EP0072950A2 - Method of vaporising and combusting liquid fuels, and burner therefor - Google Patents

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EP0072950A2
EP0072950A2 EP82107104A EP82107104A EP0072950A2 EP 0072950 A2 EP0072950 A2 EP 0072950A2 EP 82107104 A EP82107104 A EP 82107104A EP 82107104 A EP82107104 A EP 82107104A EP 0072950 A2 EP0072950 A2 EP 0072950A2
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EP
European Patent Office
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burner
tube
grooves
burner according
nozzle
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EP82107104A
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German (de)
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EP0072950A3 (en
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Hans-Benno Dr. Rer. Nat. Dipl.-Phys. Ricke
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Loi Industrieofenanlagen GmbH
Original Assignee
Loi Industrieofenanlagen GmbH
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Publication of EP0072950A3 publication Critical patent/EP0072950A3/en
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    • 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
    • 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
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • 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
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads

Definitions

  • the invention relates to a method for the evaporation and combustion of liquid fuels, in which air, gas or water vapor is admixed to the atomized fuel, and to a burner for liquid fuels, which has an outlet opening provided with a conically tapering jacket tube at its front end, before the latter Outlet opening is an atomizer nozzle is arranged, in the outer circumferential grooves are provided, one ends of which emanate from an annular space formed by the atomizer nozzle and the jacket tube, which is connected to a compressed gas supply and the other ends of which open into the outlet space of the atomizer nozzle.
  • DE-OS 26 56 439 is a method of atomization and combustion of liquid fuel and a burner operating according to this method are known, in which high-tension air is brought together in a jet in front of the oil outlet nozzle with vortex formation, thereby sucking and atomizing the liquid fuel and preparing this premix by introducing secondary air so that it is burned practically without soot can.
  • the disadvantage of the burners according to the prior art is that the fuel atomization is brought about by the exchange of kinetic energy between the liquid fuel stream and the high-tension air broken down into partial jets. This known way of working requires a large mass flow of highly compressed air.
  • the invention has for its object to provide a method and a burner of the type mentioned, which are not only easy to implement while avoiding the aforementioned disadvantages, but also a completely soot-free combustion with a very hot, stoichiometric, non-luminous flame.
  • this object is achieved in that the that the fuel is sprayed under high pressure in an atomizing nozzle and the droplets formed thereby with air or other gas jets with a static pressure which is lower than the vapor pressure of the liquid to be atomized and at a speed which is greater than the speed of sound, be further divided and evaporated.
  • the fuel is sprayed, for example, at a pressure of between 5 and 20 bar in the atomizer nozzle, the air or other gas jets having a pressure, for example initially 2.5 bar, which is reduced compared to this pressure and which is converted into a speed of, for example, 1-2 Mach .
  • the fuel vapor-gas premix is mixed with secondary air at low admission pressure and completely burned in a burner tube.
  • the inventive method finely atomizes the liquid fuel by means of air or gas jets of comparatively low mass, which have speeds greater than the speed of sound.
  • the atomizing air or the atomizing gas are introduced into the stream of the pre-atomized fuel via nozzles which have the characteristics of Laval nozzles, in which the inflowing compressed gas is passed through a space with a continuously narrowing cross section and after flowing through the narrowest cross section into one ever expanding space arrives and flows out of this to the mouth of the atomizing nozzle, the compression pressure still inherent in the jet being converted by expansion into a speed greater than 1 Mach.
  • the gas jets escaping at supersonic speed cause strong compression surges, which are periodically replaced by strong vacuum pulses.
  • the process of evaporation and combustion of liquid fuels according to the invention enables the combustion of liquid fuels from low to very high viscosity, so that in particular even heavy fuel oil can be burned without soot after preheating to approx. 90 ° C with the same flame quality.
  • the object underlying the invention is achieved in that the atomizer nozzle with its outer
  • the surface on the inner surface of the conically tapering front end of the casing tube lies in a line shape, forming a space that tapers from the area in front of one end of the grooves to its narrowest cross section and one that narrows from the narrowest cross section of the grooves to the area behind the other ends of the groove widening space.
  • the geometry of the arrangement in the area of the pressure line of the atomizer nozzle against the conically tapering front end of the casing tube is a Laval nozzle cut along the central plane and thus halved.
  • the atomizer nozzle advantageously has a spherical outer peripheral surface at its front end.
  • the atomizer nozzle is provided at its front end with a circumferential surface which corresponds to the lateral surfaces of two truncated cones, the front of which have a vertex angle larger and the rear have a vertex angle smaller than the cone angle of the cladding tube.
  • the grooves run parallel to the inner circumferential surface of the conically tapering front end of the casing tube.
  • the longitudinal axes of the grooves can run at an angle to the longitudinal axis of the casing tube and the atomizing nozzle, so that the compressed gas flowing out at supersonic speed into a Vortex movement is offset about the central axis, which leads to a dynamic mixing of the oil-primary gas mixture.
  • the grooves can also be arranged in the inner circumferential surface of the conically tapering front end of the casing tube instead of in the outer circumferential surface of the atomizing nozzle, the geometry otherwise remaining unchanged.
  • the cross section of the outlet opening is advantageously larger than the sum of the cross sections of the grooves at their narrowest point.
  • the grooves it is also possible to provide only one groove.
  • the groove or the grooves can be replaced by one notch slot or several notch slots, which is a significant advantage in terms of production technology.
  • baffle plate In front of the outlet opening of the casing tube is at a certain distance a baffle plate provided with a central passage opening, through which the fuel vapor / gas mixture mixed with secondary air exits into the burner tube.
  • the passage opening of the baffle plate narrows in a trumpet shape when viewed in the direction of flow, so that a nozzle characteristic results which leads to a reduction in noise generation.
  • the distance of the baffle plate from the outlet opening of the casing tube and the cross section of the opening are preferably so chosen so that the secondary air reaches a high speed, for example from 15-40 m / sec., before being combined with the fuel vapor / gas mixture in order to achieve thorough mixing.
  • the jacket tube of the burner is surrounded by another jacket tube to form an annular space which is provided with outlet openings at its front, conically tapering end and is connected to a gas supply at its rear end.
  • This additional jacket pipe like the jacket pipe of the burner, acts as heat insulation for the supply of the liquid fuel, so that this arrangement can be operated with hot air without the risk of oil evaporation or cracking within the supply line.
  • this burner design opens up possible applications in low-temperature combustion chambers for example for heat treatments, drying processes, hot water generation etc.
  • the compressed air supplied for the fine atomization of the liquid fuel simultaneously cools the atomizing nozzle, so that it is protected from the effects of temperature reflection from the burner tube, even in time intervals of a fuel or combustion air supply interruption caused by control technology.
  • the burner tube is equipped with bores distributed over its entire circumference and is surrounded by a cladding tube or a burner block leaving an annular space. Some of the sound waves are introduced into the annular space through the holes and attenuated by multi-facet reflection.
  • the outlet cross section of the burner tube is advantageously widened in a trumpet shape as seen in the direction of flow, so that the formation of vortices on the sound emission is reduced or prevented.
  • bores are provided in the area of the burner tube in front of the baffle plate which open into the annular space.
  • the combustion air emerging through these bores mixes with the gas jets emerging through the bores of the burner tube, as a result of which their pulses are reduced and their temperature peaks are reduced.
  • insulating materials are arranged in the annular space, which lead to a further reduction in the sound intensity.
  • the baffle plate is tightly connected to a tube piece surrounding it, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the burner tube.
  • the pipe section fits snugly against the inner wall of the burner pipe. '' Its function is to keep air passages between the baffle plate and the inner wall of the pipe section low without the use of sealing elements and - insofar as air passes through the inevitable annular gap - only at a point in the direction of flow seen at a sufficient distance from the root of the forming flame. This avoids the formation of eddies in the area of the baffle plate and cooling of the flame gases near the baffle plate, the others if it would lead to soot formation on the baffle plate.
  • the tube piece is advantageously equipped at its front end with a conically tapering area. This has the task of reducing the speed of the air passing through the annular gap between the tube piece and the burner tube to such an extent that it does not influence the flame gas flow.
  • the front end of an ignition electrode extends, leaving a gap, into the conically tapering region of the pipe section as a counter electrode. In this way, reliable ignition is achieved by a defined distance between the electrode and the pipe section in an area that is not endangered by excess temperatures.
  • the burner tube is denoted by 1, the fastening flange of the burner by 2, the connection housing by 2a and the cover flange by 3.
  • the supply line 4 for combustion air opens radially into the burner tube, while the supply line 5 for heating oil and the supply line 6 for compressed air are connected to the burner described in more detail below.
  • the burner has a jacket tube provided with an outlet opening 18 which tapers conically at its front end? on, in front of the outlet opening 18 is the atomizer nozzle 10.
  • the atomizer nozzle 10 has a spherical outer circumferential surface at its front end and bears against the inner surface of the conically tapering, front linear end of the casing tube 7 /.
  • grooves 16 or notch slots are cut in the outer circumferential surface thereof, one end of which extends from an annular space 9 formed by the atomizer nozzle 10 and the casing tube 7, which serves as a compressed air distribution space, and the other ends of which extend to the outlet space of the atomizer nozzle 10 communicating.
  • the nozzle holder of the burner is designated, in which the supply line 5 for the oil opens.
  • the oil distribution chamber 11 is located inside the nozzle holder 8.
  • baffle plate 13 In front of the outlet opening 18 of the casing tube 7 is at a certain distance a baffle plate 13 provided with a central passage opening 14, which is held by the carrier 15, which also serve as a spacer.
  • the burner works in such a way that the liquid fuel supplied via the feed line 5 reaches the distributor space 11 and is fed from there to the atomizing nozzle 10 under high pressure.
  • the droplets that form are atomized further by the compressed air entering the annular space via the feed line 6, specifically through the grooves 16 or the like. divided into air jets of high speed, the speed being greater than the speed of sound.
  • the droplets, which are further divided in this way, are further evaporated by the gas-dynamic formation of negative pressure pulses, the fuel vapor / air mixture mixed with secondary air at low admission pressure entering the burner tube.
  • the secondary air is introduced via the feed line 4 into the burner tube 1, specifically into the annular space surrounding the burner.
  • the atomization and gasification which takes place in several stages, and intensive mixing with the combustion air result in a very hot stoichiometric, non-luminous flame in the burner tube 1, the fuel being burned completely without soot.
  • the grooves 16 or the like. provided in the inner circumferential surface of the conically tapering front end 12 of the casing tube 7 while maintaining the geometric cross-sectional relationships which are decisive for the effectiveness of the system.
  • this embodiment instead of a spherical circumferential surface, one is provided which corresponds to the lateral surfaces of two truncated cones, the front of which is one apex angle larger and the rear one Have apex angles smaller than the cone angle of the cladding tube.
  • the compressed air supplied for the very fine atomization of the liquid fuel via the feed line 6 cools the atomizing nozzle 10, so that it is protected from the effect of temperature reflection from the burner tube 1.
  • the opening 14 of the baffle plate 13 has a trumpet-shaped constriction as seen in the passage opening.
  • the casing tube 7 of the burner is surrounded by a further casing tube 21, namely to form an annular space 23.
  • Outlet openings 22 are present at the front end of the conically tapered casing tube 21.
  • the annular space 23 is connected to a gas supply via the supply line 20.
  • Both the jacket tube 21 and the jacket tube 7 of the burner act as thermal insulation of the feed line 5 for the river Sigen fuel, so that the entire arrangement can be operated with hot air, without the risk of evaporation of the fuel or its cracking within the supply line 5 results.
  • bores 25 are provided in the burner tube 1 to reduce the noise emission of the burner over its entire surrounding area.
  • the burner tube 1 is surrounded by a cladding tube 24, which can also represent the inner surface of a burner block.
  • a cladding tube 24 can also represent the inner surface of a burner block.
  • part of the sound waves is introduced into the annular space between burner tube 1 and cladding tube 24 and attenuated by multiple reflection.
  • the mouth 28 of the burner tube 1 widens in a trumpet-shaped manner in the direction of flow, which reduces or prevents the formation of abort vortices on the sound emission.
  • bores 26 are provided in the flow direction, which open into the annular space between the burner tube 1 and the cladding tube 24.
  • the combustion air emerging through these bores 26 mixes with the gas jets emerging through the bores 25, as a result of which their momentum is reduced and their temperature pointed be lowered.
  • insulating materials 27 are arranged in the annular space, which lead to a further reduction in the sound intensity.
  • the baffle plate 13 can be tightly connected to a tube piece 29 surrounding it, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the burner tube 1.
  • the tube piece 29 is equipped at its rear end, as seen in the flow direction, with a conically tapering region 30. This embodiment avoids eddy formation in the area of the baffle plate 13 and cooling of the flame gases in the vicinity of the baffle plate 13, which would lead to soot formation on the baffle plate.
  • An ignition electrode 31 extends into the burner tube 1 and is attached to the burner housing with a spark plug connector.
  • the ignition electrode is surrounded by a ceramic insulating body 33 in the feed-through opening in the baffle plate 13.
  • the front end of the ignition electrode 31 extends un ter leaving a gap into the conically tapering region 30 of the tube piece 29, which acts as a counter electrode.

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Abstract

Method in which air, gas or water vapour is added to the atomised fuel, and a burner for liquid fuels, which has a jacket tube which tapers conically at its front end and has an outlet opening in front of which an atomiser nozzle is arranged, in the outer peripheral surface of which grooves are provided, one end of which grooves starts from an annular space which is formed by the atomiser nozzle and the jacket tube and which is connected to a compressed gas supply, and the other end of which grooves opens into the outlet chamber of the atomiser nozzle. The aim of the invention is to produce a method and a burner of the type mentioned in the introduction, which bring about a completely soot-free combustion with a very hot stoichiometric non- luminous flame. According to the method, this is achieved in that the fuel is sprayed in an atomiser nozzle under high pressure, and the droplets formed by this are further divided and vaporised with air jets or jets of a different gas, with a static pressure which is less than the vapour pressure of the liquid to be atomised and with a speed which is greater than sonic speed. The burner is characterised in that the atomiser nozzle (10) bears with its outer peripheral surface linearly against the internal surface of the conically tapering front end (12) of the jacket tube (7), to form a chamber (17) tapering from the region in front of the one end of the grooves (16) as far as their narrowest cross-section, and a chamber (17) widening from the narrowest cross-section of the grooves (16) as far as the region behind the other end of the grooves (16). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdampfung und Verbrennung flüssiger Brennstoffe, bei welchem dem zerstäubten Brennstoff Luft, Gas oder Wasserdampf zugemischt wird sowie einen Brenner für flüssige Brennstoffe, welcher ein mit einer Austrittsöffnung versehenes, sich an seinem vorderen Ende konisch verjüngendes Mantelrohr aufweist, vor dessen Austrittsöffnung eine Zerstäuberdüse angeordnet ist, in deren äußerer Umfläche Nuten vorgesehen sind, deren eine Enden von einem von der Zerstäuberdüse und dem Mantelrohr gebildeten Ringraum ausgehen, welcher an eine Druckgaszufuhr angeschlossen ist und deren andere Enden in den Austrittsraum der Zerstäuberdüse münden.The invention relates to a method for the evaporation and combustion of liquid fuels, in which air, gas or water vapor is admixed to the atomized fuel, and to a burner for liquid fuels, which has an outlet opening provided with a conically tapering jacket tube at its front end, before the latter Outlet opening is an atomizer nozzle is arranged, in the outer circumferential grooves are provided, one ends of which emanate from an annular space formed by the atomizer nozzle and the jacket tube, which is connected to a compressed gas supply and the other ends of which open into the outlet space of the atomizer nozzle.

Durch die DE-OS 15 51 638 ist ein Brenner bekannt, bei dem Luft vor der Ölzerstäuberdüse über eingefräste Nuten in einer Luftzuführkammer dem austretenden Öl beigemischt und eine intensivere Durchmischung durch Wirbelbildung erreicht wird.From DE-OS 15 51 638 a burner is known in which the air in front of the oil atomizer nozzle is milled into the escaping oil via milled grooves in an air supply chamber and more intensive mixing is achieved by vortex formation.

Durch die DE-OS 26 56 439 ist ein Verfahren zur Zerstäubung und Verbrennung flüssigen Brennstoffs und ein gemäß diesem Verfahren arbeitender Brenner bekannt, bei dem hochgespannte Luft vor der Olaustrittsdüse unter Wirbelbildung strahlenförmig zusammengeführt wird, dabei den flüssigen Brennstoff ansaugt und zerstäubt und dieses Vorgemisch durch Einleitung von Sekundärluft so aufbereitet wird, daß es praktisch rußfrei verbrannt werden kann.DE-OS 26 56 439 is a method of atomization and combustion of liquid fuel and a burner operating according to this method are known, in which high-tension air is brought together in a jet in front of the oil outlet nozzle with vortex formation, thereby sucking and atomizing the liquid fuel and preparing this premix by introducing secondary air so that it is burned practically without soot can.

Den Brennern nach dem Stand der Technik ist der Nachteil gemeinsam, daß die Brennstoffzerstäubung durch den Austausch kinetischer Energie zwischen dem flüssigen Brennstoffstrom und der in Teilstrahlen zerlegten, hochgespannten Luft bewirkt wird. Diese bekannte Arbeitsweise bedingt einen großen Massenstrom hochverdichteter Luft.The disadvantage of the burners according to the prior art is that the fuel atomization is brought about by the exchange of kinetic energy between the liquid fuel stream and the high-tension air broken down into partial jets. This known way of working requires a large mass flow of highly compressed air.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen Brenner der eingangs genannten Art zu schaffen, welche unter Vermeidung vorerwähnter Nachteile nicht nur in einfacher Weise zu verwirklichen sind, sondern auch eine vollständig rußfreie Verbrennung mit einer sehr heißen, stöchiometrischen, nicht leuchtenden Flamme bewirken.Starting from this prior art, the invention has for its object to provide a method and a burner of the type mentioned, which are not only easy to implement while avoiding the aforementioned disadvantages, but also a completely soot-free combustion with a very hot, stoichiometric, non-luminous flame.

Verfahrensgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der daß der Brennstoff unter hohem Druck in einer Zerstäuberdüse.versprüht wird und die hierdurch gebildeten Tröpfchen mit Luft- oder sonstigen Gasstrahlen mit einem statischen Druck, der geringer ist als der Dampfdruck der zu zerstäubenden Flüssigkeit, und mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als Schallgeschwindigkeit, weiter zerteilt und verdampft werden. Der Brennstoff wird beispielsweise mit einem Druck zwischen 5 - 20 bar in der Zerstäuberdüse versprüht, wobei die Luft- oder sonstigen Gasstrahlen einen gegenüber diesem Druck verminderten Druck von beispielsweise anfänglich 2,5 bar besitzen, der in Geschwindigkeit von beispielsweise 1 - 2 Mach gewandelt wird. Das Brennstoffdampf-Gasvorgemisch wird mit sekundärer Luft niedrigen Vordrucks vermischt und in einem Brennerrohr vollständig verbrannt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Feinstzerstäubung des flüssigen Brennstoffs durch Luft- bzw. Gasstrahlen vergleichsweise geringer Masse bewirkt, die Geschwindigkeiten von größer als Schallgeschwindigkeit aufweisen. Die Zerstäubungsluft bzw. das Zerstäubungsgas'werden in den Strom des vorzerstäubten Brennstoffs über Düsen eingeleitet, die die Charakteristik von Laval-Düsen haben, bei denen das zuströmende Druckgas durch einen Raum mit sich stetig verjüngmdem Querschnitt geleitet wird und nach Durchströmen des engsten Querschnittes in einen sich stetig erweiternden Raum gelangt und aus diesem dem Mund der Zerstäuberdüse zufließt, wobei der dem Strahl noch innewohnende Preßdruck durch Expansion in eine Geschwindigkeit größer als 1 Mach umgewandelt wird. Die mit Überschallgeschwindigkeit austretenden Gasstrahlen rufen starke Verdichtungsstöße hervor, die von starken Unterdruckimpulsen periodisch abgelöst werden. Diese Wechselwirkung von Druck und Unterdruck führt zu einer weiteren Zerteilung der bereits feinzerstäubten Brennstofftröpfchen auf eine Größenordnung.von unter 1 µm und infolge der dadurch erzielten starken Vergrößerung der Oberfläche in Verbindung mit dem vor der Düse sich bildenden Unterdruck ergibt sich eine vollständige Vergasung, weil der Dampfdruck der Tröpfchen größer ist als der Druck der Umgebung während der Unterdruckimpulsphasen.According to the method, this object is achieved in that the that the fuel is sprayed under high pressure in an atomizing nozzle and the droplets formed thereby with air or other gas jets with a static pressure which is lower than the vapor pressure of the liquid to be atomized and at a speed which is greater than the speed of sound, be further divided and evaporated. The fuel is sprayed, for example, at a pressure of between 5 and 20 bar in the atomizer nozzle, the air or other gas jets having a pressure, for example initially 2.5 bar, which is reduced compared to this pressure and which is converted into a speed of, for example, 1-2 Mach . The fuel vapor-gas premix is mixed with secondary air at low admission pressure and completely burned in a burner tube. The inventive method finely atomizes the liquid fuel by means of air or gas jets of comparatively low mass, which have speeds greater than the speed of sound. The atomizing air or the atomizing gas are introduced into the stream of the pre-atomized fuel via nozzles which have the characteristics of Laval nozzles, in which the inflowing compressed gas is passed through a space with a continuously narrowing cross section and after flowing through the narrowest cross section into one ever expanding space arrives and flows out of this to the mouth of the atomizing nozzle, the compression pressure still inherent in the jet being converted by expansion into a speed greater than 1 Mach. The gas jets escaping at supersonic speed cause strong compression surges, which are periodically replaced by strong vacuum pulses. This interaction of pressure and negative pressure leads to a further division of the already finely atomized fuel droplets into an order of magnitude. Of less than 1 µm and as a result of the large enlargement of the surface achieved in connection with the negative pressure that forms in front of the nozzle, complete gasification occurs because Vapor pressure of the droplets is greater than the pressure of the environment during the vacuum pulse phases.

Das erfindungsgemäße Verfahren der Verdampfung und Verbrennung flüssiger Brennstoffe ermöglicht die Verbrennung flüssiger Brennstoffe von niedriger bis zu sehr hoher Viskosität, so daß insbesondere auch schweres Heizöl nach Vorwärmung auf ca. 90° C mit gleicher Flammenqualität rußfrei verbrannt werden kann.The process of evaporation and combustion of liquid fuels according to the invention enables the combustion of liquid fuels from low to very high viscosity, so that in particular even heavy fuel oil can be burned without soot after preheating to approx. 90 ° C with the same flame quality.

Vorrichtungsgemäß wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zerstäuberdüse mit ihrer äußeren Umfläche an der Innenfläche des sich konisch verjüngenden vorderen Endes des Mantelrohres linienförnig anliegt, unter Bildung eines sich von dem Bereich vor den einen Enden der Nuten bis in deren engsten Querschnitt sich verjüngenden Raumes und eines sich von dem engsten Querschnitt der Nuten bis in den Bereich hinter den anderen Enden der Nuten erweiternden Raumes. Die Geometrie der Anordnung im Bereich der Andrucklinie der Zerstäuberdüse gegen das sich konisch verjüngende vordere Ende des Mantelrohres stellt sich dar als eine längs der Zentralebene geschnittene und somit halbierte Laval-Düse.According to the device, the object underlying the invention is achieved in that the atomizer nozzle with its outer The surface on the inner surface of the conically tapering front end of the casing tube lies in a line shape, forming a space that tapers from the area in front of one end of the grooves to its narrowest cross section and one that narrows from the narrowest cross section of the grooves to the area behind the other ends of the groove widening space. The geometry of the arrangement in the area of the pressure line of the atomizer nozzle against the conically tapering front end of the casing tube is a Laval nozzle cut along the central plane and thus halved.

Vorteilhaft weist die Zerstäuberdüse an ihrem vorderen Ende eine kugelförmig äußere Umfläche auf. Es ist jedoch auch möglich, daß die Zerstäuberdüse an ihrem vorderen Ende mit einer Umfläche versehen ist, die den Mantelflächen zweier Kegelstümpfe entspricht, deren vordere einen Scheitelwinkel größer und deren hintere eine Scheitelwinkel kleiner äs der Konuswinkel des Hüllrohres besitzen.The atomizer nozzle advantageously has a spherical outer peripheral surface at its front end. However, it is also possible that the atomizer nozzle is provided at its front end with a circumferential surface which corresponds to the lateral surfaces of two truncated cones, the front of which have a vertex angle larger and the rear have a vertex angle smaller than the cone angle of the cladding tube.

Die Nuten laufen parallel zur inneren Umfläche des sich konisch verjüngenden vorderen Endes des Mantelrohres. Die Längsachsen der Nuten können zur Längsachse des Mantelrohres und der Zerstäuberdüse unter einem Winkel verlaufen, so daß das mit Überschallgeschwindigkeit ausströmende Druckgas in eine Wirbelbewegung um die Zentralachse versetzt wird, die zu einer dynamischen Durchmischung des Öldempf-Primärgasgemisches führt.The grooves run parallel to the inner circumferential surface of the conically tapering front end of the casing tube. The longitudinal axes of the grooves can run at an angle to the longitudinal axis of the casing tube and the atomizing nozzle, so that the compressed gas flowing out at supersonic speed into a Vortex movement is offset about the central axis, which leads to a dynamic mixing of the oil-primary gas mixture.

Die Nuten können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung statt in der äußeren Umfläche der Zerstäuberdüse auch in der inneren Umfläche des sich konisch verjüngenden vorderen Endes des Mantelrohres angeordnet sein, wobei ansonsten die Geometrie unverändert bleibt.According to a further feature of the invention, the grooves can also be arranged in the inner circumferential surface of the conically tapering front end of the casing tube instead of in the outer circumferential surface of the atomizing nozzle, the geometry otherwise remaining unchanged.

Vorteilhaft ist der Querschnitt der Austrittsöffnung größer als die Summe der Querschnitte der Nuten an ihrer engsten Stelle.The cross section of the outlet opening is advantageously larger than the sum of the cross sections of the grooves at their narrowest point.

Anstelle der Nuten ist es auch möglich, nur eine einzige Nut vorzusehen. Ebenso kann die Nut bzw. können die Nuten durch einen Kerbschlitz oder mehrere Kerbschlitze ersetzt werden, was fertigungstechnisch von wesentlichem Vorteil ist.Instead of the grooves, it is also possible to provide only one groove. Likewise, the groove or the grooves can be replaced by one notch slot or several notch slots, which is a significant advantage in terms of production technology.

Vor der Austrittsöffnung des Mantelrohres befindet sich in einem bestimmten Abstand eine mit einer zentralen Durchtrittsöffnung versehene Stauscheibe, durch welche das mit sekundärer Luft vermischte Brennstoffdampf-Gasgemisch in das-Brennerrohr austritt. Die Durchtrittsöffnung der Stauscheibe verengt sich in Durchströmrichtung gesehen trompetenförmig, so daß sich eine Düsencharakteristik ergibt, die zu einer Verringerung der Geräuschbildung führt.In front of the outlet opening of the casing tube is at a certain distance a baffle plate provided with a central passage opening, through which the fuel vapor / gas mixture mixed with secondary air exits into the burner tube. The passage opening of the baffle plate narrows in a trumpet shape when viewed in the direction of flow, so that a nozzle characteristic results which leads to a reduction in noise generation.

Der Abstand der Stauscheibe von der Austrittsöffnung des Mantelrohres und der Querschnitt der Öffnung sind vorzugsweise so gewählt, daß die sekundäre Luft vor der Zusammenführung mit dem Brennstoffdampf-Gas gemisch zur Erzielung einer guten Durchmischung hohe Geschwindigkeit erreicht, beispielsweise von 15 - 40 m/sec.The distance of the baffle plate from the outlet opening of the casing tube and the cross section of the opening are preferably so chosen so that the secondary air reaches a high speed, for example from 15-40 m / sec., before being combined with the fuel vapor / gas mixture in order to achieve thorough mixing.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Mantelrohr des Brenners von einem weiteren Mantelrohr unter Bildung eines Ringraumes umgeben, welcher an seinem vorderen, sich konisch verjüngenden Ende mit Austrittsöffnungen versehen ist und an seinem hinteren Ende an eine Gaszufuhr angeschlossen ist. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit, in einem Brenner sowohl alternativ als auch gleichzeitig flüssige und gasförmige Brennstoffe zu verfeuern. Dieses zusätzliche Mantelrohr wirkt ebenso wie das Mantelrohr des Brenners als Wärmeisoli-erung-der Zuführung für den flüssigen Brennstoff, so daß diese Anordnung mit Heißluft betrieben werden kann, ohne die Gefahr einer Ölverdampfung oder -verkrackung innerhalb der Zuführungsleitung. Bei dieser Ausführung als Kombinationsbrenner wird zunächst der Betrieb mit Gas gestartet, um dann nach Erreichen von Temperaturen im Brennrohr von ca. 800° C oder höher auf Schwerölbetrieb umzustellen. Da auch das Flammgas des Schweröls vollständig verbrennt und rußfrei das Brennerrohr verläßt, eröffnen sich mit dieser Brennerausführung Einsatzmöglichkeiten in niedrig temperierten Feuerungsräumen, beispielsweise für Wärmebehandlungen, Trocknungsprozesse, Warmwassererzeugungen usw. Die für die Feinstzerstäubung des flüssigen Brennstoffs zugeführte Druckluft kühlt gleichzeitig die Zerstäuberdüse, so daß diese vor den Auswirkungen einer Temperaturrückstrahlung aus dem Brennerrohr geschützt ist, auch in regelungstechnisch bedingten Zeitintervallen einer Brennstoff- oder Verbrennungsluftzufuhrunterbrechung.According to a further feature of the invention, the jacket tube of the burner is surrounded by another jacket tube to form an annular space which is provided with outlet openings at its front, conically tapering end and is connected to a gas supply at its rear end. In this way, it is possible to burn liquid and gaseous fuels both alternatively and simultaneously in a burner. This additional jacket pipe, like the jacket pipe of the burner, acts as heat insulation for the supply of the liquid fuel, so that this arrangement can be operated with hot air without the risk of oil evaporation or cracking within the supply line. With this version as a combination burner, operation with gas is started first, and then after reaching temperatures in the combustion tube of approx. 800 ° C or higher to switch to heavy oil operation. Since the flame gas of the heavy oil also burns completely and leaves the burner tube without soot, this burner design opens up possible applications in low-temperature combustion chambers for example for heat treatments, drying processes, hot water generation etc. The compressed air supplied for the fine atomization of the liquid fuel simultaneously cools the atomizing nozzle, so that it is protected from the effects of temperature reflection from the burner tube, even in time intervals of a fuel or combustion air supply interruption caused by control technology.

Systeme mit derart hochwirksamer Zerstäubungscharakteristik verfügen über eine starke Geräuschemission. Zur Dämpfung wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß das Brennerrohr mit über seine ganze Umfläche verteilten Bohrungen ausgerüstet ist und von einem Hüllrohr oder einem Brennerstein unter Belassung eines Ringraumes umgeben ist. Durch die Bohrungen wird ein Teil der Schallwellen in den Ringraum eingeleitet und durch Mehrfacbreflexion abgeschwächt.Systems with such a highly effective atomization characteristic have a strong noise emission. For damping, it is proposed according to a further feature of the invention that the burner tube is equipped with bores distributed over its entire circumference and is surrounded by a cladding tube or a burner block leaving an annular space. Some of the sound waves are introduced into the annular space through the holes and attenuated by multi-facet reflection.

Vorteilhaft ist der Austrittsquerschnitt des Brennerrohres in Strömungsrichtung gesehen trompetenförmig erweitert, so daß die Ausbildung von Abrißwirbeln auf die Schallemission gemindert bzw. unterbunden wird.The outlet cross section of the burner tube is advantageously widened in a trumpet shape as seen in the direction of flow, so that the formation of vortices on the sound emission is reduced or prevented.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind im Bereich des Brennerrohres vor der Stauscheibe Bohrungen vorgesehen, die in den Ringraum einmünden. Die durch diese Bohrungen austretende Verbrennungsluft vermischt sich mit den durch die Bohrungen des Brennerrohres austretenden Gasstrahlen, wodurch deren Impulse abgebaut und ihre Temperaturspitzen abgesenkt werden.According to a further proposal of the invention, bores are provided in the area of the burner tube in front of the baffle plate which open into the annular space. The combustion air emerging through these bores mixes with the gas jets emerging through the bores of the burner tube, as a result of which their pulses are reduced and their temperature peaks are reduced.

Im hinteren Bereich des Brennerrohres sind in dem Ringraum Dämmstoffe angeordnet, welche zu einer weiteren Minderung der Schallintensität führen.In the rear area of the burner tube, insulating materials are arranged in the annular space, which lead to a further reduction in the sound intensity.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Stauscheibe mit einem diese umgebenden Rohrstück dicht verbunden, dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Brennerrohres entspricht. Das Rohrstück schmiegt sich in möglichst enger Passung an die Innenwandung des Brennerrohres an. 'Seine Funktion besteht darin, Luftdurchtritte zwischen der Stauscheibe und der Innenwand des Rohrstückes ohne Verwendung von Dichtelementen gering zu halten und - soweit Luft durch den sich unvermeidlich bildenden Ringspalt hindurchtritt - diese erst an einer Stelle in Strömungsrichtung gesehen in genügender Entfernung von der Wurzel der sich ausbildenden Flamme beizumischen. Hierdurch werden Wirbelbildungen im Bereich der Stauscheibe und Abkühlung der Flammgase in Stauscheibennähe vermieden, die anderenfalls zur Rußbildung an der Stauscheibe führen würde.According to a further feature of the invention, the baffle plate is tightly connected to a tube piece surrounding it, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the burner tube. The pipe section fits snugly against the inner wall of the burner pipe. '' Its function is to keep air passages between the baffle plate and the inner wall of the pipe section low without the use of sealing elements and - insofar as air passes through the inevitable annular gap - only at a point in the direction of flow seen at a sufficient distance from the root of the forming flame. This avoids the formation of eddies in the area of the baffle plate and cooling of the flame gases near the baffle plate, the others if it would lead to soot formation on the baffle plate.

Vorteilhaft ist das Rohrstück an seinem vorderen Ende mit einem sich konisch verjüngenden Bereich ausgerüstet. Dieser hat die Aufgabe, die Geschwindigkeit der durch den Ringspalt zwischen dem Rohrstück und dem Brennerrohr hindurchtretenden Luft soweit abzusenken, daß von dieser keine Beeinflussung der Flammgasströmung ausgeht.The tube piece is advantageously equipped at its front end with a conically tapering area. This has the task of reducing the speed of the air passing through the annular gap between the tube piece and the burner tube to such an extent that it does not influence the flame gas flow.

Nach einem weiteren Vorschlage der Erfindung erstreckt sich das vordere Ende einer Zündelektrode unter Belassung eines Spaltes bis in den sich konisch verjüngenden Bereich des Rohrstückes als Gegenelektrode. Auf diese Weise wird eine sichere Zündung durch einen definierten Abstand zwischen der Elektrode und dem Rohrstück in einem Bereich erzielt, der nicht durch Ubertemperaturen gefährdet ist.According to a further proposal of the invention, the front end of an ignition electrode extends, leaving a gap, into the conically tapering region of the pipe section as a counter electrode. In this way, reliable ignition is achieved by a defined distance between the electrode and the pipe section in an area that is not endangered by excess temperatures.

Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, und zwar zeigt:

  • Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Brenners,
  • Figur 2 eine geschnittene Seitenansicht des Mantelrohres des Brenners mit Zerstäuberdüse,
  • Figur 3 eine Vorderansicht der Figur 2,
  • Figur 4 eine geschnittene Seitenansicht, wie Figur 2, jedoch einer abgewandelten Ausführungsform,
  • Figur 5 eine Vorderansicht der Figur 4,
  • Figur 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Brenners,
  • Figur 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Brenners nach Figur 6 mit Maßnahmen zur Schalldämpfung und
  • Figur 8 eine Ausführung des Brenners nach Figur 1 mit einer von einem Hüllrohr umgebenden Stauscheibe.
The invention is explained in more detail on the basis of exemplary embodiments, namely:
  • FIG. 1 shows a partially sectioned side view of a first embodiment of a burner,
  • FIG. 2 shows a sectional side view of the casing tube of the burner with an atomizing nozzle,
  • FIG. 3 shows a front view of FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a sectional side view, like FIG. 2, but with a modified embodiment,
  • FIG. 5 shows a front view of FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a partially sectioned side view of a second embodiment of a burner,
  • 7 shows a partially sectioned side view of the burner according to FIG. 6 with measures for sound absorption and
  • 8 shows an embodiment of the burner according to FIG. 1 with a baffle plate surrounded by a cladding tube.

Bei der Ausführung nach Figur 1 - 3 ist' das Brennerrohr mit 1, der Befestigungsflansch des Brenners mit 2, das AnschluBgehäuse mit 2a und der Deckelflansch mit 3 bezeichnet. Die Zuführungsleitung 4 für Verbrennungsluft mündet radial in das Brennerrohr ein, während die Zuführungsleitung 5 für Heizöl und die Zuführungsleitung 6 für Druckluft an den nachfolgend noch näher beschriebenen Brenner angeschlossen sind.In the embodiment according to FIGS. 1-3, the burner tube is denoted by 1, the fastening flange of the burner by 2, the connection housing by 2a and the cover flange by 3. The supply line 4 for combustion air opens radially into the burner tube, while the supply line 5 for heating oil and the supply line 6 for compressed air are connected to the burner described in more detail below.

Der Brenner weist ein mit einer Austrittsöffnung 18 versehenes, sich an seinem vorderen Ende konisch verjüngendes Mantelrohr ? auf, vor dessen Austrittsöffnung 18 sich die Zerstäuberdüse 10 befindet. Die Zerstäuberdüse 10 besitzt an ihrem vorderen Ende eine kugelförmige äußere Umfläche und liegt mit dieser an der Innenfläche des sich konisch verjüngenden, vorderen linienförmig Endes des Mantelrohres 7/an. In diesem Bereich der Zerstäuberdüse 10 sind in deren äußerer Umfläche Nuten 16 oder Kerbschlitze eingeschnitten, deren eine Enden von einem von der Zerstäuberdüse 10 und dem Mantelrohr 7 gebildeten Ringraum 9, der als.Druckluftverteilerraum dient, ausgehen und deren andere Enden mit dem Austrittsraum der Zerstäuberdüse 10 in Verbindung stehen.The burner has a jacket tube provided with an outlet opening 18 which tapers conically at its front end? on, in front of the outlet opening 18 is the atomizer nozzle 10. The atomizer nozzle 10 has a spherical outer circumferential surface at its front end and bears against the inner surface of the conically tapering, front linear end of the casing tube 7 /. In this area of the atomizer nozzle 10, grooves 16 or notch slots are cut in the outer circumferential surface thereof, one end of which extends from an annular space 9 formed by the atomizer nozzle 10 and the casing tube 7, which serves as a compressed air distribution space, and the other ends of which extend to the outlet space of the atomizer nozzle 10 communicating.

linienförmige Durch die/Anlage der kugelförmigen äußeren Umfläche der Zerstäuberdüse 10 an der geradlinigen Innenfläche des sich konisch verjüngenden vorderen Endes des Mantelrohres 7 ergibt sich je ein Raum 17 im Bereich vor den einen Enden der Nuten 16 od.dgl. und im Bereich hinter den anderen Enden der Nuten, wobei beide Räume 17 geometrisch gleich gestaltet sind. Die Nuten 16 od.dgl. verlaufen parallel zur Mantelfläche des sich konisch verjüngenden vorderen Endes 12 des Mantelrohres 7, sind aber - wie aus Figur 3 ersichtlich - gegen die Hauptachse des Systems in Umfangsrichtung versetzt, so daß sich eine Verwirbelung ergibt. Die Räume 17 mit sich stetig veränderndem Querschnitt gehen in die Nuten 16 über bis zu der Stelle ihrer geringsten Querschnitte. Die Geometrie der Anordnung im Bereich der Andrucklinie der Zerstäuberdüse 10 gegen das sich konisch verjüngende vordere Ende 12 des Mantelrohres 7 stellt sich dar als eine längs der Zentralebene geschnittene und somit halbierte Laval-Düse.line-shaped By / the contact of the spherical outer circumferential surface of the atomizing nozzle 10 on the straight inner surface of the conically tapering front end of the casing tube 7, there is a space 17 in the area in front of one end of the grooves 16 or the like. and in the area behind the other ends of the grooves, both spaces 17 being geometrically identical. The grooves 16 or the like. run parallel to the lateral surface of the conically tapering front end 12 of the tubular casing 7, but are - as can be seen from FIG. 3 - against the main axis of the system in um traverse direction, so that there is turbulence. The spaces 17 with a constantly changing cross section merge into the grooves 16 to the point of their smallest cross sections. The geometry of the arrangement in the region of the pressure line of the atomizing nozzle 10 against the conically tapering front end 12 of the casing tube 7 is a Laval nozzle cut along the central plane and thus halved.

Mit 8 ist der Düsenhalter des Brenners bezeichnet, in die die Zuführungsleitung 5 für das Öl einmündet. Der ÖI-Verteilraum 11 befindet sich im Inneren des Düsenhalters 8.With 8 the nozzle holder of the burner is designated, in which the supply line 5 for the oil opens. The oil distribution chamber 11 is located inside the nozzle holder 8.

Vor der Austrittsöffnung 18 des Mantelrohres 7 befindet sich in einem bestimmten Abstand eine mit einer zentralen Durchtrittsöffnung 14 versehene Stauscheibe 13, welche durch die Träger 15 gehalten ist, welche gleichzeitig als Abstandhalter dienen.In front of the outlet opening 18 of the casing tube 7 is at a certain distance a baffle plate 13 provided with a central passage opening 14, which is held by the carrier 15, which also serve as a spacer.

Die Wirkungsweise des Brenners ist derart, daß der über die Zuführungsleitung 5 zugeführte flüssige Brennstoff in den Verteilerraum 11 gelangt und aus diesem unter hohem Druck der Zerstäuberdüse 10 zugeführt wird. Die dabei sich bildenden Tröpfchen werden durch die über die Zuführungsleitung 6 in den Ringraum eintretende Preßluft weiter zerstäubt, und zwar wird diese durch die Nuten 16 od.dgl. in Luftstrahlen von hoher Geschwindigkeit aufgeteilt, wobei die Geschwindigkeit größer ist als die Schallgeschwindigkeit. Die auf diese Weise weiter zerteilten Tröpfchen werden durch die gasdynamische Ausbildung von Unterdruckimpulsen weiter verdampft, wobei das Brennstoffdampf-Luftgemisch mit sekundärer Luft niedrigen Vordrucks vermischt in das Brennerrohr eintritt. Die Sekundärluft wird über die Zuführungsleitung 4 in das Brennerrohr 1, und zwar in den den Brenner umgebenden Ringraum, eingeleitet.The burner works in such a way that the liquid fuel supplied via the feed line 5 reaches the distributor space 11 and is fed from there to the atomizing nozzle 10 under high pressure. The droplets that form are atomized further by the compressed air entering the annular space via the feed line 6, specifically through the grooves 16 or the like. divided into air jets of high speed, the speed being greater than the speed of sound. The droplets, which are further divided in this way, are further evaporated by the gas-dynamic formation of negative pressure pulses, the fuel vapor / air mixture mixed with secondary air at low admission pressure entering the burner tube. The secondary air is introduced via the feed line 4 into the burner tube 1, specifically into the annular space surrounding the burner.

Durch die in mehreren Stufen erfolgende Zerstäubung und Vergasung und intensive Vermischung mit der Verbrennungsluft ergibt sich eine sehr heiße stöchiometrische, nicht leuchtende Flamme im Brennerrohr 1, wobei der Brennstoffe völlig rußfrei verbrannt wird.The atomization and gasification, which takes place in several stages, and intensive mixing with the combustion air result in a very hot stoichiometric, non-luminous flame in the burner tube 1, the fuel being burned completely without soot.

Bei der Ausführungsform nach Figur 4 und 5 sind die Nuten 16 od.dgl. in der inneren Umfläche des sich konisch verjüngenden vorderen Endes 12 des Mantelrohres 7 vorgesehen unter Beibehaltung der für die Wirksamkeit des Systems maßgeblichen geometrischen Querschnittsverhältnisse. Bei dieser Ausführung ist anstelle einer kugelförmigen Umfläche eine solche vorgesehen, welche den Mantelflächen zweier Kegelstümpfe entspricht, deren vordere einen Scheitelwinkel größer und deren hintere einen Scneitelwinkel kleiner als der Konuswinkel des Hüllrohres besitzen.In the embodiment of Figures 4 and 5, the grooves 16 or the like. provided in the inner circumferential surface of the conically tapering front end 12 of the casing tube 7 while maintaining the geometric cross-sectional relationships which are decisive for the effectiveness of the system. In this embodiment, instead of a spherical circumferential surface, one is provided which corresponds to the lateral surfaces of two truncated cones, the front of which is one apex angle larger and the rear one Have apex angles smaller than the cone angle of the cladding tube.

Die für die Feinstzerstäubung des flüssigen.Brennstoffs über die Zuführungsleitung 6 zugeführte Preßluft kühlt die Zerstäuberdüse 10, so daß diese vor der Auswirkung einer Temperaturrückstrahlung aus dem Brennerrohr 1 geschützt ist.The compressed air supplied for the very fine atomization of the liquid fuel via the feed line 6 cools the atomizing nozzle 10, so that it is protected from the effect of temperature reflection from the burner tube 1.

Bei der Ausführung nach Fig. 6 weist die Öffnung 14 der Stauscheibe 13 eine in Durchtrittsöffnung gesehen trompetenförmige Verengung auf.In the embodiment according to FIG. 6, the opening 14 of the baffle plate 13 has a trumpet-shaped constriction as seen in the passage opening.

Das Mantelrohr 7 des Brenners ist bei dieser Ausführung von einem weiteren Mantelrohr 21 umgeben, und zwar unter Bildung eines Ringraumes 23. Am vorderen Ende des sich konisch verjüngenden Mantelrohres 21 sind Austrittsöffnungen 22 vorhanden. Der Ringraum 23 ist über die Zuführungsleitung 20 an eine Gaszufuhr angeschlossen. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich die Möglichkeit, in einem-Brenner sowohl alternativ als auch gleichzeitig flüssige und gasförmige Brennstoffe zu verfeuern. So ist es beispielsweise auch möglich, bei der Verbrennung von schwerem Heizöl das System mit Gas oder leichtem Heizöl anzufahren, um dann auf die Verbrennung des schweren Heizöls überzugehen.In this embodiment, the casing tube 7 of the burner is surrounded by a further casing tube 21, namely to form an annular space 23. Outlet openings 22 are present at the front end of the conically tapered casing tube 21. The annular space 23 is connected to a gas supply via the supply line 20. This configuration makes it possible to burn liquid and gaseous fuels both alternatively and simultaneously in a burner. For example, when burning heavy heating oil, it is also possible to start the system with gas or light heating oil and then switch to burning the heavy heating oil.

Sowohl das Mantelrohr 21 als auch das Mantelrohr 7 des Brenners wirken als Wärmeisolierung der Zuführungsleitung 5 für den flüssigen Brennstoff, so daß die ganze Anordnung mit Heißluft betrieben werden kann, ohne daß sich die Gefahr einer Verdampfung des Brennstoffes oder seiner Verkrackung innerhalb der Zuführungsleitung 5 ergibt.Both the jacket tube 21 and the jacket tube 7 of the burner act as thermal insulation of the feed line 5 for the river Sigen fuel, so that the entire arrangement can be operated with hot air, without the risk of evaporation of the fuel or its cracking within the supply line 5 results.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, sind zur Minderung der Geräuschemission des Brenners in dem Brennerrohr 1 über dessen ganze Umfläche verteilt Bohrungen 25 vorgesehen. Das Brennerrohr 1 ist von einem Hüllrohr 24 umgeben, welches auch die innere Mantelfläche eines Brennersteins darstellen kann. Durch die Bohrungen 25 wird ein Teil der Schallwellen in den Ringraum zwischen Brennerrohr 1 und Hüllrohr 24 eingeleitet und durch Mehrfachreflexion abgeschwächt. Die Mündung 28 des Brennerrohres 1 erweitert sich in Strömungsrichtung gesehen trompetenförmig, was die Ausbildung von AbriBwirbeln auf die Schallemission mindert bzw. unterbindet.As can be seen from FIG. 7, bores 25 are provided in the burner tube 1 to reduce the noise emission of the burner over its entire surrounding area. The burner tube 1 is surrounded by a cladding tube 24, which can also represent the inner surface of a burner block. Through the bores 25, part of the sound waves is introduced into the annular space between burner tube 1 and cladding tube 24 and attenuated by multiple reflection. The mouth 28 of the burner tube 1 widens in a trumpet-shaped manner in the direction of flow, which reduces or prevents the formation of abort vortices on the sound emission.

Im Bereich des Brennerrohres 1 sind in Strömungsrichtung gesehen vor der Stauscheibe 13 Bohrungen 26 vorgesehen, die in den Ringraum zwischen Brennerrohr 1 und Hüllrohr 24 einmünden. Die durch diese Bohrungen 26 austretende Verbrennungsluft vermischt sich mit den durch-die Bohrungen 25 austretenden Gasstrahlen, wodurch deren Impuls abgebaut und ihre Temperaturspitzen abgesenkt werden.In the area of the burner tube 1, 13 bores 26 are provided in the flow direction, which open into the annular space between the burner tube 1 and the cladding tube 24. The combustion air emerging through these bores 26 mixes with the gas jets emerging through the bores 25, as a result of which their momentum is reduced and their temperature pointed be lowered.

Im hinteren Bereich des Brennerrohres 1 sibd in dem Ringraum Dämmstoffe 27 angeordnet, welche zu einer weiteren Minderung der Schallintensität führen.In the rear area of the burner tube 1, insulating materials 27 are arranged in the annular space, which lead to a further reduction in the sound intensity.

Die Summe dieser Maßnahmen führt zu einer Minderung der Geräuschemission um 15 - 20 dB.The sum of these measures leads to a 15-20 dB reduction in noise emissions.

Wie Fig. 8 zeigt, kann die Stauscheibe 13 mit einem diese umgebenden Rohrstück 29 dicht verbunden sein, dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Brennerrohres 1 entspricht. Das Rohrstück 29 ist an seinem in Strömungsrichtung gesehen hinteren Ende mit einem sich konisch verjüngenden Bereich 30 ausgerüstet. Diese Ausführung vermeidet eine Wirbelbildung im Bereich der Stauscheibe 13 und Abkühlung der Flammgase in der Nähe der Stauscheibe 13, was zur Rußbildung an der Stauscheibe führen würde.As shown in FIG. 8, the baffle plate 13 can be tightly connected to a tube piece 29 surrounding it, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the burner tube 1. The tube piece 29 is equipped at its rear end, as seen in the flow direction, with a conically tapering region 30. This embodiment avoids eddy formation in the area of the baffle plate 13 and cooling of the flame gases in the vicinity of the baffle plate 13, which would lead to soot formation on the baffle plate.

In das Brennerrohr 1 hinein erstreckt sich eine Zündelektrode 31, die mit einem Zündkerzenstecker am Brennergehäuse befestigt ist. In der Durchführungsöffnung in der Stauscheibe 13 ist die Zündelektrode von einem keramischen Isolierkörper 33 umgeben. Das vordere Ende der Zündelektrode 31 erstreckt sich unter Belassung eines Spaltes bis in den sich konisch verjüngenden Bereich 30 des Rohrstückes 29, welche als Gegenelektrode wirkt.An ignition electrode 31 extends into the burner tube 1 and is attached to the burner housing with a spark plug connector. The ignition electrode is surrounded by a ceramic insulating body 33 in the feed-through opening in the baffle plate 13. The front end of the ignition electrode 31 extends un ter leaving a gap into the conically tapering region 30 of the tube piece 29, which acts as a counter electrode.

Claims (22)

1. Verfahren zur Verdampfung und Verbrennung flüssiger Brennstoffe, bei welchem dem zerstäubten Brennstoff Luft, Gas oder Wasserdampf zugemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff unter hohem Druck in einer Zerstäuberdüse versprüht wird und die hierdurch gebildeten Tröpfchen mit Luft- oder sonstigen Gasstrahlen mit einem statischen-Druck, der geringer ist als der Dampfdruck der zu zerstäubenden Flüssigkeit, und mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als Schallgeschwindigkeit, weiter zerteilt und verdampft werden.1. A process for the evaporation and combustion of liquid fuels, in which air, gas or water vapor is added to the atomized fuel, characterized in that the fuel is sprayed under high pressure in an atomizer nozzle and the droplets thus formed with air or other gas jets with a static pressure, which is lower than the vapor pressure of the liquid to be atomized, and can be further broken down and evaporated at a speed which is greater than the speed of sound. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen durch gasdynamische Ausbildung von Unterdruckimpulsen verdampft werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the particles are evaporated by gas-dynamic formation of vacuum pulses. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffdampf-Gasvorgemisch mit sekundärer Luft niedrigen Vordrucks vermischt und in einem Brennerrohr (1) vollständig verbrannt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fuel vapor gas premix is mixed with secondary air at low admission pressure and is completely burned in a burner tube (1). 4. Brenner für flüssige Brennstoffe, welcher ein mit einer Austrittsöffnung versehenes, sich an seinem vorderen Ende konisch verjüngendes Mantelrohr aufweist, vor dessen Austrittssffnung eine Zerstäuberdüse angeordnet ist, in deren äußerer Umfläche Nuten vorgesehen sind, deren eine Enden von einem von der Zerstäuberdüse und dem Mantelrohr gebildeten Ringraum ausgehen, welcher an eine Druckgaszufuhr angeschlossen ist und deren andere Enden in den Austrittsraum der Zerstäuberdüse münden, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (10) mit ihrer äußeren Umfläche an der Innenfläche-des sich konisch verjüngenden vorderen Endes (12) des Mantelrohres (7) .linienförmig anliegt, unter Bildung eines sich von dem Bereich vor den einen Enden der Nuten (16) bis in deren engsten Querschnitt sich verjüngenden Raumes (17) und eines sich von dem engsten Querschnitt der Nuten (16) bis in den Bereich hinter den anderen Enden der Nuten (16) erweiternden Raumes4. burner for liquid fuels, which has an outlet opening provided with a conically tapering casing tube at its front end, in front of the outlet opening of which an atomizer nozzle is arranged, in the outer peripheral surface of which grooves are provided, one end of which is one of the atomizer nozzle and the other Sheath tube formed annular space, which is connected to a compressed gas supply and whose other ends open into the outlet space of the atomizer nozzle, in particular for performing the method according to claim 1 or one of the preceding, characterized in that the outer surface of the atomizer nozzle (10) on the Inner surface-of the conically tapering front end (12) of the casing tube (7) .Lines, forming a space (17) tapering from the area in front of one end of the grooves (16) to its narrowest cross section and one from the narrowest cross section of the grooves (16) to the area behind de n other ends of the grooves (16) widening space 5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (10) an ihrem vorderen Ende eine kugelförmige äußere Umfläche aufweist.5. Burner according to claim 4, characterized in that the atomizing nozzle (10) has a spherical outer peripheral surface at its front end. 6. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäuberdüse (10) an ihrem vorderen Ende eine äußere Umfläche aufweist, die den Mantelflächen zweier Kegelstümpfe entspricht, deren vordere, einen Scheitelwinkel größer und deren hintere einen Scheitelwinkel kleiner als der Konuswinkel des Hüllrohres besitzen.6. Burner according to claim 4, characterized in that the atomizing nozzle (10) has at its front end an outer peripheral surface which corresponds to the lateral surfaces of two truncated cones, the front, a vertex angle larger and the rear have a vertex angle smaller than the cone angle of the cladding tube . 7. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gek ennzeichnet, daß die Nuten (16) parallel zur inneren Umfläche des sich konisch verjüngenden vorderen Endes (12) des Mantelrohres verlaufen.7. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that the grooves (16) run parallel to the inner circumferential surface of the conically tapering front end (12) of the tubular casing. 8. Brenner nach Anspruch 4-oder einem der vorhergehenäen, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Nuten (16) zur Längsachse des Mantelrohres (7) und der Zerstäuberdüse (10) unter einem Winkel verlaufen.8. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that the longitudinal axes of the grooves (16) to the longitudinal axis of the casing tube (7) and the atomizer nozzle (10) extend at an angle. 9. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (16) statt in der äußeren Umfläche der Zerstäuberdüse (10) in der inneren Umfläche des sich konisch verjüngenden vorderen Endes (12) des Mantelrohres angeordnet sind.9. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that the grooves (16) are arranged instead of in the outer circumferential surface of the atomizing nozzle (10) in the inner circumferential surface of the conically tapering front end (12) of the casing tube. 10. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Austrittsöffnung (18) größer ist als die Summe der Querschnitte der Nuten (16) an ihrer engsten Stelle.10. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that the cross section of the outlet opening (18) is greater than the sum of the cross sections of the grooves (16) at their narrowest point. 11. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Nut (16) vorgesehen ist.11. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that only one groove (16) is provided. 12. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Nut (16) bzw. Nuten (16) ein Kerbschlitz bzw. Kerbschlitze vorhanden sind.12. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that instead of the groove (16) or grooves (16) a notch slot or notch slots are present. 13. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einem bestimmten Abstand vor der Austrittsöffnung (18) des Mantelrohres (7) eine mit einer zentralen Durchtrittsöffnung (14) versehene Stauscheibe (13) befndet.13. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that a baffle plate (13) provided with a central passage opening (14) is located at a certain distance in front of the outlet opening (18) of the casing tube (7). 14. Brenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß di-Durchtrittsöffnung (14) der Stauscheibe (13) sich in Durchstr richtung gesehen trompetenförmig verengt.14. Burner according to claim 13, characterized in that the di-passage opening (14) of the baffle plate (13) is trumpet-shaped as seen in the direction of flow. 15. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (7) des Brenners von einem weiteren Mantelrohr (21) unter Bildung eines Ringraumes (23) umgeben ist, welcher an seinem vorderen, sich konisch verjüngenden Ende mit Austrittsöffnungen (22) versehen ist und an seinem hinteren Ende an eine Zuführungsleitung (20) angeschlossen ist.15. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that the jacket tube (7) of the burner is surrounded by another jacket tube (21) to form an annular space (23) which is provided with outlet openings (22) at its front, conically tapering end and at its rear end a feed line (20) is connected. 16. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (1) mit über seine ganze Umfläche verteilten Bohrungen (25) ausgerüstet ist und von einem Hüllrohr (24) oder der inneren Mantelfläche eines Brennersteins unter Belassung eines Ringraumes umgeben ist.16. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that the burner tube (1) is equipped with holes (25) distributed over its entire circumference and surrounded by a cladding tube (24) or the inner circumferential surface of a burner stone while leaving an annular space is. 17. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (28) des Brennerrohres (1) in Strömungsrichtung gesehen trompetenförmig erweitert ist.17. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that the mouth (28) of the burner tube (1) is widened in a trumpet shape as seen in the direction of flow. 18. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Brennerrohres (1) vor der Stauscheibe (13) Bohrungen (26) vorgesehen sind, die in den Ringraum zwischen Brennerrohr (1) und Hüllrohr (24) einmünden.18. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that in the region of the burner tube (1) in front of the baffle plate (13) bores (26) are provided which open into the annular space between the burner tube (1) and cladding tube (24) . 19. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß im hinteren Bereich des Brennerrohres (1) in den Ringraum Dämmstoffe (27) eingebracht sind.19. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that in the rear region of the burner tube (1) in the annular space insulating materials (27) are introduced. 20. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauscheibe (13) mit einem diese umgebenden Rohrstück (29) dicht verbunden ist, dessen Außendurchmesser etwa dem Innendurchmesser des Brennerrohres (1) entspricht.20. Burner according to claim 4 or one of the preceding, characterized in that the baffle plate (13) with a surrounding pipe section (29) is tightly connected, the outer diameter of which corresponds approximately to the inner diameter of the burner tube (1). 21. Brenner nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück-(29) an seinem vorderen Ende mit einem sich konisch verjüngenden Bereich (30) ausgerüstet ist.21. Burner according to claim 20, characterized in that the pipe section (29) is equipped at its front end with a conically tapering region (30). 22. Brenner nach Anspruch 4 oder einem der vorhergehenden, mit einer'in das Brennerrohr hineinragenden Zündelektrode., dadurch gekennzeichnet, daB das vordere Ende der Zündelektrode (31) sich unter Belassung eines Spaltes bis in den sich konisch verjüngenden Bereich (30) des Rohrstückes (29) als Gegenelektrode erstreckt.22. Burner according to claim 4 or one of the preceding, with an ignition electrode protruding into the burner tube, characterized in that the front end of the ignition electrode (31) leaves a gap as far as the conically tapering region (30) of the tube piece (29) extends as a counter electrode.
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