EP0158045A2 - Adjustable burner equipment for a gaseous fuel - Google Patents

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EP0158045A2
EP0158045A2 EP85101655A EP85101655A EP0158045A2 EP 0158045 A2 EP0158045 A2 EP 0158045A2 EP 85101655 A EP85101655 A EP 85101655A EP 85101655 A EP85101655 A EP 85101655A EP 0158045 A2 EP0158045 A2 EP 0158045A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
wall
air
burner device
closing cone
Prior art date
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Granted
Application number
EP85101655A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0158045B1 (en
EP0158045A3 (en
Inventor
Johannes Wilhelmus Graat
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Smit Ovens BV
Original Assignee
Smit Ovens BV
Smit Ovens Nijmegen BV
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Publication date
Application filed by Smit Ovens BV, Smit Ovens Nijmegen BV filed Critical Smit Ovens BV
Priority to AT85101655T priority Critical patent/ATE43701T1/en
Publication of EP0158045A2 publication Critical patent/EP0158045A2/en
Publication of EP0158045A3 publication Critical patent/EP0158045A3/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air

Definitions

  • a gas burner is known from US Pat. No. 1,350,051, in which the gas and air supply can be changed into a gas-air mixing zone, to which the actual flame area immediately adjoins.
  • the changeability is made possible by a spindle-like device which has slides on its outside, which open or close the gas and air supply lines connected in series, each of which ends peripherally on a tube, by sliding pushing.
  • the gas and air supply are adjusted at the same time Ratio changed.
  • secondary air inlets are provided at the end of the actual combustion chamber.
  • the general task is to maintain stoichiometric combustion as much as possible over the intended load range, at the same time to ensure thorough mixing of the incoming fuel and air quantities and to ensure safe operation.
  • the gas supply is relatively difficult to meter, since the cross section of the peripherally arriving gas supply line is changed relatively strongly even with a small adjustment distance. It is not readily possible to make the feed channels as large as desired, since the incoming gas is generally under an overpressure of 3 - 10 bar and therefore the cross-section of the line to be adjusted is only a relatively small maximum for a certain gas burner output may have.
  • a disadvantage of the aforementioned burner device is that the joint adjustability takes place via pins guided in elongated holes in the rocker, via cam disks and via lever guides. Thus, a relatively complicated and wear-prone mechanism has been used, which will operate imprecisely after a short period of operation.
  • a fuel is arranged centrally around the adjustment axis line provided, in which an aperture wall provided with an opening is preferably installed, which can be adjusted with the aid of a very flat-angle cone.
  • the opening angle of the cone is between 1 and 15 (degrees), the cone pitch is preferably constant.
  • the cone wall is provided with a large opening angle and / or at the end with a smaller opening angle, which may be reduced to zero.
  • the cone itself can be relatively long, so that a very sensitive and only slowly changing cross-section change is possible over a relatively long adjustment distance. This principle is therefore particularly suitable for the use of servomotors.
  • a burner device is known in which the air is supplied via an air supply line, which creates a connection between the end of the air supply line and the mixing zone via swirl-generating devices.
  • the swirl-generating devices are simultaneously designed as cross-sectional channels. This principle can also be used with advantage in the present burner device if the cross-section-changeable air supply line ends at the periphery of the mixing zone.
  • swirl-generating air ducts which are variable in cross-section and which form the connection between the end of the air supply line and the fuel-air mixing zone are embedded in the wall surrounding the fuel-air mixing zone. These are round or square channels cut tangentially into the wall, as are known in principle from DE-OS 31 13 511.
  • Natural gas or a related gas is primarily provided as the fuel for the burner device. However, pure gases such as methane, propane or butane and town gas are also suitable. The use of a coal dust-air or oil-air mixture cannot be ruled out.
  • a burner device is shown in cross section, as can be used, for example, when burning natural gas in a boiler for an apartment building in the order of 100,000 kcal / h.
  • the burner device generally designated 1, adjoins a boiler wall 2.
  • the burner device has a three-part housing 3.
  • the housing 3 is divided into the following parts: a head part 31, which is supported on the inside of the boiler wall 2, an elongated tube part 32, and a drum part 33 which partially surrounds the tube part 32 and which adjoins the rear of the boiler wall 2 and essentially serves to supply air.
  • the Parts 31-33 are essentially concentric as a rotating body to the cross section shown and along an axis A.
  • the drum part 33 encloses a round opening 4, which is incorporated into the boiler wall 2, with a round wall 5, which closes at the rear by a rear wall 7 provided with a central opening 6.
  • a relatively large-sized, cylindrical connecting piece 8 is placed on the wall 5 of the drum part 33.
  • the already mentioned tube part 32 is also firmly inserted into the opening 6.
  • the tube part which is also cylindrical in shape, has a much smaller diameter than the drum part 33.
  • the end of the tube part 32 protrudes from the drum part 33 and is closed by a rear wall 10 which is provided with an opening 11.
  • the tube part 32 is also concentric to the axis A and ends shortly before the boiler wall opening 4 in the flange 12 of a gas-air mixing chamber 13, the wall 18 of which encloses a gas-air mixing zone 14.
  • the gas-air mixing chamber 13 ends at its end face within the boiler in a flange 15, to which the walls of the head part 31 support and establish a connection to the boiler wall 2.
  • the tube part 32 serves primarily for gas guidance. It is provided at its projecting end 9 with a gas inlet 16 through which the fuel gas, for. B. natural gas flows in and can flow unhindered inside the tube part 32 up to a diaphragm wall 17.
  • a rotatable diaphragm cylinder 51 with a circular opening 51 ' is installed in the tube part 32. Diaphragm cylinder and opening can be rotated against each other in the manner of a diaphragm setting so that a desired amount of gas can enter the tube part 32 through the connecting piece 16 and the opening 51 'in order to set the gas supply for the first time.
  • the panel wall 17 is provided with an adjustment opening 20 which is exactly concentric to the axis A and which is the only opening within the panel wall 17.
  • the opening 20 is cut somewhat conically into the diaphragm wall 17, specifically diverging towards the opening of the tube part 32.
  • the gas supply through the tube part 32 can be adjusted with the aid of a closing cone 21 forming part of a slide-like device.
  • the closing cone 21 is displaceable along the axis A within the adjustment opening 20, the cross-section being changeable depending on the position of the closing cone 21 from a maximum cross section to a minimum or to a complete closure.
  • the interaction of the adjustment opening 20 and the closing cone 21, which is essential for the invention, is made possible by an adjustable slide rod 22 which projects through the tube part 32 and whose end is movable in a slide bearing 23 installed in the rear wall 10 of the tube part 32.
  • the slide rod 22 is screwed to a perforated first wall disc 24, which in turn is firmly connected to a cylindrical can part 25.
  • the base of the can part 25 ' is open and thus forms a fuel passage 30.
  • the front end of the cylindrical can part 25 is formed by a further, second wall plate 26, which is provided with a central gas outlet opening 27.
  • further openings can be provided in the wall pane 26.
  • the can part 25 is on the slide rod 22 with the; Closing cone 21 is therefore rigidly connected.
  • the can part 2-5 can move axially with respect to the tube part 32.
  • the closing cone 21 surrounding the slide rod 22 is produced, for example, as a turned part with a cone opening angle between 1 and 15, preferably between 3.5 and 5.
  • the cone is removably connected to a casing tube 42 via a flange connection 41. continues through the plain bearing 23.
  • the part of the slide rod 22 and the casing tube 42 which projects through the opening 11 is moved back and forth with the aid of a servo motor drive 44.
  • a sleeve 45 which is placed on the casing tube 42 for this purpose is arranged displaceably within a sliding sleeve 45 '.
  • a shutdown contact 46 presses a switch 46 'and ensures an emergency shutdown if a certain minimum position of the closing cone 21 is exceeded.
  • a buffer spring 47 is installed in a groove of the sliding sleeve 45 'in such a way that when the slide rod is adjusted against the minimum position on the spring 47, another Buffering takes place.
  • the slide rod 22, which is driven by the servo motor 44, is thus cushioned and secured in the region of its end position.
  • an air pressure monitor 50 monitors the air pressure inside the drum part 33, which also ensures operational safety, because at If the pressure drops, the gas supply is also switched off.
  • the closing cone 21 is preferably designed as the tip of a lance (slide rod 22) arranged movably in the interior of the tube part. However, it is also conceivable for the closing cone to be moved in isolation via a separate drive.
  • the cone tip or lance is connected to two series-connected wall disks 24 and 26, one of which has an annular shape and the other has a disk shape in which there is a central outlet opening 27 in the area of the cone tip.
  • the two wall panels. 24 and 26 are movable together with the cone tip.
  • the diaphragm wall 17, which is penetrated by the closing cone 21 is arranged rigidly within the non-movable tube part 32.
  • Air blower and gas blower pressure and the throughput quantities can be matched very precisely to one another, so that the gas quantity can be measured for stoichiometric combustion.
  • the orifice plate 17 and the closing cone 21 can also be easily replaced in order to adapt the burner to other circumstances.

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Abstract

Brennerainrichtung für einen gasförmigen Brennstoff, mit einer Brennstoff- und einer Luftzufuhrleitung (16, 38; 8), die beide im Bereich einer von einer Wandung umschlossenen Brennstoff-Luft-Mischzone (14) enden. Bei der Brennereinrichtung sind die Luft- und die Brennstoffzufuhr in die Mischzone gleichzeitig über querschnittsveränderbare Kanäle (28; 20) mittels einer entlang der Längsachse verstellbaren schieberartigen Vorrichtung (22) entsprechend der erforderlichen Brennerleistung in einem festliegenden Brennstoff-Luft-Verhältnis veränderbar. Die Gaszufuhr ist mittels eines Schließkegels (21) verstellbar, der durch eine Verstellöffnung (20) einer in die Gaszufuhrleitung eingebauten Blendenwand (17) ragt. Mittels eines mit dem Schließkegel (21) verbundenen Dosenteils (25) sind gleichzeitig die Luftzuführkanäle (28) der Wandung (18) der Mischzone (14) querschnittsveränderbar.Burner device for a gaseous fuel, with a fuel and an air supply line (16, 38; 8), both of which end in the region of a fuel-air mixing zone (14) enclosed by a wall. In the burner device, the air and fuel supply to the mixing zone can be changed simultaneously via cross-section-variable channels (28; 20) by means of a slide-like device (22) adjustable along the longitudinal axis in accordance with the required burner output in a fixed fuel-air ratio. The gas supply can be adjusted by means of a closing cone (21) which projects through an adjustment opening (20) of an orifice wall (17) installed in the gas supply line. The air supply channels (28) of the wall (18) of the mixing zone (14) can be changed in cross section at the same time by means of a can part (25) connected to the closing cone (21).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennereinrichtung für einen gasförmigen Brennstoff mit einer Brennstoff- und einer Luftzufuhrleitung, die beide im Bereich einer von einer Wandung umschlossenen Brennstoff-Luft-Mischzone enden, bei welcher Brennereinrichtung die Brennstoff- und die Luftzufuhr in die Mischzone gleichzeitig über querschnittsveränderbare Kanäle mittels einer entlang.der Längsachse verstellbaren Vorrichtung entsprechend der erforderlichen Brennerleistung in einem festliegenden Brennstoff-Lüft-Verhältnis veränderbar sind,
nämlich

  • - die Gaszufuhr mittels eines verschiebbaren Schließkegels, der durch eine Verstellöffnung der Brennstoffzufuhrleitung ragt, und
  • - die Luftzufuhr mittels eines mit dem Schließkegel zusammenwirkenden weiteren verschiebbaren Organs.
The invention relates to a burner device for a gaseous fuel with a fuel and an air supply line, both of which end in the area of a fuel-air mixing zone enclosed by a wall, in which burner device the fuel and the air supply into the mixing zone simultaneously by means of cross-section-variable channels a device that can be adjusted along the longitudinal axis can be changed in a fixed fuel-ventilation ratio according to the required burner output,
namely
  • - The gas supply by means of a displaceable closing cone which projects through an adjustment opening of the fuel supply line, and
  • - The air supply by means of another sliding member cooperating with the closing cone.

Aus der US-A 1 350 051 ist ein Gasbrenner bekannt, bei dem die Gas- und die Luftzufuhr in eine Gas-Luft-Mischzone, an die sich der eigentliche Flammbereich sofort anschließt, veränderbar ist. Die Veränderbarkeit wird durch eine spindelartige Vorrichtung ermöglicht, die an ihrer Außenseite Schieber trägt, die die hintereinander geschalteten Gas- und Luftzuführungsleitungen, die jeweils peripher an einem Tubus enden, durch gleitendes Abschieben öffnen oder schließen. Dabei wird gleichzeitig die Gas- und die Luftzufuhr in einem eingestellten Verhältnis geändert. Zusätzlich sind am Ende der eigentlichen Brennkammer noch Sekundär-Luftzuführungen vorgesehen.A gas burner is known from US Pat. No. 1,350,051, in which the gas and air supply can be changed into a gas-air mixing zone, to which the actual flame area immediately adjoins. The changeability is made possible by a spindle-like device which has slides on its outside, which open or close the gas and air supply lines connected in series, each of which ends peripherally on a tube, by sliding pushing. The gas and air supply are adjusted at the same time Ratio changed. In addition, secondary air inlets are provided at the end of the actual combustion chamber.

Bei dem Betrieb von Brennern für gasförmige Brennstoffe stellt sich allgemein die Aufgabe, über den vorgesehenen Lastbereich möglichst eine stöchiometrische Verbrennung aufrecht zu erhalten, gleichzeitig für eine gute Durchmischung der ankommenden Brennstoff- und Luftmengen zu sorgen und einen gefahrlosen Betrieb zu gewährleisten. Bei dem bekannten Brenner ist nachteilig, daß die Gaszuführung relativ schlecht zu dosieren ist, da der Querschnitt der peripher ankommenden Gaszufuhrleitung schon bei einer kleinen Verstellstrecke relativ stark verändert wird. Es ist dabei nicht ohne weiteres möglich, die Zuführkanäle beliebig groß zu machen, da das ankommende Gas im allgemeinen unter einem Überdruck von 3 - 10 bar steht und daher für eine bestimmte Leistung des Gasbrenners auch der Querschnitt der zu verstellenden Leitung nur ein relativ kleines Maximum haben darf. Bei dem bekannten Brenner ist daher eine mit einem relativ feinen Gewinde versehene Spindel zur Verstellung der Gas-Luftzufuhr vorgesehen. Das bekannte Konstruktionsprinzip ist nicht ohne weiteres übertragbar auf eine Brennereinrichtung, die mit einem Servo-Motor arbeitet, auch wenn in Figur 3 der bekannten Einrichtung ein anderer Steuermechanismus dargestellt ist, der möglicherweise ähnlich von einem Servo-Stellmotor übernommen werden kann.When operating burners for gaseous fuels, the general task is to maintain stoichiometric combustion as much as possible over the intended load range, at the same time to ensure thorough mixing of the incoming fuel and air quantities and to ensure safe operation. In the known burner, it is disadvantageous that the gas supply is relatively difficult to meter, since the cross section of the peripherally arriving gas supply line is changed relatively strongly even with a small adjustment distance. It is not readily possible to make the feed channels as large as desired, since the incoming gas is generally under an overpressure of 3 - 10 bar and therefore the cross-section of the line to be adjusted is only a relatively small maximum for a certain gas burner output may have. In the known burner, therefore, a spindle provided with a relatively fine thread is provided for adjusting the gas / air supply. The known design principle is not readily transferable to a burner device that works with a servo motor, even if another control mechanism is shown in FIG. 3 of the known device, which control mechanism can possibly be adopted in a similar manner.

Weiterhin ist eine Brennereinrichtung der eingangs genannten Art aus der DE-A 1 551 803 bekannt. Die gemeinsame Steuerung der Ausströmquerschnitte von Luft und Brennstoff wird durch eine bewegliche Schwinge vorgenommen, welche zwei Steuerschlitten in axialer Richtung verschiebt. Der eine Steuerschlitten steuert durch Verschiebung einer in einer kegelförmig zulaufenden Luftzuleitung liegenden Scheibe den Ausströmquerschnitt der Luft und der andere Schlitten durch Verschieben eines Kegels in der Brennst-offzufuhrleitung den Gasaustrittsquerschnitt.Furthermore, a burner device of the type mentioned is known from DE-A 1 551 803. The joint control of the outflow cross-sections of air and fuel is carried out by a movable rocker arm, which shifts two control slides in the axial direction. The one control slide controls the outflow cross section of the by moving a disc lying in a conically tapering air supply line Air and the other slide by moving a cone in the fuel supply line the gas outlet cross-section.

Nachteilig bei der vorgenannten Brennereinrichtung ist, daß die gemeinsame Verstellbarkeit über in Langlöchern der Schwinge geführte Zapfen, über Kurvenscheiben sowie über Hebelführungen erfolgt. Damit ist ein relativ komplizierter und verschleißanfälliger Mechanismus verwendet worden, der nach kurzer Betriebszeit ungenau arbeiten wird.A disadvantage of the aforementioned burner device is that the joint adjustability takes place via pins guided in elongated holes in the rocker, via cam disks and via lever guides. Thus, a relatively complicated and wear-prone mechanism has been used, which will operate imprecisely after a short period of operation.

Es stellt sich die Aufgabe, die Brennereinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei einer verschleißarmen Bauweise eine sehr genau einstellbare und auch für längere Standzeiten ihre Einstellwerte beibehaltende Brennstoff- und Luftzufuhr erreichbar ist, auch wenn das Brenngas unter einem hohen Druck in die Brennereinrichtung einströmt und dieser Druck sich bis in die Mischkammer ohne Drosselung fortsetzt.It is the task of improving the burner device of the type mentioned in such a way that, with a low-wear design, a very precisely adjustable fuel supply and air supply which can also maintain its setting values for longer service lives can be achieved, even if the fuel gas is injected under high pressure into the Burner device flows in and this pressure continues into the mixing chamber without throttling.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einer Brennereinrichtung gemäß Erfindung, bei der

  • a) der Schließkegels starr mit einem ihm umgebenen zylindrischen Dosenteil als weiterem Organ verbunden ist, dessen eine Seite den Brennstoff-Strom von der Brennstoff-Zufuhrleitung aufnimmt und dessen andere Seite mit einem Brennstoff-Durchlaß versehen ist,
  • b) bei dem die die Brennstoff-Luft-Mischzone umgebende Wandung zylindrisch oder quasi-zylindrisch ist, und in ihr die Kanäle für die Luftzufuhr eingelassen sind,
  • c) und bei der der Dosenteil innerhalb der Wandung gleitet.
This object is achieved in a burner device according to the invention in which
  • a) the closing cone is rigidly connected to a cylindrical can part surrounding it as a further member, one side of which receives the fuel flow from the fuel supply line and the other side of which is provided with a fuel passage,
  • b) in which the wall surrounding the fuel-air mixing zone is cylindrical or quasi-cylindrical, and in which the channels for the air supply are embedded,
  • c) and in which the can part slides within the wall.

Bei der Brennereinrichtung gemäß Erfindung ist eine zentrisch um die Verstellachse angeordnete Brennstoffleitung vorgesehen, in die vorzugsweise eine mit einer Öffnung versehene Blendenwand eingebaut ist, die mit Hilfe eines sehr flachwinkeligen Kegels verstellbar ist. Der Öffnungswinkel des Kegels liegt zwischen 1 und 15 (Altgrad), wobei die Kegelsteigung vorzugsweise konstant ist. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Kegelwandung abweichend davon an der Spitze mit einem großen und/oder am Ende mit einem kleineren, gegebenenfalls bis zu Null herabgesetzten Öffnungswinkel ausgestattet ist. Der Kegel selbst kann relativ lang sein, so daß über eine relativ lange Verstellstrecke eine sehr feinfühlige und sich nur langsam verstellende Querschnittsveränderung möglich ist. Dieses Prinzip eignet sich daher besonders für die Anwendung von Servomotoren.In the burner device according to the invention, a fuel is arranged centrally around the adjustment axis line provided, in which an aperture wall provided with an opening is preferably installed, which can be adjusted with the aid of a very flat-angle cone. The opening angle of the cone is between 1 and 15 (degrees), the cone pitch is preferably constant. However, it is also conceivable that the cone wall is provided with a large opening angle and / or at the end with a smaller opening angle, which may be reduced to zero. The cone itself can be relatively long, so that a very sensitive and only slowly changing cross-section change is possible over a relatively long adjustment distance. This principle is therefore particularly suitable for the use of servomotors.

Aus der DE-A 31 13 511 ist eine Brennereinrichtung bekannt, bei der die Luftzuführung über eine Luftzufuhrleitung erfolgt, die über drallerzeugende Vorrichtungen eine Verbindung zwischen dem Ende der Luftzufuhrleitung und der Mischzone herstellt. Die drallerzeugenden Vorrichtungen sind gleichzeitig als querschnittsveränderbare Kanäle gestaltet. Dieses Prinzip läßt sich mit Vorteil auch bei der vorliegenden Brennereinrichtung verwenden, wenn die querschnittsveränderbare Luftzufuhrleitung an der Peripherie der Mischzone endet.From DE-A 31 13 511 a burner device is known in which the air is supplied via an air supply line, which creates a connection between the end of the air supply line and the mixing zone via swirl-generating devices. The swirl-generating devices are simultaneously designed as cross-sectional channels. This principle can also be used with advantage in the present burner device if the cross-section-changeable air supply line ends at the periphery of the mixing zone.

Gemäß eines Merkmales der Erfindung sind in die die Brennstoff-Luft-Mischzone umgebende Wandung querschnittsveränderbare, drallerzeugende Luftkanäle eingelassen, die die Verbindung zwischen dem Ende der Luftzufuhrleitung und der Brennstoff-Luft-Mischzone bilden. Es handelt sich hierbei um tangential in die Wandung eingeschnittene runde oder eckige Kanäle, wie sie im Prinzip aus der genannten DE-OS 31 13 511 bekannt sind.According to one feature of the invention, swirl-generating air ducts which are variable in cross-section and which form the connection between the end of the air supply line and the fuel-air mixing zone are embedded in the wall surrounding the fuel-air mixing zone. These are round or square channels cut tangentially into the wall, as are known in principle from DE-OS 31 13 511.

Weitere Merkmale der Unteransprüche sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

  • Figur 1 a einen Querschnitt durch eine Brennereinrichtung gemäß Erfindung in einer niedrigen Laststufe;
  • Figur 1 b die Brennereinrichtung gemäß Figur 1 in Vollaststufe;
  • Figur 2 die verstellbare Blendeneinrichtung in vergrößerter Darstellung und
  • Figur 3 eine andere Gestaltung des Schließkegels.
Further features of the subclaims are explained in the following description with reference to the drawing. The figures in the drawing show:
  • Figure 1 a shows a cross section through a burner device according to the invention in a low load stage;
  • Figure 1 b, the burner device according to Figure 1 at full load;
  • Figure 2 shows the adjustable diaphragm device in an enlarged view
  • Figure 3 shows another design of the closing cone.

Für die Brennereinrichtung ist als Brennstoff in erster Linie Erdgas oder ein verwandtes Gas vorgesehen. Es eignen sich jedoch auch reine Gase, wie Methan, Propan oder Butan sowie Stadtgas. Nicht auszuschließen ist auch die Verwendung eines Kohlenstaub-Luft- oder Öl-LuftGemisches.Natural gas or a related gas is primarily provided as the fuel for the burner device. However, pure gases such as methane, propane or butane and town gas are also suitable. The use of a coal dust-air or oil-air mixture cannot be ruled out.

Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich allerdings auf einen Gasbrenner.However, the exemplary embodiment described below relates to a gas burner.

In den Figuren 1 a und 1 b ist im Querschnitt eine Brennereinrichtung gezeigt, wie sie beispielsweise bei der Verbrennung von Erdgas in einem Kessel für ein Mehrfamilienhaus in der Größenordnung 100.000 kcal/h verwendet werden kann. Die Brennereinrichtung, allgemein mit 1 bezeichnet, schließt sich hierbei an eine Kesselwand 2 an. Die Brennereinrichtung weist ein dreiteiliges Gehäuse 3 auf. Das Gehäuse 3 zerfällt in folgende Teile: ein sich auf die Kesselwand 2 im Inneren abstützendes Kopfteil 31, ein gestrecktes Tubusteil 32 und ein das Tubusteil 32 teilweise umgebendes, sich an der Rückseite der Kesselwand 2 unmittelbar anschließendes, im wesentlichen der Luftzuführung dienendes Trommelteil 33. Die Teile 31 - 33 liegen im wesentlichen konzentrisch als Drehkörper zu dem gezeichneten Querschnitt und entlang einer Achse A.In FIGS. 1 a and 1 b, a burner device is shown in cross section, as can be used, for example, when burning natural gas in a boiler for an apartment building in the order of 100,000 kcal / h. The burner device, generally designated 1, adjoins a boiler wall 2. The burner device has a three-part housing 3. The housing 3 is divided into the following parts: a head part 31, which is supported on the inside of the boiler wall 2, an elongated tube part 32, and a drum part 33 which partially surrounds the tube part 32 and which adjoins the rear of the boiler wall 2 and essentially serves to supply air. The Parts 31-33 are essentially concentric as a rotating body to the cross section shown and along an axis A.

Das Trommelteil 33 umschließt eine runde, in die Kesselwand 2 eingearbeitete Öffnung 4 mit einer runden Wandung 5, die an ihrer Rückseite durch eine mit Mittelöffnung 6 versehene Rückwand 7 abschließt. Auf die Wandung 5 des Trommelteils 33 ist ein relativ großdimensionierter, zylindrischer Stutzen 8 aufgesetzt. In die Öffnung 6 ist ferner der bereits erwähnte Tubusteil 32 fest eingesetzt. Der Tubusteil, der ebenfalls zylindrisch geformt ist, hat einen wesentlich geringeren Durchmesser als der Trommelteil 33. Der Tubusteil 32 ragt mit seinem Ende 9 aus dem Trommelteil 33 heraus und ist mit einer Rückwand 10, die mit einer Öffnung 11 versehen ist, verschlossen. Der Tubusteil 32 liegt ebenfalls konzentrisch zu der Achse A und endet kurz vor der Kesselwand-Öffnung 4 in dem Flansch 12 einer Gas-Luft-Mischkammer 13, deren Wandung 18 eine Gas-Luft-Mischzone 14 umschließt. Die Gas-Luft-Mischkammer 13 endet an ihrer Stirnseite innerhalb des Kessels in einem Flansch 15, an den sich die Wandungen des Kopfteils 31 stützend anschließen und eine Verbindung zur Kesselwand 2 herstellen.The drum part 33 encloses a round opening 4, which is incorporated into the boiler wall 2, with a round wall 5, which closes at the rear by a rear wall 7 provided with a central opening 6. A relatively large-sized, cylindrical connecting piece 8 is placed on the wall 5 of the drum part 33. The already mentioned tube part 32 is also firmly inserted into the opening 6. The tube part, which is also cylindrical in shape, has a much smaller diameter than the drum part 33. The end of the tube part 32 protrudes from the drum part 33 and is closed by a rear wall 10 which is provided with an opening 11. The tube part 32 is also concentric to the axis A and ends shortly before the boiler wall opening 4 in the flange 12 of a gas-air mixing chamber 13, the wall 18 of which encloses a gas-air mixing zone 14. The gas-air mixing chamber 13 ends at its end face within the boiler in a flange 15, to which the walls of the head part 31 support and establish a connection to the boiler wall 2.

Der Tubusteil 32 dient in erster Linie zur Gasführung. Er ist dazu an seinem überstehenden Ende 9 mit einem Gaseinleitungsstutzen 16 versehen, durch den das Brenngas, z. B. Erdgas, einströmt und im Inneren des Tubusteiles 32 bis zu einer Blendenwand 17 ungehindert strömen kann. Dabei ist in den Tubusteil 32 ein verdrehbarer Blendenzylinder 51 mit einer kreisrunden Öffnung 51' eingebaut. Blendenzylinder und Öffnung können zur Ersteinstellung der Gaszufuhr gegeneinander nach Art einer Blendeneinstellung soweit verdreht werden, daß eine gewünschte Gasmenge durch den Stutzen 16 und die Öffnung 51' in den Tubusteil 32 eintreten kann.The tube part 32 serves primarily for gas guidance. It is provided at its projecting end 9 with a gas inlet 16 through which the fuel gas, for. B. natural gas flows in and can flow unhindered inside the tube part 32 up to a diaphragm wall 17. A rotatable diaphragm cylinder 51 with a circular opening 51 'is installed in the tube part 32. Diaphragm cylinder and opening can be rotated against each other in the manner of a diaphragm setting so that a desired amount of gas can enter the tube part 32 through the connecting piece 16 and the opening 51 'in order to set the gas supply for the first time.

Wie detaillierter aus der Figur 2 hervorgeht, ist die Blendenwand 17 mit einer Verstellöffnung 20 versehen, die genau konzentrisch zur Achse A liegt und die die einzige Öffnung innerhalb der Blendenwand 17 ist. Die Öffnung 20 ist in die Blendenwand 17 etwas konisch eingeschnitten, und zwar divergierend zur Öffnung des Tubusteiles 32 hin. Die Gaszufuhr durch den Tubusteil 32 kann mit Hilfe eines einen Teil einer schieberartigen Vorrichtung bildenden Schließkegels 21 verstellt werden. Der Schließkegel 21 ist entlang der Achse A innerhalb der Verstellöffnung 20 verschiebbar, wobei je nach Stellung des Schließkegels 21 die Verstellöffnung 20 von einem Maximumquerschnitt bis zu einem Minimum bzw. bis zu einem völligen Verschluß querschnittsveränderbar ist. Das für die Erfindung wesentliche Zusammenspiel von Verstellöffnung 20 und Schließkegel 21 wird ermöglicht durch eine verstellbare Gleitstange 22, die durch den Tubusteil 32 hindurchragt und deren Ende in einem in der Rückwand 10 des Tubusteiles 32 eingebauten Gleitlager 23 beweglich ist.As can be seen in greater detail from FIG. 2, the panel wall 17 is provided with an adjustment opening 20 which is exactly concentric to the axis A and which is the only opening within the panel wall 17. The opening 20 is cut somewhat conically into the diaphragm wall 17, specifically diverging towards the opening of the tube part 32. The gas supply through the tube part 32 can be adjusted with the aid of a closing cone 21 forming part of a slide-like device. The closing cone 21 is displaceable along the axis A within the adjustment opening 20, the cross-section being changeable depending on the position of the closing cone 21 from a maximum cross section to a minimum or to a complete closure. The interaction of the adjustment opening 20 and the closing cone 21, which is essential for the invention, is made possible by an adjustable slide rod 22 which projects through the tube part 32 and whose end is movable in a slide bearing 23 installed in the rear wall 10 of the tube part 32.

An ihrer in Richtung Kessel ragenden Spitze ist die Gleitstange 22 mit einer perforierten ersten Wandscheibe 24 verschraubt, die wiederum fest mit einem zylindrischen Dosenteil 25 verbunden ist. Die Grundseite des Dosenteils 25'ist offen und bildet damit einen Brennstoff-Durchlaß 30. Den stirnseitigen Abschluß des zylindrischen Dosenteils 25 bildet eine weitere, zweite Wandscheibe 26, die mit einer zentrischen Gas-Austrittsöffnung 27 versehen ist. Statt einer oder zusätzlich zu zentrischen Öffnungen können weitere Öffnungen in der Wandscheibe 26 vorgesehen sein.At its tip protruding in the direction of the boiler, the slide rod 22 is screwed to a perforated first wall disc 24, which in turn is firmly connected to a cylindrical can part 25. The base of the can part 25 ' is open and thus forms a fuel passage 30. The front end of the cylindrical can part 25 is formed by a further, second wall plate 26, which is provided with a central gas outlet opening 27. Instead of one or in addition to central openings, further openings can be provided in the wall pane 26.

Der Dosenteil 25 ist über die Gleitstange 22 mit dem ; Schließkegel 21 demnach starr verbunden. Der Dosenteil - 2-5 kann sich gegenüber dem-Tubusteil 32 axial bewegen. Mit den bisher beschriebenen Teilen liegt eine Brennereinrichtung 1 für einen Gasbrenner vor, die mit einer Gaszufuhrleitung versehen ist, die am Stutzen 16 beginnt, sich in den Tubusteil 32 fortsetzt, mit Hilfe der Anordnung aus Verstellöffnung 20 und Schließkegel 21 querschnittsveränderbar ist, und die in der Austrittsöffnung 27 in der Gas-Luft-Mischzone 14 endet. Die Luftzufuhrleitung beginnt mit dem Stutzen 8, setzt sich in das Innere des Trommelteiles 33 fort, führt durch die von der Gas-Luft-Mischkammer offen gelassene periphere Teilöffnung 4 in den Kopfteil 31 und von dort über tangential eingestellte, schlitzartige Luftkanäle 28 unter relativ hoher Geschwindigkeit in die Gas-Luft-Mischkammer 14 und vermischt sich dort mit dem Gas. Das Gas-Luft-Gemisch tritt aus der Öffnung 29 der Kammer 13 aus und kann mit Hilfe einer (gestrichelt dargestellten) Zündvorrichtung 40 gezündet werden.The can part 25 is on the slide rod 22 with the; Closing cone 21 is therefore rigidly connected. The can part 2-5 can move axially with respect to the tube part 32. With the parts described so far, there is a burner device 1 for a gas burner, which is provided with a gas supply line, which begins at the nozzle 16, continues into the tube part 32, with the aid of the arrangement of the adjustment opening 20 and the closing cone 21, the cross-section of which can be changed, and which in the outlet opening 27 in the gas-air mixing zone 14 ends. The air supply line begins with the nozzle 8, continues into the interior of the drum part 33, leads through the peripheral partial opening 4 left open by the gas-air mixing chamber into the head part 31 and from there via tangentially set, slit-like air channels 28 at a relatively high level Velocity in the gas-air mixing chamber 14 and mixes there with the gas. The gas-air mixture emerges from the opening 29 of the chamber 13 and can be ignited with the aid of an ignition device 40 (shown in broken lines).

Der die Gleitstange 22 umschließende Schließkegel 21 ist beispielsweise als Drehteil mit einem Kegelöffnungswin- kel zwischen 1 und 15 , vorzugsweise zwischen 3,5 und 5 hergestellt. Über eine Flanschverbindung 41 ist der Kegel abnehmbar verbunden mit einem Mantelrohr 42, welches. sich durch das Gleitlager 23 fortsetzt. Der durch die Öffnung 11 ragende Teil der Gleitstange 22 und dem Mantelrohr 42 wird mit Hilfe eines Servomotor-Antriebes 44 hin- und herbewegt. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist eine dazu auf das Mantelrohr 42 aufgesetzte Muffe 45 innerhalb einer Gleithülse 45' verschiebbar angeordnet. Ein Abschaltkontakt 46 drückt auf einen Schalter 46' und sorgt für eine Notabschaltung, falls eine bestimmte Minimalstellung des Schließkegels 21 überschritten ist. Diese Maßnahme verhindert, daß durch den Schließkegel die Verstellöffnung 20 beschädigt wird. Weiterhin ist eine Pufferfeder 47 in eine Nut der Gleithülse 45' derart eingebaut, daß bei Verstellen der Gleitstange gegen die Minimumstellung an der Feder 47 noch eine Abpufferung erfolgt. Damit ist die Gleitstange 22, die durch den Servomotor 44 angetrieben wird, im Bereich ihrer Endstellung abgefedert und abgesichert.The closing cone 21 surrounding the slide rod 22 is produced, for example, as a turned part with a cone opening angle between 1 and 15, preferably between 3.5 and 5. The cone is removably connected to a casing tube 42 via a flange connection 41. continues through the plain bearing 23. The part of the slide rod 22 and the casing tube 42 which projects through the opening 11 is moved back and forth with the aid of a servo motor drive 44. As can be seen from FIG. 2, a sleeve 45 which is placed on the casing tube 42 for this purpose is arranged displaceably within a sliding sleeve 45 '. A shutdown contact 46 presses a switch 46 'and ensures an emergency shutdown if a certain minimum position of the closing cone 21 is exceeded. This measure prevents the adjustment opening 20 from being damaged by the closing cone. Furthermore, a buffer spring 47 is installed in a groove of the sliding sleeve 45 'in such a way that when the slide rod is adjusted against the minimum position on the spring 47, another Buffering takes place. The slide rod 22, which is driven by the servo motor 44, is thus cushioned and secured in the region of its end position.

Weiterhin sorgt ein Luftdruckwächter 50 für eine Überwachung des Luftdruckes innerhalb des Trommelteiles 33, womit ebenfalls die Betriebssicherheit gewährleistet wird, denn bei. Abfall des Druckes wird auch die Gaszufuhr abgeschaltet.Furthermore, an air pressure monitor 50 monitors the air pressure inside the drum part 33, which also ensures operational safety, because at If the pressure drops, the gas supply is also switched off.

Durch die Betätigung der Gleitstange 22 und des Schließkegels 21 wird, wie beschrieben, gleichzeitig der Dosenteil 25 vor den Luftkanälen 28 hin und her bewegt und sorgt damit für eine Querschnittsveränderung dieser Luftzuführöffnungen. Der Dosenteil 25 bildet demnach das mit dem Schließkegel verbundene weitere Organ, mit dem die Luftzuführleitungen querschnittsveränderbar sind.By actuating the slide rod 22 and the closing cone 21, as described, the can part 25 is simultaneously moved back and forth in front of the air channels 28 and thus ensures a cross-sectional change of these air supply openings. The can part 25 accordingly forms the further member connected to the closing cone, with which the air supply lines can be changed in cross section.

Vorzugsweise ist der Schließkegel 21 als Spitze einer im Inneren des Tubusteiles beweglich angeordnete Lanze (Gleitstange 22) gestaltet. Es ist jedoch auch denkbar, daß der Schließkegel isoliert über einen gesonderten Antrieb bewegt wird.The closing cone 21 is preferably designed as the tip of a lance (slide rod 22) arranged movably in the interior of the tube part. However, it is also conceivable for the closing cone to be moved in isolation via a separate drive.

Im vorliegenden Falle ist die Kegelspitze bzw. Lanze mit zwei hintereinandergeschalteten Wandscheiben 24 und 26 verbunden, von denen die eine eine Kreisringform und die andere eine Scheibenform aufweist, bei der eine zentrische, im Bereich der Kegelspitze liegende Austrittsöffnung 27 vorhanden ist. Die beiden Wandscheiben. 24 und 26 sind zusammen mit der Kegelspitze beweglich. dagegen starr innerhalb des nicht-beweglichen Tubusteiles 32 ist die Blendenwand 17 angeordnet, die von dem Schließkegel 21 durchdrungen wird.In the present case, the cone tip or lance is connected to two series-connected wall disks 24 and 26, one of which has an annular shape and the other has a disk shape in which there is a central outlet opening 27 in the area of the cone tip. The two wall panels. 24 and 26 are movable together with the cone tip. on the other hand, the diaphragm wall 17, which is penetrated by the closing cone 21, is arranged rigidly within the non-movable tube part 32.

Die äußere Mantelform und der Öffnungswinkel des Kegels 21 werden im wesentlichen an die Bedürfnisse der Verstellgeschwindigkeit und Verstellstrecke angepaßt. Eine schlanke Kegelform ermöglicht es, daß auch bei höherem Gasdruck eine sehr exakte Bemessung der Gaszufuhr ermöglicht wird.The outer shell shape and the opening angle of the cone 21 are essentially to the needs of Ver adjustment speed and adjustment distance adjusted. A slim cone shape enables a very exact measurement of the gas supply even at higher gas pressure.

Anstelle eines Kegelmantels mit konstantem Kegelwinkel, der im allgemeinen zwischen 1 und 15 Öffnungswinkel besitzt, können auch trompetenartig geformte Kegelmäntel oder solche mit Stufenverstellung verwendet werden.Instead of a cone shell with a constant cone angle, which generally has between 1 and 15 opening angles, trumpet-shaped cone shells or those with step adjustment can also be used.

Figur 3 zeigt einen Schließkegel 121, der eine von der vorgeschriebenen Ausführungsform abgewandelte Form hat. An seiner Spitze 36 ist er stärker konvergierend; sein Öffnungswinkel beträgt etwa zwischen 10 und 30 . An seinem Ende 37 ist er dagegen abgeflacht, d. h. er nimmt die Form eines Zylindermantels an; der Öffnungswinkel geht gegen 0 . Die Mantelform des Kegels 21 bzw. 121 kann somit an die Kennlinie eines für die Luftzufuhr sorgenden Gebläses sehr exakt angepaßt werden.FIG. 3 shows a closing cone 121 which has a shape modified from the prescribed embodiment. At its tip 36 it is more converging; its opening angle is approximately between 10 and 30. At its end 37, however, it is flattened, i. H. it takes the form of a cylinder jacket; the opening angle goes towards 0. The jacket shape of the cone 21 or 121 can thus be adapted very precisely to the characteristic curve of a blower which provides the air supply.

Eine genaue zentrische Ausrichtung der Gas-Luft-Mischkammer kann mit Hilfe einer Verstellschraube 34 bewerkstelligt werden, die in den Trommelteil 33 eingesetzt ist.A precise central alignment of the gas-air mixing chamber can be accomplished with the aid of an adjusting screw 34 which is inserted into the drum part 33.

Luftgebläse- und Gasgebläsedruck und die Durchsatzmengen können sehr genau aufeinander abgestimmt werden, so daß die Gasmenge auf eine stöchiometrische Verbrennung hin bemessen werden kann. Die Blendenscheibe 17 und der Schließkegel 21 können auch ohne weiteres ausgewechselt werden, um den Brenner an andere Gegebenheiten anzupassen.Air blower and gas blower pressure and the throughput quantities can be matched very precisely to one another, so that the gas quantity can be measured for stoichiometric combustion. The orifice plate 17 and the closing cone 21 can also be easily replaced in order to adapt the burner to other circumstances.

Insgesamt ergibt sich eine für gasförmige Brennstoffe geeignete Brennereinrichtung, mit der innerhalb eines großen Lastbe-reiches die Brennstoff- und Luftzufuhr gesteuert werden kann.Overall, this results in a burner device suitable for gaseous fuels, with which the fuel and air supply can be controlled within a large load range.

Claims (6)

1. Brennereinrichtung für einen gasförmigen Brennstoff mit einer Brennstoff- und einer Luftzufuhrleitung (16, 38; 8), die beide im Bereich einer von einer Wandung (30) umschlossenen Brennstoff-Luft-Mischzone enden, bei welcher Brennereinrichtung die Brennstoff-und die Luftzufuhr in die Mischzone (13) gleichzeitig über querschnittsveränderbare Kanäle (28; 20) mittels einer entlang der Längsachse verstellbaren Vorrichtung entsprechend der erforderlichen Brennerleistung in einem festliegenden Brennstoff-Luft-Verhältnis veränderbar sind,
nämlich - die Gaszufuhr mittels eines verschiebbaren Schließkegels (21), der durch eine Verstellöffnung (20) der Brennstoffzufuhrleitung ragt, und - die Luftzufuhr mittels eines mit dem Schließkegel (21) zusammenwirkenden weiteren verschiebbaren Organs (25) ,
dadurch gekennzeichnet, daß a) der Schließkegels (21; 121) starr mit einem ihm umgebenden zylindrischen Dosenteil (25) als weiterem Organ verbunden ist, dessen eine Seite den Brennstoff-Strom von der Brennstoff-Zufuhrleitung (16) aufnimmt und dessen andere Seite mit einem Brennstoff-Durchlaß (30) versehen ist, b) die die Brennstoff-Luft-Mischzone (13) umgebende Wandung (30) zylindrisch oder quasi-zylindrisch ist, und in ihr die Kanäle (28) für die Luftzufuhr eingelassen sind, c) und daß der Dosenteil (25) innerhalb der Wandung (30) gleitet. 1. Burner device for a gaseous fuel with a fuel and an air supply line (16, 38; 8), both of which end in the region of a fuel-air mixing zone enclosed by a wall (30), in which burner device the fuel and air supply into the mixing zone (13) at the same time via channels (28; 20) which can be changed in cross-section by means of a device which can be adjusted along the longitudinal axis in accordance with the required burner output in a fixed fuel-air ratio,
namely - The gas supply by means of a displaceable closing cone (21) which projects through an adjustment opening (20) of the fuel supply line, and - The air supply by means of a further displaceable member (25) which interacts with the closing cone (21),
characterized in that a) the closing cone (21; 121) is rigidly connected to a cylindrical can part (25) surrounding it as a further member, one side of which receives the fuel flow from the fuel supply line (16) and the other side of which has a fuel passage (30) is provided, b) the wall (30) surrounding the fuel-air mixing zone (13) is cylindrical or quasi-cylindrical, and in which the channels (28) for the air supply are let in, c) and that the can part (25) slides within the wall (30). 2. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellöffnung (20) in einer in die Brennstoffzufuhrleitung eingebauten Blendenwand (17) vorgesehen ist.2. Burner device according to claim 1, characterized in that the adjustment opening (20) is provided in an orifice wall (17) built into the fuel supply line. 3. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel des Schließkegels (21), vorzusweise auf seiner Mantellänge konstant, zwischen 1 und 15 beträgt.3. Burner device according to claim 1, characterized in that the opening angle of the closing cone (21), preferably constant over its jacket length, is between 1 and 15. 4. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Schließkegels (121) im mittleren Bereich einen konstanten Öffnungswinkel besitzt, an seiner Spitze (36) abweichend davon einen größeren und/oder an seinem Ende (37) einen kleineren, gegebenenfalls bis zum Wert Null herabgesetzten Öffnungswinkel besitzt.4. Burner device according to claim 1, characterized in that the jacket of the closing cone (121) has a constant opening angle in the central region, at its tip (36) deviating therefrom a larger and / or at its end (37) a smaller, optionally up opening angle reduced to zero. 5. Brennereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkegelspitze über wenigstens eine perforierte Wandscheibe (24) mit dem Dosenteil (25) verbunden ist.5. Burner device according to claim 1, characterized in that the closing cone tip is connected to the can part (25) via at least one perforated wall disc (24). 6. Brennereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hintereinandergeschaltete Wandscheiben (24, 26) an der Schließkegelspitze angeordnet sind, von denen die den Abschluß des Dosenteils (25) bildende kreisringförmig ist.6. Burner device according to claim 5, characterized in that two series-connected wall disks (24, 26) are arranged on the closing cone tip, of which the end of the can part (25) forming an annular shape.
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