified.

Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Konstruktion, bei der ein Stutzen 22 der Mischkammer 3 mit Bohrungen 46 versehen ist. Der Stutzen ist von aussen von einer drehbaren Hülse 47 umgeben, die weitere Bohrungen 48, aufweist, die in dem Luftkanal 32 münden. Durch eine Drehung der Hülse 47 gegenüber dem Stutzen 22 lässt sich der Zuleitungsquerschnitt verändern und damit die entsprechende Luftzuführungsregulierung erreichen. Dabei liegt die Lanze mit der Brennstoffdüse gegenüber dem Gehäuse fest. Ihre Stellung entspricht in etwa der Figur 4b.FIG. 5 shows a cross section through a construction in which a connecting piece 22 of the mixing chamber 3 is provided with bores 46. The socket is surrounded on the outside by a rotatable sleeve 47, which has further bores 48, which open into the air duct 32. By rotating the sleeve 47 in relation to the socket 22, the feed cross-section can be changed and the air supply regulation can thus be achieved. The lance with the fuel nozzle is fixed in relation to the housing. Their position corresponds approximately to Figure 4b.

Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Mischkammer 3 von einer mit dem Abschlussteil 34 verbundenen Hülse 53 mit drehbarer Innenbuchse 50 verbunden ist. Die Innenbuchse 50 ist mit Bohrungen 51 versehen, die bei Koinzidenz mit entsprechenden Bohrungen 52 der festliegenden äusseren Hülse 53 einen maximalen Luftdurchlass ergeben; bei Verdrehung der Buchse 51 gegenüber dem äusseren Teil werden die Bohrungen immer mehr zugestellt, so dass schliesslich die Luftzuführung auf ein Minimum herabgedrückt ist. Die Verdrehung der Buchse erfolgt gemäss dem Prinzip der Erfindung über einen Stelltrieb 60, der über ein Zahnrad die Buchse 50 verdrehbar macht. Hierdurch lässt sich innerhalb der Mischkammer 3 eine variierbare Beeinflussungsmöglichkeit des aus der Düse 4 kommenden Brennstoffstrahles durch die Verbrennungsluft erreichen.FIG. 6 shows a further embodiment in which the mixing chamber 3 is connected to a rotatable inner bush 50 by a sleeve 53 connected to the end part 34. The inner bushing 50 is provided with bores 51 which, when they coincide with corresponding bores 52 of the fixed outer sleeve 53, result in maximum air passage; when the bushing 51 is rotated with respect to the outer part, the bores are closed more and more so that the air supply is finally reduced to a minimum. According to the principle of the invention, the bushing is rotated via an actuator 60, which makes the bushing 50 rotatable via a gearwheel. As a result, a variable possibility of influencing the fuel jet coming from the nozzle 4 by the combustion air can be achieved within the mixing chamber 3.

Figur 7 zeigt eine mit Hilfe des Stelltriebs 60 verdrehbare Innebüchse 50', die mit dreieckförmigen Schlitzen 55 versehen ist. Die Aussenhülse 53 ist dagegen mit im Querschnitt rechteckigen Schlitzen 52' versehen. Wenn die Innenbuchse 50' verdreht wird, öffnet sich der koinzidierende Querschnitt durch fortschreitende Überdeckung der Schlitze 52' und 55 immer mehr.FIG. 7 shows an inner sleeve 50 ′ which can be rotated with the aid of the actuator 60 and which is provided with triangular slots 55. The outer sleeve 53, on the other hand, is provided with slots 52 'which are rectangular in cross section. When the inner bushing 50 'is rotated, the coincident cross section opens more and more due to the progressive covering of the slots 52' and 55.

In Umkehrung des Prinzips der Verschiebbaren Lanze gemäss Figur 3 stellt Figur 8 die konstruktive Möglichkeit dar, bei festliegendem Stutzen 22 mit Schlitzen 52 im Bereich der Wand der Mischkammer 3 eine verschiebbare Innenbuchse 50" vorzusehen, die mit mehreren, in ihrem Querschnitt unterschiedlichen Schlitzen 55' versehen ist. Bei Verschieben der Buchse 50" mit Hilfe eines Gestänges 61 können die Schlitze 52 variabel freigelegt und dadurch die Luftzufuhr gesteuert werden.In reverse of the principle of the displaceable lance according to FIG. 3, FIG. 8 represents the constructive possibility of providing a displaceable inner bushing 50 "with fixed spigot 22 with slots 52 in the area of the wall of the mixing chamber 3, which has several slots 55 'with different cross sections. When the bushing 50 "is moved with the aid of a rod 61, the slots 52 can be variably exposed and the air supply can thereby be controlled.

In dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 9 ist eine verschiebbare Innenbuchse 56 innerhalb eines festliegenden äusseren Stutzens 22 mit Bohrungen 54 dargestellt, die mit dreieckförmigen Schlitzen 57 versehen ist, die bei Verschieben der Innenbuchse mit Hilfe eines Gestänges 61 die zum Luftkanal führenden Bohrungen 54 mehr oder weniger freigeben und dadurch die Luftzuführung veränderbar machen.In the exemplary embodiment according to FIG. 9, a displaceable inner bushing 56 is shown within a fixed outer connecting piece 22 with bores 54, which is provided with triangular slots 57, which more or less expose the bores 54 leading to the air duct when the inner bushing is moved with the aid of a rod 61 and thereby make the air supply changeable.

Figur 10 zeigt dagegen die Möglichkeit, mit einer verschiebbaren Lanze 21 eine Innenbuchse zu schaffen, die innerhalb des Stutzens verschiebbar und mit im Querschnitt verschiedenen Bohrungen 64 versehen ist. Die Schlitze des Stutzens werden bei Zurückziehen der Lanze nach und nach freigegeben. Hierbei entsteht eine mehrfach gestufte Mischkammer 3, 3', 3".FIG. 10, on the other hand, shows the possibility of using a displaceable lance 21 to create an inner bush which is displaceable within the connecting piece and is provided with bores 64 with different cross sections. The slots of the nozzle are gradually released when the lance is withdrawn. This creates a multi-stage mixing chamber 3, 3 ', 3 ".

In der Figur 11a und 11b ist analog zu Figur 10 die Möglichkeit vorgesehen, die Lanze 21 verschiebbar zu machen. Jedoch ist der Stutzen auf seiner Länge nicht mit mehreren Bohrungsreihen versehen, sondern mit länglich geformten Schlitzen (Figur 11b) durchbrochen. Als Ausführungsbeispiele bieten sich fast rechteckige Schlitze 70, spitz zulaufende Schlitze 71, dreieckförmig zulaufende Schlitze 72 und weitere Formen an.11a and 11b, analogously to FIG. 10, there is the possibility of making the lance 21 displaceable. However, the nozzle is not provided with several rows of holes along its length, but rather with elongated slots (FIG. 11b). Almost rectangular slots 70, tapered slots 71, triangular tapered slots 72 and other shapes are suitable as exemplary embodiments.

Figur 12 schliesslich gibt ein weiteres Ausführungsbeispiel wieder, bei der besonderer Wert auf die duale (Gas-Öl) Anwendungsmöglichkeit des Brenners gelegt ist. Wie bereits erläutert, lässt sich das Prinzip der Brennertechnologie auch anwenden auf sogenannte Zweistoff-Brenner. Hierbei ist es erforderlich, dass die Lanze 21 mit einer Gaszufuhr verbunden ist. Um eine optimale Gasverbrennung zu erreichen, wird vorgeschlagen, im Bereich der Düse 4 Umgehungskanäle 42' vorzusehen, die innerhalb der Mischkammer 3 unter Umgehung der Düse 4 münden. Die Regelung der Gaszufuhr erfolgt durch eine drehbare Lochscheibe 40, die den Kanal 42' durch Verdrehen einer Bohrung 49 nach und nach freigibt. Die Lochscheibe 40 ist mit einer drehbaren Aussenhülse 38 gekoppelt, die bei Öl- sowie Gasverbrennungs-Betrieb die Luftzufuhr steuert und mit einem Stellmotor 76 verbunden ist.Finally, FIG. 12 shows a further exemplary embodiment in which particular emphasis is placed on the dual (gas-oil) application option of the burner. As already explained, the principle of burner technology can also be applied to so-called dual-fuel burners. It is necessary for the lance 21 to be connected to a gas supply. In order to achieve optimal gas combustion, it is proposed to provide 4 bypass channels 42 ′ in the area of the nozzle, which open inside the mixing chamber 3 bypassing the nozzle 4. The gas supply is regulated by means of a rotatable perforated disk 40 which rotates the channel 42 ' Hole 49 gradually releases. The perforated disk 40 is coupled to a rotatable outer sleeve 38 which controls the air supply during oil and gas combustion operation and is connected to a servomotor 76.

Die Mischkammer 3 ist im Schnitt kegelförmig mit einem Öffnungswinkel von etwa 30 0 gestaltet. Die Gaszufuhrkanäle 42' münden seitlich in den Kegelmänteln, während die Brennstoffdüse 4 in der Kegelspitze angeordnet ist. Die verdrehbare Aussenhülse 38 mit Schlitz sorgt für eine Querschnittsveränderung der Luftzuführung durch den Stutzen 22, der ebenfalls mit Bohrungen 30 versehen ist. Die drehbare Hülse 38 ist mit einer an der Hülse aussen angebrachten Verzahnung 79 versehen, mit der ein Zahnrad 74 kämmt. Über eine Welle 75 ist das Zahnrad 74 mit dem Stellmotor 76 verbunden. Der Stellmotor empfängt seine Signale beispielsweise von einer zentralen Steuereinheit (nicht dargestellt), die sowohl die ÖI- als auch die Luftzufuhr steuert. Es ist auch möglich, einen Regelkreis vorzusehen, der entsprechend dem Wärmebedarf bzw. der gemessenen Mischung oder der Eigenschaften der Verbrennungsgase die Ölzufuhr bzw. die Luftzufuhr steuert, so dass immer optimale und gewünschte Verbrennungsdaten gegeben sind.The mixing chamber 3 is designed in a conical section with an opening angle of about 30 0th The gas supply channels 42 'open laterally in the cone shells, while the fuel nozzle 4 is arranged in the cone tip. The rotatable outer sleeve 38 with a slot changes the cross section of the air supply through the connector 22, which is also provided with bores 30. The rotatable sleeve 38 is provided with teeth 79 on the outside of the sleeve, with which a gear 74 meshes. The gear 74 is connected to the servomotor 76 via a shaft 75. The servomotor receives its signals, for example, from a central control unit (not shown), which controls both the oil and the air supply. It is also possible to provide a control circuit which controls the oil supply or the air supply in accordance with the heat requirement or the measured mixture or the properties of the combustion gases, so that optimal and desired combustion data are always provided.

Die Abmessungen des Brenners und der Brenneranordnung können sich in weiteren Bereichen bewegen. Üblicherweise werden sie an die an sich bekannten und im freien Handel erhältlichen Zerstäubungsdüsen angepasst.The dimensions of the burner and the burner arrangement can move in further areas. They are usually adapted to the atomizing nozzles which are known per se and are commercially available.

Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass bei Verwendung der Ausführungsform gemäss Figur 1 der Benutzer in der Lage ist, das zerstäubte Öl bei einem Luftunterschuss bei etwa 70% des stöchiometrischen Bedarfs russfrei und stetig zu verbrennen. Darüber hinaus ist möglich, einen grossen Regelbereich für die Luftzufuhr vorzusehen, der sich an den jeweils stündlich verbrauchten Brennstoffmengen orientiert. Da der Luftdruck im Luftkanal nur gering bemessen ist, sind nur entsprechend gering ausgelegte Ventilator-Gehäuse notwendig. Kostspielige Druckgebläse brauchen nicht eingebaut zu werden. Die durch die Bohrungen 10, 30 einströmende Luft ist trotz der relativ geringen Geschwindigkeit in der Lage, eine weitere Zerschlagung der öltröpfchen zu bewirken.Experiments have shown that when the embodiment according to FIG. 1 is used, the user is able to burn the atomized oil continuously and without soot at about 70% of the stoichiometric requirement when there is a deficit of air. It is also possible to provide a large control range for the air supply, which is based on the amount of fuel used each hour. Since the air pressure in the air duct is only low, only fan housings with a correspondingly low design are necessary. Costly pressure blowers do not need to be installed. The air flowing in through the bores 10, 30 is able, despite the relatively low speed, to further break up the oil droplets.

Claims (7)

1. A method of controlling the combustion of liquid fuels within a wide control range, in a burner assembly (1) in which a stream or jet of compact or atomized fuel is produced by means of an atomizing orifice (4) and fed into a mixing chamber (3) in accordance with the adjustable nozzle input pressure, wherein combustion air as an atomizing medium is supplied laterally in the direction of the fuel stream axis, with the flow of said air being adapted to be controlled with respect to flow rate of the fuel and including a subsequent combustion of the fuel/air mixing chamber (3), characterized in that the pressure of the fuel at the inlet of said fuel nozzle (4) and the mean relative velocity of the combustion air are adapted to be adjusted in interlinked relation in such a manner that the pressure of the fuel and the mean relative velocity of the combustion air are in inversely proportional relation to each other, and that the fuel/air volume ratio is substantially constant within the full control range.
2. The method according to claim 1, characterized in that the mean droplet diameter of an atomized stream, as measured when the fuel exists from the atomizing nozzle (4), is between 50 and 200 (J.m, and the relative velocity of the air flow is between 40 and 250 m/s.
3. The method according to claim 1, characterized in that the relative velocity of the air flow, in the case of a compact fuel jet or stream, is between 180 and 250 m/s.
4. A burner assembly for carrying out the method according to claim 1, comprising an atomizing nozzle (4) for producing a fuel stream or jet, and opening into a mixing chamber (3) enclosed by a shell (22), said shell being provided with apertures (10, 45, 52, 52', 54, 64, 71, 72) through which combustion air is supplied from the side in the direction of the fuel stream axis, and which apertures are adapted to be successively opened or closed by an enclosing element (21, 38, 50, 50', 50", 47, 56) enclosing said shell (22) and being mounted to be movable relative to said shell, for controlling or adjusting the air supply corss-sectional area, characterized in that said enclosing element (21, 38, 50, 50', 50", 47, 56) is connected to a valve (18) controlling the feed rate of the fuel.
5. The burner assembly according to claim 4, characterized in that a sleeve (47, 50, 50') adapted to be rotated relative to said shell (22) is positioned as the enclosing element in concentric relation to the shell (22), said sleeve likewise being provided with apertures (48, 51, 55).
6. The burner assembly according to claim 4, characterized in that said mixing chamber (3) comprises in axial direction, as seen from the side of the combustion chamber (24), initially a cylindrical chamber (3") of a greater diameter and in the end position a chamber (3') of a smaller diameter, wherein apertures (10, 30) open in the walls of both chambers.
7. The burner assembly according to claim 6, characterized in that the wall of said smaller chamber (3') is adapted to be moved in combination with a lance (21).
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