EP0051581A1

EP0051581A1 - Brenner für feuerungsanlagen

Info

Publication number: EP0051581A1
Application number: EP19800901036
Authority: EP
Inventors: Franz Kreuzinger; Walter Haberle; Helmuth Haberle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-20
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1982-05-19
Also published as: WO1981003373A1

Description

BRENNER FÜR FEUERUNGS ANLAGEN.

Die Erfindung betrifft einen Brenner für Feuerungsanlagen mit nachgesetzter Mischvorrichtung.

Es ist bekannt, auf Brenner für Feuerungsanlagen Mischvorrichtungen aufzusetzen, wie beispielsweise bei als "Raketeπbrenner" bezeichneten Brennern, bei denen der Zerstäubung durch eine Brennerdüse eine thermodynamisehe Gemischaufbereitung mittels rezirkulierender Heissgase angeschlossen ist.

Brenner dieser Art haben den Nachteil, dass der Kaminzug nachhaltig auf die Rezirkulation einwirkt, sodass die optimalen Brennbedingungen und damit eine optimale Brennstoffverwertung häufig nicht erreicht werden.

Es ist weiterhin bekannt, dass bei öIbrennern lerwünschte Pulsationen auftreten, die durch Erhöhung er statischen Pressung des Frischluftgebläses, durch d i e erwendung von Gebläsen mit steiler Kennlinie, durch ruckseitige Luft regulierung, durch Vorbelüftung des esseis oder durch Zweistufenschaltung, bei der eine chwachlastbrennerdüse den Anlauf übernimmt, vermieden verden.

Die Verwendung von Schwingungen bei einem Brenner der Detrachteten Art ist nur aus dem Ultraschallbereich oekannt. Solche Brenner haben sich jedoch nicht durchgesetzt, weil der Aufwand zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der Ultraschallschwingungen zu gross ist.

Es besteht somit die Aufgabe, einen Brenner zu schaffen, bei dem die Gemischaufbereitung verbessert ist, ohne dass störende oder technisch aufwendige Vorrichtungen verwendet werden müssen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass nach der Erfindung die Mischvorrichtung als Wirbelresonator ausgebildet ist.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die Brennstabilität und damit die Brennstoffverwertung verbessert, vor allem aber unabhängig vom Kaminzug wird, sodass sich die äusseren Brennbedingungen in weiten Grenzen ändern können, ohne die auf die Brennstoffmenge bezogene Wärmeerzeugung zu verschlechtern. Weiterhin wird die Verwirbelung im Resonator verbessert und an den Stellen hoher Schwingungsamplituden die Verbrennung erleichtert, sodass neben der erhöhten Verbrennungsstabilität auch eine Wirkungsgraderhöhung des Brenners eintritt. Die Geräuschentwicklung liegt dabei nicht wesentlich über den üblichen Flammengeräuschen, da der Resonator akustisch etwa abgeschlossen ist. Die Anordnung ist insbesondere bei Brennern mit kleinen Leistungen von etwa 1 kg Brennstoff pro Stunde von Vorteil, da diese erfährungsgemäss besonders anfällig gegen Änderungen der Brennbedingungen sind.

Eine besonders wirksame Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass der Resonator rohrförmig ist und im Inneren Prallflächen aufweist.

In dieser Ausbildung entwickeln sich besonders intensive Verwi rbelungen, sodass sich eine sehr stabile Flamme ausbildet, ohne dass der Brennerdurchsatz, der ja einen mittleren Gleichstrom darstellt, im wesentlichen behindert wird.

Diese Ausbildung der Erfindung ist dadurch weiterentwickelt, dass die Prallflächen als System von aufeinanderfolgenden, an der Resonatorwandung anliegenden Ringen und Flächen ausgebildet sind.

Durch diese Weiterbildung ist die akustische Stabilisierung sowie die Verwirbelung des Brennstoffgemisches erhöht, andererseits der Widerstand für den -Brennerdurchsatz nicht wesentlich erhöht. Ausserdem wirkt der Resonator, der durch den Verbrennungsvorgang zum Glühen kommt, durch die Strahlung im Resonatorinneren unterstützend auf die Verbrennung ein.

Besonders günstig ist die Verwendung von vier Prallflächen und vier Ringen, insbesondere, wenn die erste ringförmige Prallfläche in etwa 3 cm von der Brennerdüse, der letzte Ring am Ende des Resonators und die übrigen Prallflächen und Ringe etwa äquidistant dazwischen angeordnet sind.

Zu r Ve rri ng e rung des St römungswi dersta ndes wi rd zweckmässig die üblicherweise in der Nähe der Brennerdüse angeordnete Stauscheibe mit zusätzlichen öffnungen versehen.

Weiterhin hat sich eine Resonatorlänge von etwa 18 cm und ein Durchmesser von etwa 12 cm als sehr günstig erwiesen. Hierbei entstehen Schwingungen von etwa 400-600 Hz, die zu einer stabilen Flamme führen, akustisch geringe Abstrahlung haben und einen kleinen Brenner ergeben, der in vorhandene Kesselanlagen gut einpassbar ist.

Der Resonator kann in einfachster Form aus Metall bestehen, ist für hohe Gebrauchsdauern aber aus keramischen Werkstoffen hergestellt.

Zur Anpassung an unterschiedliehe Brennersysteme ist ein Resonator mit einer Adaptereinrichtung versehen.

Zur Einstellung der optimalen Betriebsbedingungen sind die Prallflächen längs des Brennerweges verstellbar.

Einfache Einstellungen lassen sich mit solehen

Prallflächen erreichen, die gegen die Achse des Resonators geneigt und gegeneinander drehbar sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das heisse Abgas am Ende des Resonators durch eine Umlenkvorrichtung umlenkbar ist, weil dadurch der Aufprall der heissen Abgase auf eine grössere Brennerfläche ermöglicht ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der folgenden Zeichnung dargestellt, anhand derer die Erfindung erläutert wird.

Es zeigen:

Fig.1 einen Schnitt durch einen Resonator, Fig.2 die perspektivische Darstellung von R esona to r e in s ä t zen .

In Fig.1 ist eine Adaptereinrichtung 1 auf einen Brenner, beispielsweise einen ölbrenner 2 aufgeschoben, an der ein Resonatorrohr 3 befestigt ist. Der aus einer Brennerdüse 4 austretende Brennstoff wird, zusammen mit der durch ein Gebläse 5 verdichteten Luft gegen eine, mit einer Bohrung versehene erste Prallfläche 31 geschleudert, dabei durch einen Ring 32 erst umgelenkt und dann gegen eine weitere Prallfläche 33 gelenkt. Weitere Ringe 34,36,38 und Prallflächen 35,37 schliessen sich an. Das Prallflächensystem 31 bis 38 besteht aus feuerfester Keramik und ist in den Resonator 3 eingeschoben. Der Resonator 3 kann aus Metall bestehen. Das gesamte System kann aber auch einstückig aus Keramik bestehen. Oder aber, das gesamte System ist aus zunderfreiem Metall hergestellt.

Zur Verminderung des Durchflusswiderstandes der Vorrichtung kann die nahe der Brennerdüse angeordnete Stauscheibe 40 mit zusätzlichen Öffnungen versehen sein.

Die Prallflächen können beliebig geformt sein. Sie müssen jedoch eine hinreichende Verwirbelung und gleichzeitige Stabilisierung der Flamme ergeben. Sie können insbesondere auch aus in einem Haltesieb gehaltenen Keramikstücken bestehen. Auch können katalytisch wirkende Stoffe als Prallflächen verwendet werden.

Durch eine Umlenkscheibe 41 kann der Heissgasstrom radial abgeleitet werden. Dadurch können thermische Punktbelastungen des Brennerraumes vermieden werden. Solche Umlenkmittel, die auch für andere als radiale Richtungen verwendbar sind, wenn dies durch den Brennerraum erforderlich sein sollte, beeinflussen die Flamme nicht mehr, da diese durch die erf i ndung sg emä s sen Mi ttel stab i l i si ert i st ,

Die Optimierung eines Brenners auf den jeweiligen Kamin und die jeweils gewünschte Leistung kann durch Einstellung des Prallflächensystems mittels Distanzringen 42 erfolgen. Es können jedoch auch andere bekannte Mittel zur Verstellung der Prallflächen zur Anwendung kommen.

Weiterhin kann ein anderer als der rohrförmige-beispielsweise ein plattenförmiger- Resonator verwendet werden, bei dem die Verbrennung etwa radial erfolgt. Die Prallflächen sind dann Ringe, die wechselseitig an den Wandplatten des Resonators angeordnet sind.

Auf dem Weg von der Brennerdüse 4 bis zum Ausgang des Resonators bilden sich Wirbel an den Umlenkstellen der Ringe 32,34,36,38 und der Prallplatten 31,33,35 und 37, durch die die gesamte Flammensäule in eine Schwingung gerät. Diese führt ihrerseits wieder zu einer Stabilisierung des Brennvorganges, sodass dieser vom Kamin und den dort herrschenden Druckbedingungen entkoppelt ist. Es tritt somit eine Trennung zwischen dem Brennvorgang und dem Kamindurchsatz auf. Die Hohlraumstrahlung im Resonator unterstützt den Brennvorgang, sodass eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes auch bei stark schwankenden Kaminbedingungen ermöglicht ist.

Fig.2 zeigt einen Einsatz mit Prallplatte (a) und einen Einsatz mit Ring (b) in perspektivischer Darstellung. Solche Einsätze werden^' in ein Resonatorrohr nach Fig.1 eingesteckt. Dabei liegt der Stoss im Strömungsschatten, sodass eine Abdeckung des Me ta I I reso nato rs entsteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Brenner für Feuerungsanlagen mit nachgesetzter

Mischvorrichtung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Mischvorrichtung als Wirbelresonator (3) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (3) rohrförmig ist und im Inneren Prallflächen (31,...) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallflächen als System von aufeinanderfolgenden Flächen (31,33...) und Ringen (32,34...) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stauscheibe (40) der Brennerdüse (4) mit öffnungen versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (3) etwa 18 cm Länge und etwa 12 cm Durchmesser aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vier Prallflächen (31...) und vier Ringe (32...) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ringförmige Prallfläche

(31) in etwa 3 cm Abstand von der Brennerdüse, die letzte ringförmige Prallfläche (38) am Ende des Resonators (3) und die übrigen Prallflächen (32...)etwa äquidistant zwischen der ersten und der letzten Prallffläche angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (3) aus Metall besteht.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (3) aus keramischen Werkstoffen besteht.

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallflächensystem (31...) aus keramischen Werkstoffen besteht.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonator (3) eine Adaptereinrichtung (1 ) aufweist.

12. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallflächen (31...) längs des. Brennwegs verstellbar sind.

13. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallflächen (31...) gegen die Achse des Resonators (3) geneigt und gegeneinander verdrehbar sind.

14. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas am Ende des Mischrohres (3) durch eine Umlenkvorrichtung (41) umlenkbar ist.

15. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallflächen (31...) aus katalytischem Material bestehen.