EP0538594B1 - Mischvorrichtung für einen Ölbrenner - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Eine Mischvorrichtung dieser Art ist der US-A-2 790 490 zu entnehmen. Dabei besitzt das Brennerrohr einen stromab sich verengenden Ausmündungs-Konus und zwischen diesem Konus und einem eine Brennstofflanze und eine Stauscheibe umgebenden Innenzylinder acht als Drallkörper ausgebildete Leitschaufeln. Es bilden sich Drallkanäle, die sich zur Ausmündung hin verjüngen. Die schräg gestellten Leitschaufeln haben die Aufgabe, der Sekundärluftströmung einen Drall zu geben, welcher die eingeschlossene Flamme stabilisiert. Dieses sorgt für gute Verbrennungsergebnisse mit einer Reduzierung der NO_x -Bildung.
• Die DE-A-39 37 925 zeigt eine ähnliche Mischvorrichtung, bei der schräg gestellte Sicken im Ausmündungs-Konus der Drallbildung dienen.
• Es soll ein Ölbrenner geschaffen werden, der infolge einer starken Drallbildung und -erhaltung eine äußerst schadstoffarme Verbrennung ergibt. Dabei sollen insbesondere die NO_x -Werte über das bisher übliche Maß hinaus reduziert werden.
• Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung besitzt die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale.
• Das Wesentliche an der Mischvorrichtung besteht darin, daß sich der Einströmquerschnitt innerhalb der Drallkanäle zum Ausströmquerschnitt hin mindestens halbiert. Dadurch wird in den Drallkanälen ein geringer statischer Druck in einen hohen dynamischen Druck umgewandelt. Diese Druckerhöhung führt in Verbindung mit der starken Drallkomponenten durch die Ausrichtung der Leitschaufeln unter einem Anstellwinkel von 45 bis 80° zu einer starken Beschleunigung des Sekundärluftstromes. Das führt zu einer Homogenisierung der Sekundärluft und zu guten strömungstechnischen Wirkungsgraden. Das hat unter Einhaltung der gesamten geometrischen Parameter zur Folge, daß bei der Verbrennung die NO_x -Werte wesentlich reduziert werden.
• Zur Vermeidung von Stoßverlusten beim Eintritt in die Kanäle sollte der Eintrittswinkel zunächst noch gering sein. Das wird durch gekrümmte Leitschaufeln ermöglicht, die einen Einströmwinkel von 0 bis 20° besitzen und sich dann auf den gewünschten Anströmwinkel von 45 bis 80° verändern.
• Die Leitschaufeln können in bekannter Weise an der Innenwand des Konusses angeordnet sein. In diesem Fall ist der Innenzylinder, ggf. als zylindrischer Rand der Stauscheibe, innen einzufügen. Die Einheit aus Stauscheibe und Rand kann auf der Brennstofflanze längsbeweglich gelagert sein.
• Die Leitschaufeln können auch am Innenzylinder angeordnet sein. Sie bilden dann einen mit dem Innenzylinder in den Konus einzufügenden Drallkegel. Dabei kann der Innenzylinder die Brennstofflanze unter Verzicht auf eine separate Stauscheibe direkt umgeben.
• Die beigefügte Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigt:

Fig. 1:

Einen Längsschnitt durch ein Brennerrohr mit eingebauter Stauscheibe und Brennstofflanze,

Fig. 2 und Fig. 3:

Längsschnitte durch die vordere Partie des Brennerrohres,

Fig. 4 und Fig. 5:

den Schnitt A-A aus Fig. 2 bzw. B-B aus Fig. 3,

Fig. 6:

einen Längsschnitt durch ein Brennerrohr mit eingebautem Drallkegel und Brennstofflanze und

Fig. 7:

die Ansicht des Drallkegels aus Fig. 5 von rechts.

• Im Brennerrohr 1 sitzt eine Brennstofflanze 2, auf der eine Stauscheibe 3 mit Drallschlitzen gelagert ist. Die Stauscheibe 3 besitzt einen kragenförmigen Rand zur Ausbildung eines Innenzylinders 4. Das Brennerrohr 1 bildet einen sich verjüngenden Ausmündungskonus 5. An dessen Innenseite sind gemäß Fig. 2 bis 5 Drallkörper in Form vieler Leitschaufeln 6 unter einem Winkel β von mehr als 45 ° angeordnet. Auf der Einströmseite empfiehlt sich ein Winkel β1 von nur 0-20 °, um Stoßverlusten zu vermeiden. Durch die Leitschaufeln 6, den Konus 5 und den Rand 4 der Stauscheibe 3 sind Drallkanäle 7 gebildet, die sich zur Ausmündung hin stark verjüngen. Das kann noch durch eine Verstärkung der Schaufelbreite verstärkt werden, was in Fig. 2 angedeutet ist. Es empfiehlt sich, den Einströmquerschnitt Al zum Ausströmquerschnitt A2 mindestens auf den halben Wert düsenförmig zu verjüngen.
• Eine Alternative zeigen die Fig. 6 und 7. Hier sind die Drallkörper in Form vieler Leitschaufeln 6 am Innenzylinder 4 angeordnet, der die Brennstofflanze 2 unmittelbar umgibt. Die Einheit aus Innenzylinder 4 und Leitschaufeln 6 bildet einen in den Konus 5 einsetzbaren Drallkegel, dessen Konfusorwirkung weit über die Wirkung der bisher bekannten Drallkörper hinausgeht.
• Die Kombination aus Dralleffekt, Strömungsaufgliederung und Luftbeschleunigung führt zu einer erheblichen Reduzierung der NO_x -Bildung.

Claims (4)

1. Mischvorrichtung für Ölbrenner in einem zur Ausmündung hin sich konisch verjüngenden Brennerrohr (1) mit einem eine Stauscheibe (3) und/oder eine Brennstofflanze (2) umgebenden Innenzylinder (4) und mit Drallkkörpern, bei dem mindestens sechs als Leitschaufeln (6) gestaltete Drallkörper unter einem Anstellwinkel (β) zwischen den Konus (5) und dem Innenzylinder (4) vorhanden sind, wobei der Innenzylinder (4) sich etwa über die volle axiale Höhe der Leitschaufeln (6) erstreckt und gemeinsam mit zwei benachbarten Leitschaufeln (6) und dem Konus (5) zur Ausmündung hin sich verjüngende Drallkanäle (7) bildet,
   dadurch gekennzeichnet, daß sich der Einströmquerschnitt (Al) innerhalb der Drallkanäle (7) zum Ausströmquerschnitt (A2) hin mindestens halbiert und daß die Leitschaufeln (6) unter einem Anstellwinkel (β) von 45-80 ° ausgerichtet sind.
2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (6) an der Einmündung einen Anstellwinkel (β1) von 0-20 ° besitzen und daß sich dieser Winkel infolge einer Schaufelkrümmung auf den Anstellwinkel (β) von 45-80 ° vergrößert.
3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (6) an der Innenwand des Konusses (5) angeordnet sind.
4. Mischvorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln (6) an der Außenwandung des Innenzylinders (4) angeordnet sind und mit diesem einen in den Konus (5) eingefügten Drallkörper bildet.

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