EP0683883A1 - Blue-flame burner with optimized combustion characteristics - Google Patents

Blue-flame burner with optimized combustion characteristics

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EP0683883A1
EP0683883A1 EP95905077A EP95905077A EP0683883A1 EP 0683883 A1 EP0683883 A1 EP 0683883A1 EP 95905077 A EP95905077 A EP 95905077A EP 95905077 A EP95905077 A EP 95905077A EP 0683883 A1 EP0683883 A1 EP 0683883A1
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EP
European Patent Office
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recirculation
burner according
combustion chamber
flow
fuel
Prior art date
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Granted
Application number
EP95905077A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0683883B1 (en
Inventor
Bernhard Knapp
Manfred Bader
Lutz Mardorf
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.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
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Publication date
Priority claimed from DE4430889A external-priority patent/DE4430889A1/en
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Publication of EP0683883A1 publication Critical patent/EP0683883A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0683883B1 publication Critical patent/EP0683883B1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/24Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
    • F23D11/26Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space with provision for varying the rate at which the fuel is sprayed
    • F23D11/28Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space with provision for varying the rate at which the fuel is sprayed with flow-back of fuel at the burner, e.g. using by-pass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00Fluegas recirculation
    • F23C2202/40Inducing local whirls around flame

Definitions

  • the invention relates to a burner for liquid media comprising a burner housing which has a support tube and an adjoining flame tube, a nozzle assembly arranged in the support tube in a prechamber with a nozzle generating a fuel jet, and an essentially mixing tube-free burner chamber arranged in the flame tube in which the fuel jet spreads, a separating element between the prechamber and the combustion chamber with a central opening through which the fuel jet passes, a blower for generating a combustion air flow entering the combustion chamber, which comprises a partial flow close to the fuel jet, the fuel having a blue-burning one in the combustion chamber Flame burns essentially stoichiometric or near stoichiometric.
  • DE-OS 40 09 222 discloses a burner for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels from an atomizer nozzle. With this burner, air is passed through a screen into the atomizer nozzle
  • Combustion chamber in which the fuel emerging from the nozzle also enters.
  • slit-shaped openings running parallel to the flow direction are provided in the wall of the combustion chamber, via which recirculation of cold combustion gases from outside the burner tube takes place, which are mixed with the fuel and the air entering around the atomizing nozzle in order to achieve stoichiometric combustion in the combustion chamber to obtain.
  • EP-A-0 430 011 also discloses a blue-burning burner in which a mixture of fresh air and recirculating combustion gases are supplied and mixed around an atomizer nozzle before they again lead to stoichiometric combustion with the fuel coming from the atomizer nozzle.
  • the combustion air and recirculating combustion gas are mixed in front of the plane in which an orifice of the nozzle is located, and after this in a mixing chamber the combustion air and the recirculating combustion gases are mixed with the fuel, which then enter the actual combustion chamber.
  • the feed is
  • a controllable burner is known from DE-OS 27 12 564, in which a baffle plate is present and a vacuum region is created downstream of the baffle plate by generating a rotating hollow air column, so that combustion gases are sucked back into this vacuum region.
  • the rotating hollow air column is generated by radial slots running in the radial direction and covered with scoops.
  • the atomizer nozzle with the ignition electrodes is arranged in a closed space, to which only as much fresh air is supplied as is necessary to move the ignition spark.
  • DE-PS 29 08 427 discloses a burner in which, with the addition of flue gases, substoichiometric combustion takes place in a primary combustion zone with direct supply of a jacket air stream enveloping the fuel flow and then in a superstoichiometric secondary combustion zone, in the residual air over the peripheral area of the primary Combustion zone is fed, another combustion takes place.
  • the residual air is fed coaxially around the respective burner in at least two partial flows, which reach the flame from the burner mouth after a certain free flow path.
  • a so-called blue burner is known, in which internal recirculation is forced through a mixing tube, the fuel jet emerging from an atomizer nozzle being supplied on the one hand with this directly surrounding combustion air and on the other hand, further air passage bores are provided radially on the outside, but these are lie radially inside the mixing tube.
  • a burner with a recirculation is known from EP-A-0 538 761, in which the external recirculation is generated by a longitudinal direction of the slots, these slots extending with their longitudinal direction in the circumferential direction.
  • a so-called mixing tube is required to form a stable recirculation flow, which defines a single recirculation flow of hot gas and thus enables the flame to burn blue.
  • a blue burning of the flame is understood to mean that this flame burns a completely gasified fuel, which makes it necessary, in particular when oil is used as fuel, that flows from the nozzle into the Small oil droplets initially emerging from the fuel jet are essentially completely evaporated until they are burned by the flame.
  • the invention has for its object to improve a burner of the generic type in such a way that a low-pollutant and stable stoichiometric or near-stoichiometric combustion allows.
  • This object is achieved according to the invention in a burner of the type described at the outset in that, in addition to the partial flow near the fuel jet, a recirculation-stabilizing partial flow of combustion air occurs at a defined distance from the latter in a defined distance, that in the combustion chamber one of the blue-burning flame to the non-burning part of the Forms back internal recirculation flow of fuel jet and that the recirculation-stabilizing partial flow of the combustion air stabilizes the internal recirculation flow.
  • the advantage of the solution according to the invention can be seen in the fact that the additional recirculation-stabilizing partial flow of the combustion air enables the internal recirculation flow in the combustion chamber to be stabilized.
  • Openings are provided through which an external recirculation flow leading to cold combustion gases into the
  • Combustion chamber occurs that the external recirculation flow enters the combustion chamber near the separating element and is so large that a flame root of the blue-burning flame is at least 1 cm away from the nozzle and that there is a non-burning part between the nozzle and the flame root of the fuel jet spreads conically with the addition of combustion air.
  • the sufficient length of the non-burning part of the fuel jet creates the possibility of mixing the hot gases from the internal recirculation flow into the non-burning part of the fuel jet and thus in turn the possibility of reliably evaporating the oil droplets in the fuel jet down to the flame root that ultimately a stable blue-burning flame is created, which is highly insensitive to small changes in the setting parameters.
  • Burner of the type mentioned in the invention solved in that openings are provided in the burner housing, through which an external, cold combustion gas carrying recirculation flow enters the combustion chamber, the external recirculation flow near the separating element enters the combustion chamber and this shields an internal recirculation flow against the separating element, which as in the combustion chamber from the blue-burning flame to the non-burning part of the Forms backward flow of fuel jet.
  • the outer recirculation flow which is usually used to reduce the pollutants, in particular the nitrogen oxides, is used according to the invention to shield the hot combustion gases of the inner recirculation flow from the cold separating element and thus to prevent excessive cooling of these hot combustion gases by the cold separating element. Rather, these hot combustion gases are supplied to the fuel jet essentially with little or no cooling in order to ensure that the oil droplets evaporate as optimally as possible through the heat input.
  • An advantageous exemplary embodiment provides that the inner recirculation flow flows from the flame on an inside of the flame tube in the direction of the separating element. In this position, the internal recirculation flow can be stabilized particularly simply and sustainably by the recirculation-stabilizing partial flow of the combustion air.
  • the inner recirculation flow is yellow-burning.
  • a particularly advantageous effect of the inner recirculation flow in particular with regard to the heat transfer to the fuel jet for the evaporation of the oil droplets, can be achieved if the inner recirculation flow through the partial flow which stabilizes the recirculation
  • the recirculation-stabilizing partial flow passes through.
  • the recirculation-stabilizing partial flow could be directed parallel to the cone jacket of the fuel jet.
  • the recirculation-stabilizing partial flow enters the combustion chamber essentially parallel to the direction of flow of the fuel jet.
  • the stabilization of the recirculation flow can be achieved particularly advantageously with the simplest means with each setting of the fuel quantity and air quantity.
  • the amount of fuel is adjustable.
  • the recirculation-stabilizing partial flow can be adjusted with regard to the air quantity.
  • the adjustability of the recirculation-stabilizing partial flow can be used in particular to achieve an advantageous stabilization of the recirculation flow at any burner output, since this partial flow acts directly on the formation of the recirculation flows and thus an adjustment of the same can be carried out in such a way that the recirculation flow due to the local entry of this partial flow into the Combustion chamber can be stabilized.
  • the recirculation-stabilizing partial flow preferably enters the combustion chamber in the form of a ring flow interrupted in the circumferential direction around its fuel jet, as a result of which the stabilization of the recirculation flow is further improved, since "flow" through the ring flow in the radial direction is possible in a simple manner at the points of the interruption while stabilizing vortices are created between breaks.
  • the air quantity in the recirculation-stabilizing partial flow is maximal at maximum fuel quantity and minimal with minimum fuel quantity, so that the air quantity of the recirculation-stabilizing partial flow is at maximum fuel quantity and thus largest Gas velocity of the flame also maintains sufficient recirculation flow for the flame to burn blue in the combustion chamber.
  • the amount of air in the sub-stream close to the fuel jet is constant at all settings of the amount of fuel, so that the sub-stream close to the fuel jet always ensures a basic supply of the fuel jet with air.
  • the amount of air in the partial stream near the fuel jet is dimensioned such that the maximum amount of fuel in the partial flow of the recirculation-stabilizing stream is maximum and with a minimum amount of fuel, the combustion air flow is formed only by the partial stream near the fuel jet.
  • the amount of air in the sub-stream near the fuel jet is between about 0.6 times and about 0.2 times the amount of air of the maximum recirculation-stabilizing sub-stream, this being provided in particular for a burner whose
  • Burner output can be varied by a factor of five.
  • the fuel jet forms a pointed cone starting from a simply connected nozzle opening, in particular essentially a full cone, in which the most homogeneous possible droplets of the oil are distributed.
  • An advantageous exemplary embodiment provides that the fuel-near partial flow is essentially parallel to the flow direction of the
  • Fuel jet enters the combustion chamber.
  • the partial stream near the fuel jet enters the fuel chamber flowing around the fuel jet in order to enable this part of the combustion air to be mixed well with the fuel jet in the combustion chamber.
  • the cross section required for the partial flow near the fuel jet can be made available by the partial flow near the fuel jet flowing into the combustion chamber through a passage between the nozzle head and an edge of an inflow opening provided for the partial flow near the fuel jet, so that the size of the passage has the flow cross section for the partial stream close to the fuel jet.
  • the inflow opening is provided with a swirl edge or a swirl cutting edge.
  • the burner housing comprises a prechamber in which the nozzle is arranged and which is separated from the combustion chamber by the separating element.
  • Such a construction of the burner housing has the advantage of great simplicity and high structural flexibility.
  • combustion air flow enters the combustion chamber through the separating element.
  • the separating element has an inflow opening facing the nozzle for the partial flow close to the fuel jet.
  • the separating element has at least one radially external opening for the recirculation-stabilizing component relative to the inflow opening for the partial flow near the fuel jet
  • An advantageous exemplary embodiment provides that the combustion chamber is enclosed by a flame tube of the burner, so that this flame tube of the burner permits a defined geometrical environment of the combustion chamber and thus in particular a defined configuration of the recirculation flows.
  • this flame tube is preferably provided with openings for forming the external recirculation flow.
  • combustion chamber extends from a plane which is close to the nozzle opening.
  • Such training the Combustion chamber allows the individual recirculation flows, in particular the inner and the outer recirculation flow, to be optimally guided to the non-burning part of the fuel jet.
  • a particularly simple and efficient design of the combustion chamber provides that it has an essentially constant cross section between the separating element and the area of the flame root. This has the advantage that there is sufficient space for guiding and forming the recirculation flows, in particular the inner recirculation flow.
  • the separating element could be designed according to EP 0 430 011. However, it is structurally particularly simple if the separating element is an aperture.
  • the aperture in turn could also be curved, as follows.
  • the orifice extends in one plane, since such a shape of the orifice also allows optimal guidance of the recirculation flows to the non-burning part of the fuel jet in the area of the orifice.
  • the combustion chamber has a non-burning part of the fuel jet and a recirculation space extending around it, which offers optimal possibilities for supplying the individual recirculation flows to the non-burning part of the fuel jet.
  • the recirculation space is expediently designed such that it extends at least to the flame root in order to create sufficient space for the internal recirculation flow.
  • the recirculation-stabilizing partial flow enters the recirculation space.
  • the recirculation-stabilizing partial flow is preferably designed such that it enters the combustion chamber symmetrically to an axis of the combustion chamber and thus to an axis of the recirculation space.
  • the recirculation-stabilizing partial flow is preferably designed such that it enters the combustion chamber in the form of a current pattern lying on a cylinder.
  • This form of the recirculation-stabilizing partial flow enables a particularly optimal stabilization of the internal recirculation flow.
  • the cylinder is designed as a circular cylinder which is defined by a partial circle lying in the center thereof.
  • the component streams are arranged at a constant angular distance from one another in order to create defined spaces between the individual component streams through which the recirculation flows can pass.
  • the ratio of the angular spacing between two component streams to the angular width of the inlet cross section of each component stream is between approximately 10 and approximately 0.1. It is more advantageous if this ratio is between approximately 3 and approximately 0.1, better between approximately 2 and approximately, 0.1, still better between approximately 1 and approximately 0.1, and it has proven particularly optimal if this ratio is in the range of about 1.5 to about 0.3.
  • the circular ring region has a pitch circle diameter which lies in a range from approximately 0.2 to approximately 0.7 an outer diameter of the combustion chamber or the recirculation space
  • a particularly optimal effect of the recirculation-stabilizing partial flow can be achieved if the recirculation space has an outer diameter, for example corresponding to the inner diameter of the flame tube, which is approximately 1.5 to 3 times larger than the diameter of the partial circle of the circular cylinder.
  • the recirculation space has an outer diameter which is approximately 1.8 to approximately 2.6 times, more preferably approximately 2 to approximately 2.5 times, larger than the diameter of the pitch circle of the circular cylinder.
  • the outer diameter of the recirculation space is approximately 2.4 ⁇ 10% as large, more optimally approximately 2.5 times as large as the pitch circle diameter.
  • This flame chamber can have the same inner diameter as the recirculation chamber for large outputs, but it has proven advantageous in terms of spatial stabilization, in particular for small outputs, if the flame chamber has a diameter which is at most the same size or smaller than the recirculation chamber.
  • the diameter of the flame space is in the range of approximately 0.6 to 0.9 times the diameter of the recirculation space. It is particularly advantageous if the inner diameter of the flame space is in the range of approximately 0.8 times the inner diameter of the recirculation space.
  • This exemplary embodiment has the great advantage that the outer recirculation flow can be guided in a defined manner on the one hand and also defined in terms of the mass flow on the other hand, which is important for the aspects according to the invention, in particular the guidance of the outer recirculation flow to shield the inner recirculation flow from the separating element and the dimensioning of the
  • Mass flow is important for reaching a sufficiently long non-burning part of the fuel jet. This also defines the volume for the internal recirculation flow.
  • An advantageous exemplary embodiment provides that a maximum area of the openings provided for the entry of the combustion air flow into the combustion chamber corresponds approximately to the area of the recirculation openings provided in the flame tube for the external recirculation flow. With this dimensioning, a sufficiently large mass flow is guaranteed in the recirculation flow in order to obtain a sufficiently elongated part of the non-burning fuel jet in the combustion chamber.
  • a flow stabilization element in the flame tube, which element extends from the diaphragm in the direction of a foot region of the flame to a maximum of approximately a quarter of the distance between the diaphragm and the flame.
  • This flow stabilization element has nothing to do with the mixing tube known from the prior art, since the known mixing tube only permits the formation of a single recirculation flow, while the flow stabilization element according to the invention is also designed such that it permits the formation of several recirculation flows that can be defined by the recirculation-stabilizing partial flow, in particular the formation of the recirculation flows required for the respective fuel quantities and air quantities.
  • the flow stabilizing element extends at most over approximately one sixth of the distance between the diaphragm and the foot region of the flame.
  • the flow stabilization elements explained above are not absolutely necessary for the sufficient stabilization of recirculation flows and always create the risk of soot deposits in the burner.
  • the combustion chamber is designed free of flow stabilization elements for recirculation arranged within it.
  • combustion chamber - as already mentioned at the beginning - is designed without a mixing tube.
  • An advantageous exemplary embodiment provides that an adjusting device is provided for adjusting the air quantity of the combustion air flow.
  • the adjusting device is preferably designed such that when the amount of air is set, the location of the entry of the combustion air flow into the combustion chamber in the radial direction is essentially invariant to the fuel jet. This has the great advantage that by determining the location of the
  • the adjusting device has locally fixed openings for the combustion air flow, which can be adjusted to different cross sections.
  • the adjusting device comprises an adjusting element which is rotatably mounted on the diaphragm and with which the cross section of an opening provided in the diaphragm can be adjusted.
  • the adjusting element is designed as an adjusting disk rotatably mounted on the diaphragm, which can be brought into different rotational positions relative to the diaphragm and to the openings provided in the diaphragm.
  • this setting element can be designed in such a way that it can be set in different discrete setting positions.
  • the setting element is continuously adjustable, so that the cross sections between a maximum value and a continuously
  • the minimum value can be varied.
  • the adjusting device can be designed such that it can be adjusted manually, for example with an appropriate tool.
  • the setting device can be set via a controllable actuator.
  • An advantageous exemplary embodiment provides that the nozzle is a return nozzle.
  • Such a return nozzle can be adjusted particularly simply by assigning an adjustable return valve to it, which enables the return of the return nozzle to be variably adjusted and thus also the amount of fuel emitted by the nozzle.
  • the return valve is designed in such a way that different amounts of fuel in the fuel jet can be set with it.
  • the return valve is continuously adjustable, so that the fuel quantity can be continuously adjusted and adjusted.
  • the return valve is adjustable by means of an actuator.
  • the burner has a control with which the fuel quantity and the air quantity of the combustion air flow can be adjusted. With such a control, an optimal setting of both the amount of fuel and the amount of combustion air can be achieved, in particular in a simple manner
  • controller controls the actuator of the return valve.
  • controller controls the actuator of the adjusting device.
  • Adjust the actuator for the other size it is particularly advantageous if the controller controls both the actuator of the return valve and the actuator of the adjusting device.
  • control adjusts the air volume and the fuel volume according to a stoichiometric or near-stoichiometric combustion.
  • control burner outputs can be predetermined.
  • control burner outputs can be predetermined.
  • Control burner outputs can be variably specified.
  • a particularly advantageous exemplary embodiment provides that the control regulates the amount of fuel and the amount of air in accordance with a predetermined output on the one hand in accordance with this output and on the other hand with regard to stoichiometric or near-stoichiometric combustion.
  • an advantageous exemplary embodiment provides that the amount of fuel can be adjusted in that the burner is designed as a kit with different nozzles that can be inserted into the same burner housing.
  • the amount of fuel is adjusted by inserting the appropriate nozzle into the burner. It is preferably provided that the nozzles all have essentially the same spray pattern and in particular a substantially identical outer contour on the air flow side and only deliver different amounts of fuel.
  • an advantageous embodiment regarding the adjustment of the air quantity provides that the air quantity is adjustable in such a way that the burner is designed as a kit with setting parts for the air quantity of the combustion air flow that can be interchangeably inserted into the same burner housing. By providing the different adjustment parts, an adjustment of the combustion air flow is possible.
  • At least one partial flow of the combustion air flow can be set for all setting parts.
  • a particularly advantageous exemplary embodiment provides that the partial flow near the fuel jet is constant in the setting parts, while the recirculation stabilizing one
  • the kit comprises an identical burner housing for all burner outputs.
  • Burner performance includes an identical fan.
  • the kit comprises an identical combustion chamber.
  • the kit comprises an identical nozzle assembly for all burner outputs.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a burner according to the invention.
  • FIG. 2 shows a partial longitudinal section through a nozzle of the burner according to the invention
  • Fig. 3 is an enlarged view of a front area of the
  • FIG. 4 shows a section along line IV-IV in FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a section along line V-V in FIG. 1 with the recirculation-stabilizing partial stream maximally or reduced to zero, with the adjusting disk partially broken away;
  • FIG. 6 shows a section as in FIG. 5 with a reduced recirculation-stabilizing partial flow with the adjusting disk partially broken away;
  • Fig. 7 shows a section as in Fig. 5 with minimal recirculation stabilizing. Partial flow
  • FIG. 8 shows a perspective illustration of the conditions in the combustion chamber with the flame tube partially broken away
  • Fig. 9 is an enlarged fragmentary representation of the in
  • Fig. 1 shown section in the area of the aperture, with maximum recirculation stabilizing. Partial flow in the upper and reduced to zero minimal recirculation-stabilizing partial flow in the lower half;
  • FIG. 10 shows a section similar to FIG. 1 of a second exemplary embodiment of the burner according to the invention
  • 11 shows a section similar to FIG. 1 of a third exemplary embodiment of the burner according to the invention
  • FIG. 12 shows a section similar to FIG. 1 of a fourth exemplary embodiment
  • FIG. 13 shows a section similar to FIG. 1 of a fifth exemplary embodiment
  • FIG. 14 shows a section similar to FIG. 1 of a sixth exemplary embodiment of the burner according to the invention.
  • FIG. 16 shows a section as in FIG. 15 with the orifice used for a reduced recirculation-stabilizing partial flow
  • FIG. 17 shows a section as in FIG. 15 with the orifice used for the minimal, recirculation-stabilizing partial flow reduced to zero.
  • the burner shown in FIG. 1, comprises a burner housing, designated as a whole by 10, with a support tube 12 and a flame tube 14 adjoining this.
  • a blower Arranged in the support tube 12 in an end region opposite the flame tube is a blower, designated as a whole, which comprises a blower drive 18 and a blower wheel 20.
  • This fan 16 produces a
  • a nozzle assembly designated as a whole by 24, which has a nozzle carrier 26 with a nozzle 28 screwed into it.
  • the nozzle 28 is designed as a return nozzle described in detail below and is supplied with liquid fuel, in particular oil, via a nozzle feed line 30, while part of the fuel fed into the nozzle feed line 30 flows back again via a nozzle return line 32, throttling the return line via an adjustable return valve 34 arranged in the nozzle return line 32.
  • the fuel is fed into the nozzle feed line 30 via a fuel feed pump 36, which is preferably also driven by the drive 18 of the blower 16, in particular on the same shaft as the blower wheel 20.
  • This fuel feed pump 36 is fed with fuel via a pump feed line 38 and is also connected to a return line 40, in which excess fuel flows back from the fuel feed pump 36.
  • the nozzle return line 32 after the return valve 34 also opens into this return line 40. 2, 3 and 4, the nozzle 28 comprises a nozzle head 50, which in turn is screwed onto a nozzle body 52 and receives a swirl body 54.
  • the nozzle head 50 is in turn also screwed into the nozzle carrier 26 so that the nozzle body 52 lies in a recess 56 of the nozzle carrier 26, the recess 56 forming a fuel supply area 58 which is connected to the nozzle feed line 30 and a return area 60 which is connected to the nozzle return line 32 is connected.
  • the fuel entering the fuel supply area 58 preferably flows through a filter 62 and then flows through two opposite inlet channels 64 of the nozzle body 52 into further inlet channels 66 in the swirl body 54 and from these, as shown in FIG. 3, into an annular inlet space 68 of the swirl body 54 , which is closed by a support plate 70 which closes the swirl body 54 on the end face.
  • the fuel enters into a swirl space 74 located radially inside the annular inlet space 68, in which a swirl flow is formed which corresponds to the orientation of the swirl channels 72, and from this swirl space 72 the fuel passes through an annular circumferential gap 76 into a spray bore 78, from which a conical fuel jet 80 emerges.
  • a return channel 82 in the swirl body 54 Opposed to the spray-out bore 78 is a return channel 82 in the swirl body 54, which passes through the swirl body 54 and merges into a return channel 84 arranged in the nozzle body 52, which then finally opens into the return area 60 of the recess 56, which in turn then in turn communicates with the nozzle return line 32 communicates.
  • the nozzle assembly 24 together with the nozzle 28 is within the
  • Support tube 12 arranged in a prechamber 48, which is also traversed by the air flow 22.
  • the prechamber 48 is closed off by a diaphragm designated as a whole by 90 and inserted into the support tube 12, to which a combustion chamber 92 adjoins, which is located downstream of the nozzle 28 and is enclosed by the flame tube 14.
  • the flame tube 14 is also preferably held on the support tube 12.
  • the orifice 90 is arranged in such a way that the spray bore 78 with a nozzle opening is close to or in the plane 89 of the orifice 90 and the fuel jet 80 emerging at the nozzle 28 essentially spreads completely in the combustion chamber 92.
  • the screen 90 is provided with an inflow opening 94 arranged coaxially to the longitudinal axis 86 of the nozzle 28.
  • the inflow opening 94 is also selected to be large enough that between an edge 96 of the inflow opening 94 and an outer side 98 of the nozzle head 50 facing this edge 96 there remains an annular passage 100 through which a partial stream 102 close to the fuel jet, one overall from the antechamber 48, into the combustion chamber 92 incoming combustion air flow passes.
  • the edge 96 of the inflow opening 94 is also provided with a vortex edge 104, which leads to the formation of eddies in the partial flow 102 and is formed, for example, by a step-like cross-sectional constriction of the inflow opening 94.
  • Another partial flow 106 of the combustion air flow entering the combustion chamber 92 from the pre-chamber 48 passes through openings 110 arranged radially outside the inflow opening 94 in a circular ring area 108, which are preferably on the partial circle 109 at equal angular intervals and with spaces 111 around the center of the circular ring area 108 are arranged.
  • the openings 110 preferably have an extension in the azimuthal direction with respect to the pitch circle 109 which corresponds to an angle which is approximately one to two times the angle corresponding to the extension of the spaces 111.
  • the openings 110 can extend in the azimuthal direction over an angle which corresponds to approximately 0.1 to approximately 8 times the angle of the extension of the spaces 111.
  • the openings 110 are arranged in such a way that the partial flow 106 of the combustion air flow enters the combustion chamber 92 through the spaces 111 between the openings 110 in the form of a flow pattern corresponding to a circumferentially interrupted ring flow and thus the formation of an inner recirculation flow 112 and also an outer flow Recirculation flow 119 in the combustion chamber 92 is stabilized so that a flame root 114 of a flame 116 formed in the combustion chamber 92 is at substantially the same distance from the orifice 90, irrespective of a quantity of fuel carried by the fuel jet 80 and a corresponding amount by the partial flows 102 and 106 corresponding amount of combustion air entering the combustion chamber 92.
  • the flows according to the invention in the combustion chamber 92 thus include the partial flow 102 close to the fuel cone, which is cylindrically surrounding the fully conical fuel jet 80, which enters the combustion chamber 92 with a flow direction 103, which runs parallel to a flow direction 79 of the fuel jet 80. Furthermore, the recirculation-stabilizing partial flow 106 which has a flow direction 79 parallel flow direction 107 in the form of individual flows 105 enters the combustion chamber 92, the individual flows 105 lying on a circular cylinder which has the shape of the circular ring region 108 in cross section on the orifice 90 and is defined by the partial circle 109 lying in the middle of the jacket.
  • the flame root 114 in turn adjoins a non-burning part 81 of the fuel jet 80, which has a length of approximately 1 to approximately 4 cm, preferably approximately 1 to approximately 3 cm, and from this the flame 116 spreads out, which spreads out creates an inner wall region 15 of the flame tube 14 before it leaves it.
  • the area of the combustion chamber 92 from the orifice 90 to the inner wall area 15 on which the flame 116 contacts forms a so-called recirculation space 91.
  • hot gas flows in the form of an internal recirculation 112 between the flame tube 14 and the partial flow 106 back in the direction to the aperture 90 and in front of the aperture 90 inwards between the individual streams 105 in the direction of the non-burning part 81 of the fuel jet 80 in order to heat the non-burning fuel on the way to the flame root 115 and also the combustion air.
  • cold combustion gas exits the respective boiler in the form of the outer one via outer recirculation openings 118 arranged in the flame tube 14 after the orifice 90 Recirculation flow 119 into the recirculation space 91 close to the orifice and substantially prevents contact between the hot gases of the inner recirculation flow 112 and the cold orifice 90.
  • the outer recirculation flow 118 also passes close to the blinding between the individual flows 105 and then mixes with the combustion air flow 102, 106 by the through the
  • the sum of the areas of the openings provided for the entry of the combustion air flow into the combustion chamber is such that it is at most approximately the sum of the areas of the recirculation openings for the external recirculation, in particular the Sum of the areas of the outer recirculation openings 118 formed as elongated slots in the circumferential direction.
  • the ratio of the area of the recirculation openings 118 to the area of the central inflow opening 94 is between approximately 0.3 to approximately 19.2, preferably between approximately 0.9 and 5.1.
  • the flame chamber 117 then adjoins the recirculation chamber 91.
  • the partial flow 102 near the fuel jet is preferably designed such that it stabilizes the corresponding recirculation flow without the recirculation-stabilizing partial flow 106 at the lowest burner output (FIG. 9 lower half) and then the recirculation-stabilizing partial flow in the case of large burner outputs 106 takes over the stabilization (FIG. 9 upper half) which the partial stream 102 near the fuel jet can no longer perform.
  • the burner is dimensioned differently, it is also possible to provide both the partial flow 102 close to the fuel jet and a minimum partial flow 106 which stabilizes recirculation at the lowest power.
  • Such stabilization of the recirculation flows 112 and 119 can be achieved in particular if an outer diameter of the recirculation space 91 of the combustion chamber 92, for example corresponding to the inner diameter of the flame tube, is approximately 1.5 to approximately 3.9 times, better still approximately two to three times of the diameter of a partial circle 109 of the annular region 108, it is even more advantageous if the inner diameter of the recirculation space 91 of the combustion chamber 92 is approximately 2.2 to approximately 2.6 times, more preferably approximately 2.2 to approximately 2, 5 times the diameter of the pitch circle 109.
  • the diameter of the central inflow opening 94 is between approximately 1.0 and approximately 4.2, preferably approximately 2.6 to approximately 4.0, more preferably approximately 2.8 to approximately 3.5 and preferably between approximately 1.82 and approximately 2.0 .
  • the central inflow opening 94 is dimensioned such that an outer diameter of the recirculation space 91 of the combustion chamber 92 is approximately 3.4 to approximately 8.5 times, more preferably approximately 4 to approximately 6 times, even better is about 4.4 to about 5.9 times the diameter of the central inflow opening 94.
  • an adjusting device designated as a whole by 120, which, as shown in FIGS. 5 to 7, comprises an annular adjusting disc 122 which has openings 124 identical to the openings 110, which also in FIG the same angular distances as the openings 110 and at the same radial distance from a center of the annular region 108.
  • the annular adjusting disk 122 lies, as shown enlarged in FIG. 9, in a cylindrical disk-shaped depression 126 provided in the diaphragm 90, which is open to the antechamber 48.
  • the rotatable guidance of the shim takes place via the
  • the shim 122 is adjustable so that, as shown in FIGS. 5 to 7, either the openings 124
  • the partial flow 106 can be completely interrupted, namely when the openings 124 are at a gap between the openings 110.
  • a toothing 132 in which a toothing 134 of an adjusting pinion of the adjusting device 120, designated as a whole by 136, engages.
  • This adjusting pinion is in turn rotatably mounted on the diaphragm 90, and in the simplest case in a further cylindrical bearing recess 138 in the diaphragm 90, the rotatable bearing being in contact with the toothing 134 on cylindrical wall surfaces 140
  • Storage deepening 138 takes place.
  • the bearing recess 138 opens towards the antechamber 48.
  • Both the adjusting disk 122 and the adjusting pinion 136 are held in their respective recesses 126 and 138 by fixing elements (not shown in FIG. 9), so that they each abut the recesses on the bottom side.
  • the setting pinion 136 is, for example, self-lockingly mounted in the bearing recess 138 and is provided, for example, with a slot 142, which makes it possible to turn the setting pinion 136 using a conventional screwdriver, so that setting the setting disks 122 is also possible, the respective settings of the shims 122 are maintained by the self-locking adjustment pinion 136.
  • the first embodiment now works such that when the partial flow 106 is interrupted, only the combustion air flowing from the partial flow 102 through the passage 100 into the combustion chamber 92 is available as combustion air quantity.
  • the amount of fuel emitted from the nozzle 28 into the fuel jet 80 is adjusted in accordance with this amount of air, the amount of fuel being adjusted so that the flame 116 burns blue and stoichiometric or near-stoichiometric combustion occurs.
  • This adjustment of the fuel quantity takes place via the adjustment of the return valve 34 and thus via the fuel flow returning from the nozzle 28 via the nozzle return line 32 into the return line 40.
  • the sub-stream 106 can also contribute to the sub-stream 102 of the combustion air stream close to the fuel jet, this sub-stream 106 having the higher burner outputs
  • Recirculation flow 112 additionally stabilized. With the maximum amount of combustion air in the partial flow 106, approximately 5 times the cross-sectional area is available for the entry of the combustion air flow from the pre-chamber 48 into the combustion chamber 92 than with a completely prevented partial flow 106.
  • the amount of fuel discharged from the nozzle 28 into the fuel jet 80 is adjusted by the aforementioned setting of the return valve 34 with a corresponding throttling of the fuel returning from the nozzle 28.
  • the distance between the flame root 114 of the flame 116 and the diaphragm 90 is essentially constant and it is a blue burning of the flame 116 with essentially stoichiometric or at all power settings of the burner
  • a flow guide ring 150 is provided in the second exemplary embodiment, which is arranged at a distance from the orifice 90, and with its front edge 152 up to a maximum of up to a quarter a distance between the aperture 90 and the foot portion 114 of the flame 116 extends. Furthermore, the flow guide ring 150 is arranged with a rear edge 154 facing the orifice 90 at a distance from the orifice 90, so that the recirculation flow 112 between the in the edge 154 and a front side 156 of the orifice 90 from rarely the orifice 90 in the flow guide ring 150 can occur.
  • the Flow ring 150 also serves to additionally stabilize the recirculation flow 112, a significant distance between the front edge 152 and the foot region 114 of the flame 116 being necessary in order to ensure the formation of a strong recirculation flow 112 when the burner according to the invention has different power ratings and to support the effect of the recirculation-stabilizing partial flow 106.
  • the flow guide ring 150 is preferably held on the orifice 90 with webs 158.
  • a third exemplary embodiment of a burner according to the invention shown in FIG. 11, those parts which are identical to the first exemplary embodiment are provided with the same reference numerals, so that with regard to the description of these parts, full reference can also be made to the embodiment of the first exemplary embodiment .
  • an actuator 160 is provided for the setting of the return valve 34 and an actuator 162 for the setting of the setting pinion 136, both of which can be controlled via a common controller 164.
  • This control 164 is preconfigured via an input 166 power settings of the burner according to the invention, the control 164 for each power setting at the input 166 the corresponding setting of Return valve 34 and the actuator 162 of the adjusting device 120 performs. For example, this can be carried out by positions of the actuators 160 and 162 which can be predetermined in a memory of the controller 164.
  • Lambda probe 168 arranged in the exhaust gas flow of the flame 116 which is also connected to the controller 164, so that the controller 164, after rough adjustment of the power via the actuators 160 and 162, is additionally able to carry out a fine adjustment of either the amount of combustion air or the amount of fuel, to maintain stoichiometric or near stoichiometric combustion conditions.
  • control 164 is constructed in such a way that the desired outputs of the burner according to the invention can be set by means of a setting transmitter, for example manually.
  • control 164 is designed in such a way that, via an overall control of a system, for example a heating system, in which the burner according to the invention is integrated, a specification is made for the required output of the burner according to the invention, so that the control 164 then, depending on the requested output of the burner according to the invention, the actuators 160 and 162 are adjusted accordingly and a fine adjustment on the basis of the measured values of the
  • Lambda probe 168 carries out.
  • the flame tube 14 is narrowed radially over its length in the region of the flame chamber 117 following the recirculation chamber 91 up to the front end 170, so that the inner wall region 15 against which the flame 116 rests is already radially offset inwards.
  • This flame tube makes it possible, particularly with small burner outputs, preferably less than 20 kW, to obtain a flame 116 which is stable in the flame tube 14. Furthermore, this geometry prevents undesired drawing in of smoke gases from the front end of the flame tube 14.
  • the openings 110 are closed by means of conical plugs 172 which are held on rods 174 and are movably guided in the axial direction of the support tube 12 via a guide 176 on the nozzle assembly 24 in the support tube 12.
  • a reduction in the cross-sectional area of each opening 110 is possible.
  • a power setting is also possible in the sixth exemplary embodiment, shown in FIGS. 14 to 17, but in this exemplary embodiment the burner according to the invention is constructed in the form of a kit.
  • a nozzle 28 designed as a return nozzle with a nozzle return line 32 and a return valve 34 provided therein for adjusting the fuel flow
  • a set of several nozzles 228 are provided, each of which has the same spray pattern and the same air flow side Deliver outer contour and thus the same shape of the fuel jet 80, but with different amounts of fuel.
  • the fuel is supplied via the fuel feed pump 36 and the nozzle feed line 30, but a nozzle return line 32 is unnecessary.
  • the different nozzles 228 correspond to different outputs of the burner according to the invention.
  • the orifices 290a to c differ in the cross section of the openings 210 provided for the partial flow 106, but not with regard to their position, the openings 210a being identical to the openings 110 with regard to the total cross section of the openings, while the openings 210b show a total cross section which corresponds to an intermediate setting, for example shown in FIG. 6, and thus also an intermediate output of the corresponding nozzle 228.
  • the openings 210 are completely absent from the orifice 290c, so that this corresponds to the position of the adjusting device 120 shown in FIG. 7, in which the partial flow 106 is completely prevented and the combustion air flow is formed only by the partial flow 102.
  • one of the orifices 290a to 290c is to be installed in the support tube 12, the orifices 190 being removably held in the support tube in the fourth exemplary embodiment.
  • a holding ring 292 is used, for example, on the nozzle assembly 24
  • Tripod 294 held, which acts on the respective panel 290 on its side facing the pre-chamber 48 296 and presses it against a sealing ring 298 in the direction of the flame tube 14.
  • the nozzle assembly 26 as a whole is displaceable in the direction of a longitudinal axis 300 of the support tube 12 and is acted upon by a spring (not shown in FIG. 14) in the direction of the flame tube 12. It is thus possible to remove the diaphragm 290 in the direction of the prechamber 48, while the diaphragm 290 is fixed in the direction of the flame tube 14 by the abutment, for example designed as a sealing ring 298.
  • the combustion chamber 92 is designed free of mechanical flow guiding elements, so that when the nozzle 228 corresponding to the respective power and the respective orifice 290 are installed, a stable design is likewise formed the appropriate recirculation flow 112 is ensured and it is also ensured that the flame 116 as a blue-burning flame delivers a stoichiometric or near-stoichiometric combustion. Furthermore, a function corresponding to the first exemplary embodiment is ensured by the cross sections of the openings 210 correspondingly provided for the partial flow 106.

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Abstract

The invention concerns a liquid-fuel burner comprising a housing (10), a precombustion chamber (48) containing a nozzle assembly (24) with a nozzle (28) which produces a jet of fuel (80), a combustion chamber (92) in which the fuel jet broadens out, a partition (90) between the precombustion and combustion chambers, and a fan (16) designed to force a stream of combustion air into the combustion chamber, the fuel burning essentially stoichiometrically with a blue flame. In order to improve the burner to minimize the amounts of pollutants in the combustion gases, the invention proposes that, in addition to a stream of combustion air (102) entering the combustion chamber near the fuel jet, a second, recirculation-stabilizing stream of air (106) enters opposite the first stream, at a defined radial distance further out from the first stream. Inside the combustion chamber, an inner recirculation stream (112) is formed which is stabilized by the second stream of combustion air.

Description

B e s c h r e i b u n g  Description
Verbrennungsoptimierter Blaubrenner Combustion-optimized blue burner
Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige Medien umfassend ein Brennergehäuse, welches ein Stützrohr und ein sich daran anschließendes Flammrohr aufweist, einen in dem Stützrohr in einer Vorkammer angeordneten Düsenstock mit einer einen Brennstoffstrahl erzeugenden Düse, eine in dem Flammrohr angeordnete im wesentlichen mischrohrfreie Brennerkammer in welcher sich der Brennstoffstrahl ausbreitet, ein Trennelement zwischen der Vorkammer und der Brennkammer mit einer zentralen Öffnung, durch welche der Brennstoffstrahl hindurchtritt, ein Gebläse zur Erzeugung eines in die Brennkammer eintretenden Brennluftstroms, welcher einen brennstoffstrahlnahen Teilstrom umfaßt, wobei in der Brennkammer der Brennstoff mit einer blaubrennenden Flamme im wesentlichen stöchiometrisch oder nahstöchiometrisch verbrennt. The invention relates to a burner for liquid media comprising a burner housing which has a support tube and an adjoining flame tube, a nozzle assembly arranged in the support tube in a prechamber with a nozzle generating a fuel jet, and an essentially mixing tube-free burner chamber arranged in the flame tube in which the fuel jet spreads, a separating element between the prechamber and the combustion chamber with a central opening through which the fuel jet passes, a blower for generating a combustion air flow entering the combustion chamber, which comprises a partial flow close to the fuel jet, the fuel having a blue-burning one in the combustion chamber Flame burns essentially stoichiometric or near stoichiometric.
Die DE-OS 40 09 222 offenbart einen Brenner zum stöchiometrischen Verbrennen von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen aus einer Zerstäuberdüse. Bei diesem Brenner wird um die Zerstäuberdüse herum durch eine Blende Luft in eine DE-OS 40 09 222 discloses a burner for the stoichiometric combustion of liquid or gaseous fuels from an atomizer nozzle. With this burner, air is passed through a screen into the atomizer nozzle
Brennkammer geführt, in welche der aus der Düse austretende Brennstoff ebenfalls eintritt. Zusätzlich sind in der Wand der Brennkammer parallel zur Strömungsrichtung verlaufende schlitzförmige Öffnungen vorgesehen, über welche eine Rezirkulation von kalten Verbrennungsgasen von außerhalb des Brennerrohrs erfolgt, die zu dem Brennstoff und der um die Zerstäuberdüse herum eintretenden Luft hinzugemischt werden, um in dem Brennraum eine stöchiometrische Verbrennung zu erhalten. Combustion chamber in which the fuel emerging from the nozzle also enters. In addition, slit-shaped openings running parallel to the flow direction are provided in the wall of the combustion chamber, via which recirculation of cold combustion gases from outside the burner tube takes place, which are mixed with the fuel and the air entering around the atomizing nozzle in order to achieve stoichiometric combustion in the combustion chamber to obtain.
Die EP-A-0 430 011 offenbart ebenfalls einen blaubrennenden Brenner, bei welchem um eine Zerstäuberdüse herum ein Gemisch aus Frischluft und rezirkulierenden Verbrennungsgasen zugeführt und vermischt werden, bevor sie wieder mit dem von der Zerstäuberdüse kommenden Brennstoff zu einer stöchiometrischen Verbrennung führen. EP-A-0 430 011 also discloses a blue-burning burner in which a mixture of fresh air and recirculating combustion gases are supplied and mixed around an atomizer nozzle before they again lead to stoichiometric combustion with the fuel coming from the atomizer nozzle.
Bei allen Ausführungsbeispielen erfolgt vor der Ebene, in welcher eine Mündungsöffnung der Düse liegt, eine Vermischung von Brennluft und rezirkulierendem Verbrennungsgas und nach dieser in einer Mischkammer eine Vermischung der Brennluft und der rezirkulierenden Verbrennungsgase mit dem Brennstoff, die danach in die eigentliche Brennkammer eintreten. Bei besonderen Ausführungsbeispielen ist die Zuführung der In all of the exemplary embodiments, the combustion air and recirculating combustion gas are mixed in front of the plane in which an orifice of the nozzle is located, and after this in a mixing chamber the combustion air and the recirculating combustion gases are mixed with the fuel, which then enter the actual combustion chamber. In special embodiments, the feed is
Frischluft geteilt, einerseits in einen ersten Teil, der sich direkt mit den rezirkulierenden Verbrennungsgasen vermischt, und andererseits in einen zweiten Teil, welcher die Fresh air divided, on the one hand into a first part, which mixes directly with the recirculating combustion gases, and, on the other hand, into a second part, which is the
Zerstäuberdüse umströmt und dazu dient, die Zerstäuberdüse zu kühlen, so daß die Kühlung der Zerstäuberdüse, insbesondere der Öldüse, einstellbar ist. Auch diese Frischluft wird dann in einer Mischkammer mit der übrigen Frischluft und dem rezirkulierenden Verbrennungsgas sowie dem Brennstoff Flows around the atomizer nozzle and serves to cool the atomizer nozzle, so that the cooling of the atomizer nozzle, in particular the oil nozzle, is adjustable. This fresh air is then also in a mixing chamber with the remaining fresh air and the recirculating combustion gas and the fuel
vermischt. Aus der DE-OS 27 12 564 ist ein regelbarer Brenner bekannt, bei welchem eine Stauscheibe vorhanden ist und stromabwärts der Stauscheibe ein Unterdruckgebiet durch ein Erzeugen einer rotierenden hohlen Luftsäule geschaffen wird, so daß Verbrennungsgase in dieses Unterdruckgebiet zurückgesaugt werden. Die rotierende hohle Luftsäule wird dabei durch in radialer Richtung verlaufende und mit Hutzen abgedeckte Radialschlitze erzeugt. mixed. A controllable burner is known from DE-OS 27 12 564, in which a baffle plate is present and a vacuum region is created downstream of the baffle plate by generating a rotating hollow air column, so that combustion gases are sucked back into this vacuum region. The rotating hollow air column is generated by radial slots running in the radial direction and covered with scoops.
Zusätzlich sind noch für höhere Leistungen äußere Luftzuführungen für Frischluft vorgesehen. In addition, external air inlets for fresh air are provided for higher outputs.
Zusätzlich ist die Zerstäuberdüse mit den Zündelektroden in einem abgeschlossenen Raum angeordnet, dem nur soviel Frischluft zugeführt wird, wie zum Bewegen des Zündfunkens erforderlich ist. In addition, the atomizer nozzle with the ignition electrodes is arranged in a closed space, to which only as much fresh air is supplied as is necessary to move the ignition spark.
Die DE-PS 29 08 427 offenbart einen Brenner, bei welchem zunächst unter Zugabe von Rauchgasen eine unterstöchiometrische Verbrennung in einer primären Verbrennungszone mit unmittelbarer Zufuhr eines den Brennstoffström umhüllenden Mantelluftstroms erfolgt und anschließend in einer überstöchiometrischen sekundären Verbrennungszone, in der Restluft über den Umfangsbereich der primären Verbrennungszone zugeführt wird, eine weitere Verbrennung erfolgt. DE-PS 29 08 427 discloses a burner in which, with the addition of flue gases, substoichiometric combustion takes place in a primary combustion zone with direct supply of a jacket air stream enveloping the fuel flow and then in a superstoichiometric secondary combustion zone, in the residual air over the peripheral area of the primary Combustion zone is fed, another combustion takes place.
Die Restluft wird dabei koaxial um den jeweiligen Brenner herum geregelt in mindestens zwei Teilströmen zugeführt, die von der Brennermündung aus nach einer bestimmten freien Strömungsstrecke die Flamme erreichen. Aus der DE-OS 31 09 988 ist ein sogenannter Blaubrenner bekannt, bei welchem über ein Mischrohr eine innere Rezirkulation erzwungen wird, wobei dem aus einer Zerstäuberdüse austretenden Brennstoffstrahl einerseits diesen unmittelbar umgebende Verbrennungsluft zugeführt wird und andererseits radial außenliegend weitere Luftdurchtrittsbohrungen vorgesehen sind, die allerdings radial innerhalb des Mischrohrs liegen. The residual air is fed coaxially around the respective burner in at least two partial flows, which reach the flame from the burner mouth after a certain free flow path. From DE-OS 31 09 988 a so-called blue burner is known, in which internal recirculation is forced through a mixing tube, the fuel jet emerging from an atomizer nozzle being supplied on the one hand with this directly surrounding combustion air and on the other hand, further air passage bores are provided radially on the outside, but these are lie radially inside the mixing tube.
Aus der EP-A-0 538 761 ist ein Brenner mit einer Rezirkulation bekannt, bei welcher die äußere Rezirkulation durch eine Längsrichtung der Schlitze erzeugt wird, wobei diese Schlitze mit ihrer Längsrichtung in Umfangsrichtung verlaufen. A burner with a recirculation is known from EP-A-0 538 761, in which the external recirculation is generated by a longitudinal direction of the slots, these slots extending with their longitudinal direction in the circumferential direction.
Darüber hinaus wird Frischluft, die die Düse umströmt, durch eine Blende in den Brennraum eingeblasen. In addition, fresh air flowing around the nozzle is blown into the combustion chamber through an orifice.
Ähnliche Brenner sind beispielsweise aus der DE-PS Similar burners are for example from DE-PS
27 00 671 oder der DE-PS 38 01 681 bekannt. 27 00 671 or DE-PS 38 01 681 known.
Bei diesen Brennern ist zur Ausbildung einer stabilen Rezirkulationsströmung ein sogenanntes Mischrohr erforderlich, welches eine einzige Rezirkulationsströmung von heißem Gas festlegt und somit ein Blaubrennen der Flamme ermöglicht. With these burners, a so-called mixing tube is required to form a stable recirculation flow, which defines a single recirculation flow of hot gas and thus enables the flame to burn blue.
Unter einem Blaubrennen der Flamme ist dabei zu verstehen, daß diese Flamme einen vollständig vergasten Brennstoff verbrennt, was insbesondere bei Verwendung von Öl als Brennstoff erforderlich macht, die aus der Düse in den Brennstoffstrahl zunächst austretenden kleinen Öltröpfchen bis zur Verbrennung durch die Flamme im wesentlichen vollständig zu verdampfen. A blue burning of the flame is understood to mean that this flame burns a completely gasified fuel, which makes it necessary, in particular when oil is used as fuel, that flows from the nozzle into the Small oil droplets initially emerging from the fuel jet are essentially completely evaporated until they are burned by the flame.
Das Problem bei diesen bekannten Brennern besteht darin, daß die Gesamtkonzeption des Brenners eine Abstimmung aller Teile für eine einzige Brennerleistung erforderlich macht, so daß ein Brenner für andere Brenner-Leistungen eine völlige Neukonstruktion erfordert. The problem with these known burners is that the overall design of the burner requires that all parts be coordinated for a single burner output, so that a burner for other burner outputs requires a completely new design.
Ausgehend von der DE-OS 40 09 222 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß eine möglichst Schadstoffarme und stabile stöchiometrische oder nahstöchiometrische Verbrennung erlaubt. Starting from DE-OS 40 09 222, the invention has for its object to improve a burner of the generic type in such a way that a low-pollutant and stable stoichiometric or near-stoichiometric combustion allows.
Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Brennkammer zusätzlich zum brennstoffstrahlnahen Teilstrom ein gegenüber diesem in definiertem Abstand radial außenliegender rezirkulationsstabilisierender Teilstrom von Brennluft eintritt, daß sich in der Brennkammer eine von der blaubrennenden Flamme zum nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls zurückverlaufende innere Rezirkulationsströmung ausbildet und daß der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom der Brennluft die innere Rezirkulationsströmung stabilisiert. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß durch den zusätzlichen rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom der Brennluft eine Stabilisierung der inneren Rezirkulationsströmung in der Brennkammer möglich ist. This object is achieved according to the invention in a burner of the type described at the outset in that, in addition to the partial flow near the fuel jet, a recirculation-stabilizing partial flow of combustion air occurs at a defined distance from the latter in a defined distance, that in the combustion chamber one of the blue-burning flame to the non-burning part of the Forms back internal recirculation flow of fuel jet and that the recirculation-stabilizing partial flow of the combustion air stabilizes the internal recirculation flow. The advantage of the solution according to the invention can be seen in the fact that the additional recirculation-stabilizing partial flow of the combustion air enables the internal recirculation flow in the combustion chamber to be stabilized.
Damit ist ein Brenner geschaffen, bei welchem durch die lokal definierte Zufuhr des Brennluftstroms die Möglichkeit besteht, im wesentlichen ohne mechanische strömungsleitende Elemente in der Brennkammer stabile Rezirkulationsströmungen und somit ein Blaubrennen der Flamme zu gewährleisten. This creates a burner in which the locally defined supply of the combustion air flow makes it possible to ensure stable recirculation flows and thus a blue burning of the flame essentially without mechanical flow-guiding elements in the combustion chamber.
Alternativ oder ergänzend hierzu wird die vorstehend genannte Aufgabe bei einem Brenner der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Brennergehäuse Alternatively or in addition to this, the above-mentioned object is achieved according to the invention in a burner of the type described in the introduction in that in the burner housing
Öffnungen vorgesehen sind, durch welche eine kalte Verbrennungsgase führende äußere Rezirkulationsströmung in die Openings are provided through which an external recirculation flow leading to cold combustion gases into the
Brennkammer eintritt, daß die äußere Rezirkulationsströmung nahe des Trennelements in die Brennkammer eintritt und so groß ist, daß eine Flammenwurzel der blaubrennenden Flamme einen Abstand von mindestens 1 cm von der Düse aufweist, und daß sich zwischen der Düse und der Flammenwurzel ein nicht-brennender Teil des Brennstoffstrahls unter Zumischung von Brennluft kegelförmig ausbreitet. Combustion chamber occurs that the external recirculation flow enters the combustion chamber near the separating element and is so large that a flame root of the blue-burning flame is at least 1 cm away from the nozzle and that there is a non-burning part between the nozzle and the flame root of the fuel jet spreads conically with the addition of combustion air.
Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung ist insbesondere darin zu sehen, daß die äußere Rezirkulationsströmung, die gemäß dem Stand der Technik lediglich dazu eingesetzt wurde, den Gehalt an schädlichen Verbrennungsgasen, insbesondere Stickoxiden, zu reduzieren, nunmehr erfindungsgemäß dazu eingesetzt wird, die Flammenwurzel in ausreichend großem Abstand von der Düse zu positionieren, nämlich dadurch, daß über die äußere Rezirkulationsströmung in ausreichendem Maße zusätzliches, im wesentlichen nicht oder nur in geringem Maße oxidierendes Gas in die Brennkammer eingeführt wird, somit den Massenstrom durch die Brennkammer erhöht und damit den notwendigen Abstand zwischen der Flammenwurzel und der Düse herbeiführt, der erforderlich ist, um einen ausreichend langen nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls zu erhalten, der erforderlich ist, um ein vollständiges Verdampfen der Tröpfchen zu erreichen. The advantage of this solution according to the invention can be seen in particular in the fact that the external recirculation flow, which was only used according to the prior art, in particular the content of harmful combustion gases To reduce nitrogen oxides, is now used according to the invention to position the flame root at a sufficiently large distance from the nozzle, namely in that additional, essentially non-oxidizing or only slightly oxidizing gas is introduced into the combustion chamber to a sufficient extent via the external recirculation flow is thus increased the mass flow through the combustion chamber and thus brings about the necessary distance between the flame root and the nozzle which is required to obtain a sufficiently long non-burning part of the fuel jet which is required to achieve a complete evaporation of the droplets.
Insbesondere wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch die ausreichende Länge des nichtbrennenden Teils des Brennstoffstrahls die Möglichkeit geschaffen, die heißen Gase aus der inneren Rezirkulationsströmung dem nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls zuzumischen und damit wiederum die Möglichkeit, die Öltröpfchen im Brennstoffstrahl mit Sicherheit bis zur Flammenwurzel zu verdampfen, so daß letztlich eine stabile blaubrennende Flamme entsteht, die in hohem Maße unempfindlich gegen kleinere Änderungen in den Einstellparametern ist. In particular, in this exemplary embodiment the sufficient length of the non-burning part of the fuel jet creates the possibility of mixing the hot gases from the internal recirculation flow into the non-burning part of the fuel jet and thus in turn the possibility of reliably evaporating the oil droplets in the fuel jet down to the flame root that ultimately a stable blue-burning flame is created, which is highly insensitive to small changes in the setting parameters.
Alternativ oder ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Lösungen wird die vorstehend genannte Aufgabe bei einem As an alternative or in addition to the solutions described above, the above-mentioned object is achieved with a
Brenner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Brennergehäuse Öffnungen vorgesehen sind, durch welche eine äußere, kalte Verbrennungsgase führende Rezirkulationsströmung in die Brennkammer eintritt, daß die äußere Rezirkulationsströmung nahe des Trennelements in die Brennkammer eintritt und daß diese eine innere Rezirkulationsströmung gegenüber dem Trennelement abschirmt, welche sich als in der Brennkammer von der blaubrennenden Flamme zum nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls zurückverlaufende Strömung ausbildet. Burner of the type mentioned in the invention solved in that openings are provided in the burner housing, through which an external, cold combustion gas carrying recirculation flow enters the combustion chamber, the external recirculation flow near the separating element enters the combustion chamber and this shields an internal recirculation flow against the separating element, which as in the combustion chamber from the blue-burning flame to the non-burning part of the Forms backward flow of fuel jet.
Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung wird die üblicherweise zur Reduktion der Schadstoffe, insbesondere der Stickoxide, eingesetzte äußere Rezirkulationsströmung erfindungsgemäß dazu eingesetzt, die heißen Verbrennungsgase der inneren Rezirkulationsströmung gegenüber dem kalten Trennelement abzuschirmen und somit eine zu starke Abkühlung dieser heißen Verbrennungsgase durch das kalte Trennelement zu verhindern. Vielmehr werden diese heißen Verbrennungsgase im wesentlichen ohne oder mit nur geringer Abkühlung dem Brennstoffstrahl zugeführt, um durch den Wärmeeintrag ein möglichst optimales Verdampfen der Öltröpfchen zu gewährleisten. In this solution according to the invention, the outer recirculation flow which is usually used to reduce the pollutants, in particular the nitrogen oxides, is used according to the invention to shield the hot combustion gases of the inner recirculation flow from the cold separating element and thus to prevent excessive cooling of these hot combustion gases by the cold separating element. Rather, these hot combustion gases are supplied to the fuel jet essentially with little or no cooling in order to ensure that the oil droplets evaporate as optimally as possible through the heat input.
Die erfindungsgemäße Lösung hat außerdem im Zusammenhang mit der Verwendung einer äußeren Rezirkulationsströmung den großen Vorteil, daß aufgrund der fehlenden mechanischen The solution according to the invention also has the great advantage in connection with the use of an external recirculation flow that due to the lack of mechanical
Strömungsleitelemente im Brennraum, insbesondere aufgrund des fehlenden Mischrohrs, keine Probleme hinsichtlich des Schadstoffemission beim Start des Brenners auftreten, die dazu führen, daß die äußere Rezirkulation variierend eingestellt werden muß. Vielmehr bietet die erfindungsgemäße Lösung den großen Vorteil, daß bereits beim Start des Flow control elements in the combustion chamber, in particular due to the lack of a mixing tube, no problems with regard to pollutant emissions occur when the burner is started, which lead to the external recirculation varying must be set. Rather, the solution according to the invention has the great advantage that already at the start of the
Brenners eine optimale Schadstoffarme Verbrennung erfolgt, so daß die aufwendige Regulierung der äußeren Rezirkulation, wie beispielsweise in der DE-PS 39 06 854 beschrieben, zwar noch durchgeführt werden kann, jedoch aufgrund der erhältlichen guten Schadstoffwerte ohne diese Regulierung nicht An optimal low-pollutant combustion takes place so that the complex regulation of the external recirculation, as described, for example, in DE-PS 39 06 854, can still be carried out, but not because of the available good pollutant values without this regulation
erforderlich ist. is required.
Hinsichtlich des Verlaufs der inneren Rezirkulationsströmung in der Brennkammer wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die innere Rezirkulationsströmung von der Flamme ausgehend auf einer Innenseite des Flammrohrs in Richtung des Trennelementes strömt. In dieser Lage läßt sich die innere Rezirkulationsströmung durch den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom der Brennluft besonders einfach und nach-haltig stabilisieren. No details have so far been given regarding the course of the internal recirculation flow in the combustion chamber. An advantageous exemplary embodiment provides that the inner recirculation flow flows from the flame on an inside of the flame tube in the direction of the separating element. In this position, the internal recirculation flow can be stabilized particularly simply and sustainably by the recirculation-stabilizing partial flow of the combustion air.
Bei einem besonders zweckmäßigen Ausführungsbeispiel mit innerer Rezirkulationsströmung ist die innere Rezirkulationsströmung gelbbrennend. In a particularly expedient embodiment with an inner recirculation flow, the inner recirculation flow is yellow-burning.
Eine besonders vorteilhafte Wirkung der inneren Rezirkulationsströmung, insbesondere hinsichtlich des Wärmeübertrags auf den Brennstoffstrahl zur Verdampfung der Öltröpfchen läßt sich dann erreichen, wenn die innere Rezirkulationsströmung durch den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom A particularly advantageous effect of the inner recirculation flow, in particular with regard to the heat transfer to the fuel jet for the evaporation of the oil droplets, can be achieved if the inner recirculation flow through the partial flow which stabilizes the recirculation
hindurchtritt. Hinsichtlich der Richtung, mit welcher der rezirkulations-stabilisierende Teilstrom in die Brennkammer eintritt wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. Beispielsweise könnte der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom parallel zum Kegelmantel des Brennstoffstrahls gerichtet sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Brennstoffstrahls in die Brennkammer eintritt. passes through. With regard to the direction in which the recirculation-stabilizing partial flow enters the combustion chamber, no further details have been given in connection with the previous explanation of the exemplary embodiments. For example, the recirculation-stabilizing partial flow could be directed parallel to the cone jacket of the fuel jet. However, it is particularly advantageous if the recirculation-stabilizing partial flow enters the combustion chamber essentially parallel to the direction of flow of the fuel jet.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Teilströme unabhängig von der eingestellten Luftmenge an jeweils demselben Ort in die Brennkammer eintreten. It is particularly advantageous if the partial flows enter the combustion chamber at the same location, regardless of the amount of air set.
Durch die lokale Festlegung des Eintritts der Teilströme in die Brennkammer läßt sich die Stabilisierung der Rezirkulationsströmung bei jeder Einstellung von Brennstoffmenge und Luftmenge besonders vorteilhaft mit einfachsten Mitteln erreichen. By locally determining the entry of the partial flows into the combustion chamber, the stabilization of the recirculation flow can be achieved particularly advantageously with the simplest means with each setting of the fuel quantity and air quantity.
Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung einzelner Ausführungsbeispiele wurde nicht darauf eingegangen, über welche Teilströme die Luftmenge eingestellt wird. In connection with the previous explanation of individual exemplary embodiments, no mention was made of the partial flows via which the air volume is set.
Aus der Verbrennungsrechnung wäre es rein theoretisch möglich, über den brennstoffstrahlnahen Teilstrom oder über den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom oder über beide die Luftmenge einstellbar zu machen. Aus Gründen der Einfachheit und einer strömungsgünstigen Lösung ist es jedoch vorteilhaft, wenn zur Einstellung der Luftmenge nur einer der Teilströme zur Anpassung an die From the combustion calculation, it would be theoretically possible to make the amount of air adjustable via the partial flow close to the fuel jet or via the partial flow which stabilizes the recirculation or via both. For reasons of simplicity and a streamlined solution, however, it is advantageous if only one of the partial flows to adjust to the air volume to adjust
Brennstoffmenge einstellbar ist. The amount of fuel is adjustable.
Zur Stabilisierung der Rezirkulationsströmungen bei jeder Einstellung von Luftmenge und Brennstoffmenge hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom hinsichtlich der Luftmenge einstellbar ist. Über die Einstellbarkeit des rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms läßt sich insbesondere eine vorteilhafte Stabilisierung der Rezirkulationsströmung bei jeder Brennerleistung erreichen, da dieser Teilstrom direkt auf die Ausbildung der Rezirkulationsströmungen einwirkt und somit eine Einstellung desselben so vornehmbar ist, daß direkt die Rezirkulationsströmung aufgrund des lokalen Eintritts dieses Teilstroms in die Brennkammer stabilisierbar ist. To stabilize the recirculation flows with each setting of the air quantity and fuel quantity, it has proven to be particularly expedient if the recirculation-stabilizing partial flow can be adjusted with regard to the air quantity. The adjustability of the recirculation-stabilizing partial flow can be used in particular to achieve an advantageous stabilization of the recirculation flow at any burner output, since this partial flow acts directly on the formation of the recirculation flows and thus an adjustment of the same can be carried out in such a way that the recirculation flow due to the local entry of this partial flow into the Combustion chamber can be stabilized.
Vorzugsweise tritt der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom in Form eines in Umfangsrichtung unterbrochenen Ringstroms um deren Brennstoffstrahl in die Brennkammer ein, wodurch die Stabilisierung der Rezirkulationsströmung noch weiter verbessert wird, da an den Stellen der Unterbrechung eine "Durchströmung" des Ringstroms in radialer Richtung in einfacher Weise möglich ist, während zwischen den Unterbrechungen stabilisierende Wirbel erzeugt werden. Da bei maximaler Brennstoffmenge eine maximale Gasgeschwindigkeit in der Flamme auftritt, ist es ferner besonders vorteilhaft, wenn die Luftmenge im rezirkulationsstabilisieren-den Teilstrom bei maximaler Brennstoffmenge maximal und bei minimaler Brennstoffmenge minimal ist, so daß die Luftmenge des rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms bei maximaler Brennstoffmenge und somit größter Gasgeschwindigkeit der Flamme ebenfalls eine ausreichende Rezirkulationsströmung für ein Blaubrennen der Flamme in der Brennkammer aufrechterhält. The recirculation-stabilizing partial flow preferably enters the combustion chamber in the form of a ring flow interrupted in the circumferential direction around its fuel jet, as a result of which the stabilization of the recirculation flow is further improved, since "flow" through the ring flow in the radial direction is possible in a simple manner at the points of the interruption while stabilizing vortices are created between breaks. Since a maximum gas velocity occurs in the flame at maximum fuel quantity, it is also particularly advantageous if the air quantity in the recirculation-stabilizing partial flow is maximal at maximum fuel quantity and minimal with minimum fuel quantity, so that the air quantity of the recirculation-stabilizing partial flow is at maximum fuel quantity and thus largest Gas velocity of the flame also maintains sufficient recirculation flow for the flame to burn blue in the combustion chamber.
Hinsichtlich der Einstellbarkeit der Rezirkulationsströmung hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Luftmenge im brennstoffstrahlnahen Teilstrom bei allen Einstellungen der Brennstoffmenge konstant ist, so daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom stets eine Grundversorgung des Brennstoffstrahls mit Luft sicherstellt. Im Extremfall ist die Luftmenge im brennstoffstrahlnahen Teilstrom so dimensioniert, daß bei maximaler Brennstoffmenge die Luftmenge im rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom maximal ist und bei minimaler Brennstoffmenge der Brennluftstrom lediglich durch den brennstoffstrahlnahen Teilstrom gebildet wird. With regard to the adjustability of the recirculation flow, it has also proven to be advantageous if the amount of air in the sub-stream close to the fuel jet is constant at all settings of the amount of fuel, so that the sub-stream close to the fuel jet always ensures a basic supply of the fuel jet with air. In an extreme case, the amount of air in the partial stream near the fuel jet is dimensioned such that the maximum amount of fuel in the partial flow of the recirculation-stabilizing stream is maximum and with a minimum amount of fuel, the combustion air flow is formed only by the partial stream near the fuel jet.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brenners ist vorgesehen, daß die Luftmenge im brennstoffstrahlnahen Teilstrom zwischen ungefähr dem 0,6-fachen und ungefähr dem 0,2-fachen der Luftmenge des maximalen rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms liegt, wobei dies insbesondere bei einem Brenner vorgesehen ist, dessen In an advantageous embodiment of the burner according to the invention it is provided that the amount of air in the sub-stream near the fuel jet is between about 0.6 times and about 0.2 times the amount of air of the maximum recirculation-stabilizing sub-stream, this being provided in particular for a burner whose
Brenner-Leistung um einen Faktor fünf variierbar ist. Hinsichtlich der Art der Ausbildung des Brennstoffstrahls wurden bei der Erläuterung der bisherigen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein besonders einfaches und wirkungsvoll arbeitendes Ausführungsbeispiel vor, daß der Brennstoffstrahl einen von einer einfach zusammenhängenden Düsenöffnung ausgehenden Spitzkegel, insbesondere im wesentlichen einen Vollkegel, bildet, in welchem eine möglichst homogene Verteilung möglichst homogener Tröpfchen des Öls vorliegt. Burner output can be varied by a factor of five. With regard to the type of design of the fuel jet, no further details were given in the explanation of the previous exemplary embodiments. For example, a particularly simple and effective working embodiment provides that the fuel jet forms a pointed cone starting from a simply connected nozzle opening, in particular essentially a full cone, in which the most homogeneous possible droplets of the oil are distributed.
Hinsichtlich der Ausrichtung des brennstoffstrahlnahen Teilstroms beim Eintritt in die Brennkammer wurden ebenfalls noch keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der brennstoffnahe Teilstrom im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des With regard to the orientation of the partial stream close to the fuel jet when entering the combustion chamber, no further details have also been given. An advantageous exemplary embodiment provides that the fuel-near partial flow is essentially parallel to the flow direction of the
Brennstoffstrahls in die Brennkammer eintritt. Fuel jet enters the combustion chamber.
Vorzugsweise tritt der brennstoffstrahlnahe Teilstrom dabei den Brennstoffstrahl umströmend in die Brennkammer ein, um eine gute Vermischung dieses Teils der Brennluft mit dem Brennstoffstrahl in der Brennkammer zu ermöglichen. Preferably, the partial stream near the fuel jet enters the fuel chamber flowing around the fuel jet in order to enable this part of the combustion air to be mixed well with the fuel jet in the combustion chamber.
Besonders vorteilhaft läßt sich dies dann erreichen, wenn der brennstoffstrahlnahe Teilstrom und der Brennstoffstrahl durch dieselbe zentrale Einströmöffnung im Trennelement in die Brennkammer eintreten. Hinsichtlich des Orts der Zufuhr des brennstoffstrahlnahen Teilstroms in die Brennkammer wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom im Bereich eines Umfangs des Düsenkopfs der Düse in die Brennkammer einströmt. This can be achieved particularly advantageously if the partial flow near the fuel jet and the fuel jet enter the combustion chamber through the same central inflow opening in the separating element. No details have so far been given regarding the location of the feed of the partial stream close to the fuel jet into the combustion chamber. An advantageous exemplary embodiment provides that the partial flow near the fuel jet flows into the combustion chamber in the region of a circumference of the nozzle head of the nozzle.
Noch vorteilhafter ist es jedoch, insbesondere aufgrund der räumlichen Gegebenheiten im Bereich der Düse, wenn der brennstoffstrahlnahe Teilstrom entlang eines definierten Außenprofils des Düsenkopfs strömt und somit in unmittelbarer Nähe des Brennstoffstrahls in die Brennkammer eintritt. However, it is even more advantageous, particularly due to the spatial conditions in the area of the nozzle, if the partial stream near the fuel jet flows along a defined outer profile of the nozzle head and thus enters the combustion chamber in the immediate vicinity of the fuel jet.
Im einfachsten Fall läßt sich der für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom erforderliche Querschnitt dadurch zur Verfügung stellen, daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom durch einen Durchlaß zwischen dem Düsenkopf und einem Rand einer für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom vorgesehenen Einströmöffnung in die Brennkammer strömt, so daß die Größe des Durchlasses den Strömungsquerschnitt für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom festlegt. In the simplest case, the cross section required for the partial flow near the fuel jet can be made available by the partial flow near the fuel jet flowing into the combustion chamber through a passage between the nozzle head and an edge of an inflow opening provided for the partial flow near the fuel jet, so that the size of the passage has the flow cross section for the partial stream close to the fuel jet.
Eine besonders vorteilhafte Durchmischung des brennstoffstrahlnahen Teilstroms und des Brennstoffs in der Brennkammer ergibt sich dann, wenn die Einströmöffnung für den A particularly advantageous mixing of the partial flow close to the fuel jet and the fuel in the combustion chamber results when the inflow opening for the
brennstoffstrahlnahen Teilstrom Turbulenzen erzeugend ausgebildet ist. Im einfachsten Fall ist hierzu vorgesehen, daß die Einströmöffnung mit einer Wirbelkante oder einer Wirbelschneide versehen ist. is designed to generate turbulence near the fuel jet. In the simplest case, it is provided that the inflow opening is provided with a swirl edge or a swirl cutting edge.
Hinsichtlich des Aufbaus des Brennergehäuses wurden im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen keine detaillierten Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß das Brennergehäuse eine Vorkammer umfaßt, in welchem die Düse angeordnet ist und welche durch das Trennelement von der Brennkammer getrennt ist. Ein derartiger Aufbau des Brennergehäuses hat den Vorteil einer großen Einfachheit und hoher konstruktiver Flexibilität. With regard to the construction of the burner housing, no detailed information has been given in connection with the previous exemplary embodiments. An advantageous exemplary embodiment provides that the burner housing comprises a prechamber in which the nozzle is arranged and which is separated from the combustion chamber by the separating element. Such a construction of the burner housing has the advantage of great simplicity and high structural flexibility.
Im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen wurde nicht näher darauf eingegangen, wie der Brennluftström in die Brennkammer geführt ist. In connection with the previous exemplary embodiments, it was not discussed in detail how the combustion air flow is led into the combustion chamber.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der gesamte Brennluftstrom durch die Vorkammer hindurchgeführt ist, da dies einen besonders konstruktiv einfachen Aufbau des Brenners gewährleistet. It is particularly advantageous if the entire combustion air flow is passed through the prechamber, since this ensures that the burner has a particularly simple construction.
Hierzu ist ebenfalls aus Gründen der konstruktiven Einfachheit vorzugsweise vorgesehen, daß der Brennluftstrom durch das Trennelement hindurch in die Brennkammer eintritt. For reasons of structural simplicity, it is also preferably provided that the combustion air flow enters the combustion chamber through the separating element.
Hinsichtlich der Führung der Brennluft durch das Trennelement ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß das Trennelement eine der Düse zugewandte Einströmöffnung für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom aufweist. Darüber hinaus ist zweckmäßigerweise vorgesehen, insbesondere um den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom an dem gewünschten Ort in die Brennkammer eintreten zu lassen, daß das Trennelement relativ zu der Einströmöffnung für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom mindestens eine radial außenliegende Öffnung für den rezirkulationsstabilisierenden With regard to the routing of the combustion air through the separating element, it is expediently provided that the separating element has an inflow opening facing the nozzle for the partial flow close to the fuel jet. In addition, it is expediently provided, in particular in order to allow the recirculation-stabilizing partial flow to enter the combustion chamber at the desired location, that the separating element has at least one radially external opening for the recirculation-stabilizing component relative to the inflow opening for the partial flow near the fuel jet
Teilstrom aufweist. Has partial flow.
Hinsichtlich der Ausbildung der Brennkammer wurden im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Brennkammer von einem Flammrohr des Brenners umschlossen ist, so daß dieses Flammrohr des Brenners eine definierte geometrische Umgebung der Brennkammer und somit insbesondere eine definierte Ausbildung der Rezirkulationsströmungen zuläßt. With regard to the design of the combustion chamber, no further details have likewise been given in connection with the previous exemplary embodiments. An advantageous exemplary embodiment provides that the combustion chamber is enclosed by a flame tube of the burner, so that this flame tube of the burner permits a defined geometrical environment of the combustion chamber and thus in particular a defined configuration of the recirculation flows.
Dieses Flammrohr ist zur Absenkung der Stickoxidemission vorzugsweise mit Öffnungen zur Ausbildung der äußeren Rezirkulationsströmung versehen. To reduce the nitrogen oxide emission, this flame tube is preferably provided with openings for forming the external recirculation flow.
Hinsichtlich der Ausbildung der Brennkammer selbst wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Brennkammer sich ausgehend von einer Ebene erstreckt, welche nahe der Düsenöffnung liegt. Eine derartige Ausbildung der Brennkammer erlaubt eine optimale Führung der einzelnen Rezirkulationsströmungen, insbesondere der inneren und der äußeren Rezirkulationsströmung zu dem nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls. With regard to the design of the combustion chamber itself, no further details have been given in connection with the previous description of the individual exemplary embodiments. One advantageous exemplary embodiment provides that the combustion chamber extends from a plane which is close to the nozzle opening. Such training the Combustion chamber allows the individual recirculation flows, in particular the inner and the outer recirculation flow, to be optimally guided to the non-burning part of the fuel jet.
Eine besonders einfache und effiziente Ausbildung der Brennkammer sieht vor, daß diese zwischen dem Trennelement und dem Bereich der Flammenwurzel einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist. Dies ergibt den Vorteil, daß ausreichend Raum zur Führung und Ausbildung der Rezirkulations-strömungen, insbesondere der inneren Rezirkulationsströmung zur Verfügung steht. A particularly simple and efficient design of the combustion chamber provides that it has an essentially constant cross section between the separating element and the area of the flame root. This has the advantage that there is sufficient space for guiding and forming the recirculation flows, in particular the inner recirculation flow.
Hinsichtlich des Trennelements wurden keine spezifischen Angaben gemacht. Beispielsweise könnte das Trennelement gemäß der EP 0 430 011 ausgebildet sein. Konstruktiv besonders einfach ist es jedoch wenn das Trennelement eine Blende ist. No specific information was given regarding the separating element. For example, the separating element could be designed according to EP 0 430 011. However, it is structurally particularly simple if the separating element is an aperture.
Auch die Blende könnte ihrerseits noch gewölbt ausgebildet sein, wie folgt. Wie beispielsweise aus der DE-OS 40 09 222 bekannt. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Blende sich in einer Ebene erstreckt, da eine derartige Form der Blende auch eine optimale Führung der Rezirkulationsströmungen zum nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls im Bereich der Blende erlaubt. Besonders günstig ist es, wenn die Brennkammer einen sich vom nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls durchsetzten und sich um diesen herumerstreckenden Rezirkulationsraum aufweist, welcher optimale Möglichkeiten zur Zuführung der einzelnen Rezirkulationsströmungen zum nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls bietet. The aperture in turn could also be curved, as follows. As known for example from DE-OS 40 09 222. However, it is particularly advantageous if the orifice extends in one plane, since such a shape of the orifice also allows optimal guidance of the recirculation flows to the non-burning part of the fuel jet in the area of the orifice. It is particularly favorable if the combustion chamber has a non-burning part of the fuel jet and a recirculation space extending around it, which offers optimal possibilities for supplying the individual recirculation flows to the non-burning part of the fuel jet.
Zweckmäßigerweise ist dabei der Rezirkulationsraum so ausgebildet, daß er sich mindestens bis zur Flammenwurzel erstreckt, um ausreichend Raum für die innere Rezirkulations-strömung zu schaffen. The recirculation space is expediently designed such that it extends at least to the flame root in order to create sufficient space for the internal recirculation flow.
Um nun die Rezirkulationsströmungen besonders optimal stabilisieren zu können ist vorgesehen, daß der rezirkulations-stabilisierende Teilstrom in den Rezirkulationsraum eintritt. In order to be able to stabilize the recirculation flows particularly optimally, it is provided that the recirculation-stabilizing partial flow enters the recirculation space.
Vorzugsweise ist der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom so ausgebildet, daß er symmetrisch zu einer Achse der Brennkammer und somit zu einer Achse des Rezirkulationsraums in diesen eintritt. The recirculation-stabilizing partial flow is preferably designed such that it enters the combustion chamber symmetrically to an axis of the combustion chamber and thus to an axis of the recirculation space.
Vorzugsweise ist der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom so ausgebildet, daß er in Form eines auf einem Zylinder liegenden Strombildes in die Brennkammer eintritt. Diese Form des rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms ermöglicht eine besonders optimale Stabilisierung der inneren Rezirkulations-strömung. Insbesondere ist dabei der Zylinder als Kreiszylinder ausgebildet, welcher durch einen mittig desselben liegenden Teilkreis festgelegt ist. The recirculation-stabilizing partial flow is preferably designed such that it enters the combustion chamber in the form of a current pattern lying on a cylinder. This form of the recirculation-stabilizing partial flow enables a particularly optimal stabilization of the internal recirculation flow. In particular, the cylinder is designed as a circular cylinder which is defined by a partial circle lying in the center thereof.
Hinsichtlich des Strombildes wurden keine näheren Ausführungen gemacht. Beispielsweise wäre es möglich, das Strombild als einheitliche geschlossene Ringströmung in Form des With regard to the current pattern, no further details have been given. For example, it would be possible to use the current pattern as a uniform closed ring flow in the form of the
Zylinders auszuführen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Strombild aus parallelen Einzelteilströmen zusammengesetzt ist, da diese Einzelteilströme die Möglichkeit schaffen, in besonders vorteilhafter Weise die Rezirkulationsströmungen durch den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom im Bereich des nichtbrennenden Teils des Brennstoffstrahls hindurchtreten zu lassen. Cylinder. However, it is particularly advantageous if the flow pattern is composed of parallel individual part streams, since these individual part streams make it possible to let the recirculation flows pass through the recirculation-stabilizing partial stream in the region of the non-burning part of the fuel jet in a particularly advantageous manner.
Dies ist besonders vorteilhaft dann möglich, wenn die Einzelteilströme in konstantem Winkelabstand zueinander angeordnet sind, um definierte Zwischenräume zwischen den einzelnen Einzelteilströmen zu schaffen, durch welche die Rezirkulations-strömungen hindurchtreten können. This is particularly advantageously possible if the component streams are arranged at a constant angular distance from one another in order to create defined spaces between the individual component streams through which the recirculation flows can pass.
Hinsichtlich der Dimensionierung der Einzelteilströme im Verhältnis zu den Winkelabständen zwischen denselben hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Verhältnis des Winkelabstandes zwischen zwei Einzelteilströmen zur Winkel-breite des Eintrittsquerschnitts jedes Einzelteilstroms zwischen ungefähr 10 und ungefähr 0,1 liegt. Vorteilhafter ist es, wenn dieses Verhältnis zwischen ungefähr 3 und ungefähr 0,1, besser zwischen ungefähr 2 und ungefähr, 0,1, noch besser zwischen ungefähr 1 und ungefähr 0,1, liegt und besonders optimal hat es sich erwiesen, wenn dieses Verhältnis im Bereich von ungefähr 1,5 bis ungefähr 0,3 liegt. With regard to the dimensioning of the component streams in relation to the angular spacing between them, it has proven to be particularly advantageous if the ratio of the angular spacing between two component streams to the angular width of the inlet cross section of each component stream is between approximately 10 and approximately 0.1. It is more advantageous if this ratio is between approximately 3 and approximately 0.1, better between approximately 2 and approximately, 0.1, still better between approximately 1 and approximately 0.1, and it has proven particularly optimal if this ratio is in the range of about 1.5 to about 0.3.
Ferner wurden bislang auch keine näheren Angaben zu der Furthermore, no further details on the
Dimensionierung des Rezirkulationsraums gemacht. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß der Kreisringbereich einen Teilkreisdurchmesser aufweist, welcher in einem Bereich von ungefähr 0,2 bis ungefähr 0,7 eines Außendurchmessers der Brennkammer oder des Rezirkulationsraums liegt Dimensioning of the recirculation space made. It is preferably provided that the circular ring region has a pitch circle diameter which lies in a range from approximately 0.2 to approximately 0.7 an outer diameter of the combustion chamber or the recirculation space
Eine besonders optimale Wirkung des rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms ist dann erzielbar, wenn der Rezirkulationsraum, einen beispielsweise dem Innendurchmesser des Flammrohrs entsprechenden Außendurchmesser aufweist, welcher ungefähr 1,5- bis 3 mal größer ist als der Durchmesser des Teilkreises des Kreiszylinders. A particularly optimal effect of the recirculation-stabilizing partial flow can be achieved if the recirculation space has an outer diameter, for example corresponding to the inner diameter of the flame tube, which is approximately 1.5 to 3 times larger than the diameter of the partial circle of the circular cylinder.
Noch vorteilhafter ist es, wenn der Rezirkulationsraum einen Außendurchmesser aufweist, welcher ungefähr 1,8 bis ungefähr 2,6 mal, noch besser ungefähr 2 bis ungefähr 2,5 mal, größer ist als der Durchmesser des Teilkreises des Kreiszylinders. Besonders optimale Ergebnisse haben sich ergeben, wenn der Außendurchmesser des Rezirkulationsraums ungefähr 2,4 ± 10% mal so groß, noch optimaler ungefähr 2,5 mal, so groß ist wie der Teilkreisdurchmesser. Um insbesondere die Flamme optimal zu stabilisieren, und zu verhindern, daß die Flamme räumlich flackert, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn sich an den Rezirkulationsraum ein Flammraum anschließt. It is even more advantageous if the recirculation space has an outer diameter which is approximately 1.8 to approximately 2.6 times, more preferably approximately 2 to approximately 2.5 times, larger than the diameter of the pitch circle of the circular cylinder. Particularly optimal results have been obtained if the outer diameter of the recirculation space is approximately 2.4 ± 10% as large, more optimally approximately 2.5 times as large as the pitch circle diameter. In order in particular to optimally stabilize the flame and to prevent the flame from flickering spatially, it has proven to be particularly expedient if a flame space is connected to the recirculation space.
Dieser Flammraum kann bei großen Leistungen denselben Innendurchmesser aufweisen wie der Rezirkulationsraum, insbesondere bei kleinen Leistungen hat es sich jedoch hinsichtlich der räumlichen Stabilisierung als vorteilhaft erwiesen, wenn der Flammraum einen Durchmesser aufweist, welcher maximal gleich groß oder kleiner als der Rezirkulationsraum ist. This flame chamber can have the same inner diameter as the recirculation chamber for large outputs, but it has proven advantageous in terms of spatial stabilization, in particular for small outputs, if the flame chamber has a diameter which is at most the same size or smaller than the recirculation chamber.
Besonders bevorzugte Werte ergeben sich, wenn der Durchmesser des Flammraums im Bereich des ungefähr 0,6- bis 0,9-fachen des Durchmessers des Rezirkulationsraums liegt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Innendurchmesser des Flammraums im Bereich des ungefähr 0,8-fachen des Innendurchmessers des Rezirkulationsraums liegt. Particularly preferred values result when the diameter of the flame space is in the range of approximately 0.6 to 0.9 times the diameter of the recirculation space. It is particularly advantageous if the inner diameter of the flame space is in the range of approximately 0.8 times the inner diameter of the recirculation space.
Hinsichtlich der Ausdehnung der Brennkammer wurden ebenfalls keine definierten Angaben gemacht. Ebenfalls um die Flamme möglichst stabil zu halten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Flamme eine in der Brennkammer liegende Flammenwurzel aufweist. With regard to the expansion of the combustion chamber, no defined information was given either. Also in order to keep the flame as stable as possible, it has proven to be advantageous if the flame has a flame root located in the combustion chamber.
Hinsichtlich der Einleitung der äußeren Rezirkulationsströmung in die Brennkammer wurden bislang keine detaillierten Angaben gemacht. So könnte beispielsweise die Einleitung der äußeren Rezirkulationsströmung in die Brennkammer entsprechend der EP 0 430 011 erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die äußere Rezirkulations-strömung getrennt von dem Brennluftstrom in die Brennkammer eintritt. No detailed information has so far been given regarding the introduction of the external recirculation flow into the combustion chamber. For example the external recirculation flow is introduced into the combustion chamber in accordance with EP 0 430 011. However, it is particularly advantageous if the external recirculation flow enters the combustion chamber separately from the combustion air flow.
Dieses Ausführungsbeispiel hat den großen Vorteil, daß sich die äußere Rezirkulationsströmung hierbei einerseits definiert führen und andererseits hinsichtlich des Massenstroms ebenfalls definiert einstellen läßt, was für die erfindungsgemäßen Aspekte, insbesondere die Führung der äußeren Rezirkulationsströmung zur Abschirmung der inneren Rezirkulationsströmung vom Trennelement und die Dimensionierung des This exemplary embodiment has the great advantage that the outer recirculation flow can be guided in a defined manner on the one hand and also defined in terms of the mass flow on the other hand, which is important for the aspects according to the invention, in particular the guidance of the outer recirculation flow to shield the inner recirculation flow from the separating element and the dimensioning of the
Massenstroms zum Erreichen eines ausreichend langen nichtbrennenden Teils des Brennstoffstrahls von Bedeutung ist. Damit ist auch das Volumen für die innere Rezirkulations-strömung festgelegt. Mass flow is important for reaching a sufficiently long non-burning part of the fuel jet. This also defines the volume for the internal recirculation flow.
Mit besonders einfachen Mitteln läßt sich dies konstruktiv dann erreichen, wenn die äußere Rezirkulationsströmung durch Rezirkulationsöffnungen im Flammrohr direkt in die Brennkammer eintritt. This can be achieved constructively with particularly simple means if the outer recirculation flow enters the combustion chamber directly through recirculation openings in the flame tube.
Hinsichtlich der Dimensionierung der äußeren Rezirkulations-strömung wurden bislang noch keine quantitativen Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß eine Fläche der für den Eintritt des Brennluftstroms in die Brennkammer vorgesehenen Öffnungen maximal ungefähr der Fläche der im Flammrohr vorgesehenen Rezirkulationsöffnungen für die äußere Rezirkulationsströmung entspricht. Mit dieser Dimensionierung ist ein ausreichend großer Massenstrom in der Rezirkulationsströmung gewährleistet, um einen ausreichend langgestreckten Teil des nicht-brennenden Brennstoffstrahls in der Brennkammer zu erhalten. With regard to the dimensioning of the external recirculation flow, no quantitative information has yet been given. An advantageous exemplary embodiment provides that a maximum area of the openings provided for the entry of the combustion air flow into the combustion chamber corresponds approximately to the area of the recirculation openings provided in the flame tube for the external recirculation flow. With this dimensioning, a sufficiently large mass flow is guaranteed in the recirculation flow in order to obtain a sufficiently elongated part of the non-burning fuel jet in the combustion chamber.
Ferner ist es möglich in dem Flammrohr ein Strömungsstabilisierungselement anzuordnen, welches sich von der Blende in Richtung eines Fußbereichs der Flamme bis maximal ungefähr über ein Viertel des Abstands zwischen der Blende und der Flamme erstreckt. Dieses Strömungsstabilisierungselement hat nichts zu tun mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Mischrohr, da das bekannte Mischrohr nur die Ausbildung einer einzigen Rezirkulationsströmung zuläßt, während das erfindungsgemäße Strömungsstabilisierungselement ebenfalls so ausgebildet ist, daß es die Ausbildung mehrerer durch den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom definierbarer Rezirkulationsströmungen zuläßt, insbesondere die Ausbildung der für die jeweiligen Brennstoffmengen und Luftmengen erforderlichen Rezirkulationsströmungen. Furthermore, it is possible to arrange a flow stabilization element in the flame tube, which element extends from the diaphragm in the direction of a foot region of the flame to a maximum of approximately a quarter of the distance between the diaphragm and the flame. This flow stabilization element has nothing to do with the mixing tube known from the prior art, since the known mixing tube only permits the formation of a single recirculation flow, while the flow stabilization element according to the invention is also designed such that it permits the formation of several recirculation flows that can be defined by the recirculation-stabilizing partial flow, in particular the formation of the recirculation flows required for the respective fuel quantities and air quantities.
Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn das Strömungsstabilisierungselement sich maximal über ungefähr ein Sechstel des Abstands zwischen der Blende und dem Fußbereich der Flamme erstreckt. Die vorstehend erläuterten Strömungsstabilisierungselemente sind jedoch für die ausreichende Stabilisierung von Rezirkulationsströmungen nicht zwingend notwendig und schaffen stets die Gefahr von Rußablagerungen im Brenner. For this reason, it is particularly advantageous if the flow stabilizing element extends at most over approximately one sixth of the distance between the diaphragm and the foot region of the flame. However, the flow stabilization elements explained above are not absolutely necessary for the sufficient stabilization of recirculation flows and always create the risk of soot deposits in the burner.
Insbesondere dann, wenn Rußablagerungen in der Brennkammer so gut wie möglich verhindert werden sollen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Brennkammer frei von innerhalb derselben angeordneten Strömungsstabilisierungselementen für die Rezirkulation ausgebildet ist. In particular, when soot deposits in the combustion chamber are to be prevented as much as possible, it is advantageously provided that the combustion chamber is designed free of flow stabilization elements for recirculation arranged within it.
Insbesondere ist dabei die Brennkammer - wie bereits eingangs erwähnt - mischrohrfrei ausgebildet. In particular, the combustion chamber - as already mentioned at the beginning - is designed without a mixing tube.
Zur Frage der Einstellung der Luftmenge des Brennluftstroms wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß zur Einstellung der Luftmenge des Brennluftstroms eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist. No details have so far been given on the question of the setting of the air volume of the combustion air flow. An advantageous exemplary embodiment provides that an adjusting device is provided for adjusting the air quantity of the combustion air flow.
Die Einsteileinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß bei einer Einstellung der Luftmenge der Ort des Eintritts des Brennluftstroms in die Brennkammer in radialer Richtung zum Brennstoffstrahl im wesentlichen invariant ist. Dies hat den großen Vorteil, daß durch die Festlegung des Orts des The adjusting device is preferably designed such that when the amount of air is set, the location of the entry of the combustion air flow into the combustion chamber in the radial direction is essentially invariant to the fuel jet. This has the great advantage that by determining the location of the
Eintritts des Brennluftstroms eine optimale Stabilisierung der Rezirkulation bei allen Einstellungen von Brennstoffmenge und Brennluftmenge möglich ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Einsteileinrichtung lokal fixierte Öffnungen für den Brennluftstrom aufweist, welche auf unterschiedliche Querschnitte einstellbar sind. Entry of the combustion air flow an optimal stabilization of the recirculation is possible with all settings of fuel quantity and combustion air quantity. It has proven to be particularly advantageous if the adjusting device has locally fixed openings for the combustion air flow, which can be adjusted to different cross sections.
Zweckmäßigerweise ist dies konstruktiv so gelöst, daß die Einsteileinrichtung ein drehbar an der Blende gelagertes Einstellelement umfaßt, mit welchem der Querschnitt einer in der Blende vorgesehenen Öffnung einstellbar ist. This is expediently solved structurally in such a way that the adjusting device comprises an adjusting element which is rotatably mounted on the diaphragm and with which the cross section of an opening provided in the diaphragm can be adjusted.
Im einfachsten Fall ist dabei das Einstellelement als drehbar an der Blende gelagerte Einstellscheibe ausgebildet, welche in verschiedene Drehstellungen relativ zur Blende und zu den in der Blende vorgesehenen Öffnungen bringbar ist. In the simplest case, the adjusting element is designed as an adjusting disk rotatably mounted on the diaphragm, which can be brought into different rotational positions relative to the diaphragm and to the openings provided in the diaphragm.
Dieses Einstellelement kann einerseits so ausgebildet sein, daß es in verschiedene diskrete Einstellpositionen einstellbar ist. On the one hand, this setting element can be designed in such a way that it can be set in different discrete setting positions.
Alternativ dazu, ist es vorteilhaft, wenn das Einstellelement kontinuierlich einstellbar ist, so daß damit kontinuierlich die Querschnitte zwischen einem Maximalwert und einem Alternatively, it is advantageous if the setting element is continuously adjustable, so that the cross sections between a maximum value and a continuously
Minimalwert variierbar sind. The minimum value can be varied.
Die Einsteileinrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie manuell, beispielsweise mit einem entsprechenden Werkzeug, einstellbar ist. Im Fall einer variablen Steuerung der Luftmenge ist es besonders vorteilhaft, wenn die Einstelleinrichtung über einen ansteuerbaren Stellantrieb einstellbar ist. The adjusting device can be designed such that it can be adjusted manually, for example with an appropriate tool. In the case of a variable control of the air quantity, it is particularly advantageous if the setting device can be set via a controllable actuator.
Hinsichtlich der Einstellbarkeit der Düse wurden bislang ebenfalls keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Düse eine Rücklaufdüse ist. With regard to the adjustability of the nozzle, no further details have yet been given either. An advantageous exemplary embodiment provides that the nozzle is a return nozzle.
Eine derartige Rücklaufdüse läßt sich besonders einfach dadurch einstellen, daß dieser ein einstellbares Rücklaufventil zugeordnet ist, welches ermöglicht, den Rücklauf der Rücklaufdüse variabel einzustellen und somit auch die von der Düse abgegebene Brennstoffmenge einzustellen. Such a return nozzle can be adjusted particularly simply by assigning an adjustable return valve to it, which enables the return of the return nozzle to be variably adjusted and thus also the amount of fuel emitted by the nozzle.
Im einfachsten Fall ist das Rücklaufventil so ausgebildet, daß mit diesem verschiedene Brennstoffmengen des Brennstoffstrahls fest einstellbar sind. Noch vorteilhafter ist es jedoch, wenn das Rücklaufventil kontinuierlich einstellbar ist, so daß eine kontinuierliche Einstellung und Anpassung der Brennstoffmenge möglich ist. In the simplest case, the return valve is designed in such a way that different amounts of fuel in the fuel jet can be set with it. However, it is even more advantageous if the return valve is continuously adjustable, so that the fuel quantity can be continuously adjusted and adjusted.
Insbesondere dann, wenn die Brennstoffmenge gesteuert werden soll, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Rücklaufventil mittels eines Stellantriebs einstellbar ist. Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß der Brenner eine Steuerung aufweist, mit welcher die Brennstoffmenge und die Luftmenge des Brennluftstroms einstellbar sind. Mit einer derartigen Steuerung läßt sich insbesondere in einfacher Weise eine optimale Einstellung sowohl der Brennstoffmenge als auch der Brennluftmenge, insbesondere im Hinblick auf eine In particular when the fuel quantity is to be controlled, provision is advantageously made for the return valve to be adjustable by means of an actuator. A particularly advantageous embodiment of the solution according to the invention provides that the burner has a control with which the fuel quantity and the air quantity of the combustion air flow can be adjusted. With such a control, an optimal setting of both the amount of fuel and the amount of combustion air can be achieved, in particular in a simple manner
stöchiometrische oder nahstöchiometrische Verbrennung, erreichen. stoichiometric or near stoichiometric combustion.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Steuerung den Stellantrieb des Rücklaufventils ansteuert. It is preferably provided that the controller controls the actuator of the return valve.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es vorteilhaft, wenn die Steuerung den Stellantrieb der Einsteileinrichtung ansteuert. As an alternative or in addition to this, it is advantageous if the controller controls the actuator of the adjusting device.
Im Fall einer Ansteuerung nur eines der beiden Stellantriebe ist es denkbar, die Einstellung der Brennstoffmenge oder der Luftmenge, oder umgekehrt, fest vorzugeben und über den In the case of activation of only one of the two actuators, it is conceivable to predefine the setting of the fuel quantity or the air quantity, or vice versa, and via the
Stellantrieb für die jeweils andere Größe eine Feineinstellung vorzunehmen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Steuerung sowohl den Stellantrieb des Rücklaufventils als auch den Stellantrieb der Einsteileinrichtung ansteuert. Adjust the actuator for the other size. However, it is particularly advantageous if the controller controls both the actuator of the return valve and the actuator of the adjusting device.
Ferner ist es vorteilhaft, insbesondere um eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs zu gewährleisten, wenn der Steuerung eine eine vollständige Verbrennung erfassende Sonde zugeordnet ist. Damit besteht zusätzlich noch die Möglichkeit, daß die Steuerung die Luftmenge und die Brennstoffmenge entsprechend einer stöchiometrischen oder nahstöchiometrischen Verbrennung einstellt. It is also advantageous, in particular to ensure complete combustion of the fuel, if the control is assigned a probe that detects complete combustion. Thus there is also the possibility that the control adjusts the air volume and the fuel volume according to a stoichiometric or near-stoichiometric combustion.
Hinsichtlich der Vorgabe der Brennerleistung sind beim Vorsehen einer erfindungsgemäßen Steuerung ebenfalls mehrere Möglichkeiten denkbar. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Steuerung Brennerleistungen fest vorgebbar sind. Alternativ dazu ist es denkbar, daß der With regard to the specification of the burner output, several options are also conceivable when providing a control according to the invention. An advantageous exemplary embodiment provides that the control burner outputs can be predetermined. Alternatively, it is conceivable that the
Steuerung Brennerleistungen variabel vorgebbar sind. Control burner outputs can be variably specified.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Steuerung entsprechend einer vorgegebenen Leistung Brennstoffmenge und Luftmenge einerseits entsprechend dieser Leistung und andererseits hinsichtlich einer stöchiometrischen oder nahstöchiometrischen Verbrennung regelt. A particularly advantageous exemplary embodiment provides that the control regulates the amount of fuel and the amount of air in accordance with a predetermined output on the one hand in accordance with this output and on the other hand with regard to stoichiometric or near-stoichiometric combustion.
Im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wurde bislang davon ausgegangen, daß die Einstellbarkeit der Brennstoffmenge über die Düse durch ein und dieselbe Düse möglich ist. In connection with the exemplary embodiments according to the invention, it has hitherto been assumed that the adjustability of the fuel quantity via the nozzle is possible through one and the same nozzle.
Alternativ dazu sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Brennstoffmenge dadurch einstellbar ist, daß der Brenner als Bausatz mit in dasselbe Brennergehäuse einsetzbaren unterschiedlichen Düsen ausgebildet ist. Die Einstellung der Brennstoffmenge erfolgt dadurch, daß jeweils die entsprechende Düse in den Brenner eingesetzt wird. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Düsen alle im wesentlichen dasselbe Sprühbild und insbesondere eine im wesentlichen gleiche luftströmungsseitige Außenkontur aufweisen und lediglich unterschiedliche Brennstoffmengen abgeben. As an alternative to this, an advantageous exemplary embodiment provides that the amount of fuel can be adjusted in that the burner is designed as a kit with different nozzles that can be inserted into the same burner housing. The amount of fuel is adjusted by inserting the appropriate nozzle into the burner. It is preferably provided that the nozzles all have essentially the same spray pattern and in particular a substantially identical outer contour on the air flow side and only deliver different amounts of fuel.
Ferner sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel betreffend die Einstellung der Luftmenge vor, daß die Luftmenge derart einstellbar, daß der Brenner als Bausatz mit in dasselbe Brennergehäuse auswechselbar einsetzbaren Einstellteilen für die Luftmenge des Brennluftstroms ausgebildet ist. Durch das Vorsehen der unterschiedlichen Einstellteile ist somit eine Einstellung des Brennluftstroms möglich. Furthermore, an advantageous embodiment regarding the adjustment of the air quantity provides that the air quantity is adjustable in such a way that the burner is designed as a kit with setting parts for the air quantity of the combustion air flow that can be interchangeably inserted into the same burner housing. By providing the different adjustment parts, an adjustment of the combustion air flow is possible.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn mit den Einstellteilen der lokale Eintritt des Brennluftstroms in die Brennkammer ebenfalls einstellbar ist. It is particularly advantageous if the local entry of the combustion air flow into the combustion chamber can also be adjusted with the setting parts.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß bei allen Einstellteilen mindestens ein Teilstrom des Brennluftstroms einstellbar ist. It is preferably provided that at least one partial flow of the combustion air flow can be set for all setting parts.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Einströmort der Teilströme bei allen Einstellteilen derselbe ist. It is particularly expedient if the inflow location of the partial flows is the same for all setting parts.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß bei den Einstellteilen der brennstoffstrahlnahe Teilstrom konstant ist, während der rezirkulationsstabilisierende A particularly advantageous exemplary embodiment provides that the partial flow near the fuel jet is constant in the setting parts, while the recirculation stabilizing one
Teilstrom mit unterschiedlichen Einstellteilen auf Partial flow with different setting parts
unterschiedliche Werte einstellbar ist. Hinsichtlich der konstruktiven Lösung ist bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Bausatz für alle Brennerleistungen ein identisches Brennergehäuse umfaßt. different values can be set. With regard to the constructive solution, it is provided in a particularly advantageous embodiment that the kit comprises an identical burner housing for all burner outputs.
Insbesondere ist vorgesehen, daß der Bausatz für alle In particular, it is provided that the kit for everyone
Brennerleistungen ein identisches Gebläse umfaßt. Burner performance includes an identical fan.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Bausatz eine identische Brennkammer umfaßt. It is also advantageous if the kit comprises an identical combustion chamber.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Bausatz bei allen Brennerleistungen einen identischen Düsenstock umfaßt. Finally, it is advantageous if the kit comprises an identical nozzle assembly for all burner outputs.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. Further features and advantages of the solution according to the invention are the subject of the following description and the drawing of some exemplary embodiments.
In der Zeichnung zeigen: The drawing shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners; 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a burner according to the invention.
Fig. 2 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine Düse des erfindungsgemäßen Brenners; 2 shows a partial longitudinal section through a nozzle of the burner according to the invention;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Frontbereichs der Fig. 3 is an enlarged view of a front area of the
Düse gemäß Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt längs Linie IV-IV in Fig. 3; Nozzle according to FIG. 2; FIG. 4 shows a section along line IV-IV in FIG. 3;
Fig. 5 einen Schnitt längs Linie V-V in Fig. 1 bei maximalem oder auf null reduziertem rezirkulationsstabilisierendem Teilstrom mit teilweise weggebrochener Einstellscheibe; 5 shows a section along line V-V in FIG. 1 with the recirculation-stabilizing partial stream maximally or reduced to zero, with the adjusting disk partially broken away;
Fig. 6 einen Schnitt wie in Fig. 5 bei reduziertem rezirkulationsstabilisierendem Teilstrom mit teilweise weggebrochener Einstellscheibe; FIG. 6 shows a section as in FIG. 5 with a reduced recirculation-stabilizing partial flow with the adjusting disk partially broken away;
Fig. 7 einen Schnitt wie in Fig. 5 bei minimalem rezirkulationsstabilisierenden. Teilstrom; Fig. 7 shows a section as in Fig. 5 with minimal recirculation stabilizing. Partial flow;
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Verhältnisse in der Brennkammer bei teilweise weggebrochenem Flammrohr; 8 shows a perspective illustration of the conditions in the combustion chamber with the flame tube partially broken away;
Fig. 9 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung des in Fig. 9 is an enlarged fragmentary representation of the in
Fig. 1 gezeigten Schnitts im Bereich der Blende, bei maximalem rezirkulationsstabilisierenden. Teilstrom in der oberen und auf null reduziertem minimalem rezirkulationsstabilisierendem Teilstrom in der unteren Hälfte;  Fig. 1 shown section in the area of the aperture, with maximum recirculation stabilizing. Partial flow in the upper and reduced to zero minimal recirculation-stabilizing partial flow in the lower half;
Fig. 10 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners; Fig. 11 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners; 10 shows a section similar to FIG. 1 of a second exemplary embodiment of the burner according to the invention; 11 shows a section similar to FIG. 1 of a third exemplary embodiment of the burner according to the invention;
Fig. 12 einen Schnitt ähnliche Fig. 1 eines vierten Ausführungsbeispiels; 12 shows a section similar to FIG. 1 of a fourth exemplary embodiment;
Fig. 13 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines fünften Ausführungsbeispiels; 13 shows a section similar to FIG. 1 of a fifth exemplary embodiment;
Fig. 14 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines sechsten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners; 14 shows a section similar to FIG. 1 of a sixth exemplary embodiment of the burner according to the invention;
Fig. 15 einen Schnitt längs Linie XII-XII in Fig. 14 bei maximalem rezirkulationsstabilisierenden! Teilstrom und der zur Einstellung desselben vorgesehenen Blende; 15 shows a section along line XII-XII in FIG. 14 with maximum recirculation stabilizing! Partial flow and the aperture provided for setting the same;
Fig. 16 einen Schnitt wie in Fig. 15 bei eingesetzter Blende für einen reduzierten rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom; und 16 shows a section as in FIG. 15 with the orifice used for a reduced recirculation-stabilizing partial flow; and
Fig. 17 einen Schnitt wie in Fig. 15 bei eingesetzter Blende für den minimalen, auf Null reduzierten rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom. FIG. 17 shows a section as in FIG. 15 with the orifice used for the minimal, recirculation-stabilizing partial flow reduced to zero.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen A first embodiment of an inventive
Brenners, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein als ganzes mit 10 bezeichnetes Brennergehäuse mit einem Stützrohr 12 und einem sich an dieses anschließenden Flammrohr 14. In dem Stützrohr 12 ist in einem dem Flammrohr gegenüberliegenden Endbereich ein als ganzes mit 16 bezeichnetes Gebläse angeordnet, welches einen Gebläseantrieb 18 und ein Gebläserad 20 umfaßt. Dieses Gebläse 16 erzeugt einen das The burner, shown in FIG. 1, comprises a burner housing, designated as a whole by 10, with a support tube 12 and a flame tube 14 adjoining this. Arranged in the support tube 12 in an end region opposite the flame tube is a blower, designated as a whole, which comprises a blower drive 18 and a blower wheel 20. This fan 16 produces a
Stützrohr 12 durchsetzenden Luftstrom 22, welcher in Richtung des Flammrohrs 14 strömt. Air tube 22 passing through the support tube 12 and flowing in the direction of the flame tube 14.
Ferner ist in dem Stützrohr 12 ein als ganzes mit 24 bezeichneter Düsenstock angeordnet, welcher einen Düsenträger 26 mit einer in diesen eingeschraubten Düse 28 aufweist. Die Düse 28 ist dabei als nachfolgend noch im einzelnen beschriebene Rücklaufdüse ausgebildet und wird über eine Düsenzuleitung 30 mit flüssigem Brennstoff, insbesondere Öl, versorgt, während über eine Düsenrücklaufleitung 32 ein Teil des in der Düsenzuleitung 30 zugeführten Brennstoffs wieder zurückfließt, wobei eine Drosselung des Rücklaufs über ein in der Düsenrücklaufleitung 32 angeordnetes einstellbares Rücklaufventil 34 möglich ist. Also arranged in the support tube 12 is a nozzle assembly, designated as a whole by 24, which has a nozzle carrier 26 with a nozzle 28 screwed into it. The nozzle 28 is designed as a return nozzle described in detail below and is supplied with liquid fuel, in particular oil, via a nozzle feed line 30, while part of the fuel fed into the nozzle feed line 30 flows back again via a nozzle return line 32, throttling the return line via an adjustable return valve 34 arranged in the nozzle return line 32.
Die Einspeisung des Brennstoffs in die Düsenzuleitung 30 erfolgt über eine Brennstofförderpumpe 36, welche vorzugsweise von dem Antrieb 18 des Gebläses 16 mitangetrieben ist, insbesondere auf derselben Welle wie das Gebläserad 20 sitzt. Diese Brennstofförderpumpe 36 wird über eine Pumpenzuleitung 38 mit Brennstoff gespeist und ist außerdem mit einer Rücklaufleitung 40 verbunden, in welcher überschüssiger Brennstoff von der Brennstoffförderpumpe 36 zurückfließt. In diese Rücklaufleitung 40 mündet auch die Düsenrücklaufleitung 32 nach dem Rücklaufventil 34. Wie in Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, umfaßt die Düse 28 einen Düsenkopf 50, welcher seinerseits auf einen Düsenkörper 52 aufgeschraubt ist, und einen Drallkörper 54 aufnimmt. The fuel is fed into the nozzle feed line 30 via a fuel feed pump 36, which is preferably also driven by the drive 18 of the blower 16, in particular on the same shaft as the blower wheel 20. This fuel feed pump 36 is fed with fuel via a pump feed line 38 and is also connected to a return line 40, in which excess fuel flows back from the fuel feed pump 36. The nozzle return line 32 after the return valve 34 also opens into this return line 40. 2, 3 and 4, the nozzle 28 comprises a nozzle head 50, which in turn is screwed onto a nozzle body 52 and receives a swirl body 54.
Der Düsenkopf 50 ist seinerseits ebenfalls noch in den Düsenträger 26 eingeschraubt, so daß der Düsenkörper 52 in einer Ausnehmung 56 des Düsenträgers 26 liegt, wobei die Ausnehmung 56 einen Brennstoffzufuhrbereich 58 bildet, welcher mit der Düsenzuleitung 30 verbunden ist und einen Rücklaufbereich 60, welcher mit der Düsenrücklaufleitung 32 verbunden ist. The nozzle head 50 is in turn also screwed into the nozzle carrier 26 so that the nozzle body 52 lies in a recess 56 of the nozzle carrier 26, the recess 56 forming a fuel supply area 58 which is connected to the nozzle feed line 30 and a return area 60 which is connected to the nozzle return line 32 is connected.
Der in dem Brennstoffzufuhrbereich 58 eintretende Brennstoff durchströmt vorzugsweise ein Filter 62 und strömt dann über zwei einander gegenüberliegende Einlaufkanäle 64 des Düsenkörpers 52 in weiterführende Einlaufkanäle 66 im Drallkörper 54 und von diesen, wie in Fig. 3 dargestellt, in einen ringförmigen Einlaufräum 68 des Drallkörpers 54, welcher durch ein den Drallkörper 54 stirnseitig abschließendes Abstützplättchen 70 verschlossen ist. Von dem ringförmigen Einlaufraum 68 tritt der Brennstoff über Drallkanäle 72 in einen radial innerhalb des ringförmigen Einlaufraums 68 liegenden Drallraum 74 ein, in welchem sich eine entsprechend der Ausrichtung der Drallkanäle 72 umlaufende Drallströmung ausbildet und von diesem Drallraum 72 tritt der Brennstoff über einen ringförmig umlaufenden Spalt 76 in eine Abspritzbohrung 78 ein, aus welcher ein kegelförmiger Brennstoffstrahl 80 austritt. Der Abspritzbohrung 78 gegenüberliegend ist in dem Drallkörper 54 ein Rücklaufkanal 82 angeordnet, welcher den Drallkörper 54 durchsetzt und in einen im Düsenkörper 52 angeordneten Rücklaufkanal 84 übergeht, der dann schließlich in den Rücklaufbereich 60 der Ausnehmung 56 mündet, welcher dann seinerseits wiederum mit der Düsenrücklaufleitung 32 in Verbindung steht. The fuel entering the fuel supply area 58 preferably flows through a filter 62 and then flows through two opposite inlet channels 64 of the nozzle body 52 into further inlet channels 66 in the swirl body 54 and from these, as shown in FIG. 3, into an annular inlet space 68 of the swirl body 54 , which is closed by a support plate 70 which closes the swirl body 54 on the end face. From the annular inlet space 68, the fuel enters into a swirl space 74 located radially inside the annular inlet space 68, in which a swirl flow is formed which corresponds to the orientation of the swirl channels 72, and from this swirl space 72 the fuel passes through an annular circumferential gap 76 into a spray bore 78, from which a conical fuel jet 80 emerges. Opposed to the spray-out bore 78 is a return channel 82 in the swirl body 54, which passes through the swirl body 54 and merges into a return channel 84 arranged in the nozzle body 52, which then finally opens into the return area 60 of the recess 56, which in turn then in turn communicates with the nozzle return line 32 communicates.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäß verwendeten Düse 28 ergeben sich aus dem deutschen Patent 42 15 122, auf welches in diesem Zusammenhang vollinhaltlich Bezug genommen wird. Further details of the nozzle 28 used in accordance with the invention result from the German patent 42 15 122, to which full reference is made in this connection.
Der Düsenstock 24 mitsamt der Düse 28 ist innerhalb des The nozzle assembly 24 together with the nozzle 28 is within the
Stützrohrs 12 in einer Vorkammer 48 angeordnet, welche ebenfalls von dem Luftstrom 22 durchsetzt ist. Support tube 12 arranged in a prechamber 48, which is also traversed by the air flow 22.
Die Vorkammer 48 wird abgeschlossen durch eine als ganzes mit 90 bezeichnete und in das Stützrohr 12 eingesetzte Blende, an welche sich stromabwärts der Düse 28 gelegen eine Brennkammer 92 anschließt, die von dem Flammrohr 14 umschlossen ist. Auch das Flammrohr 14 ist vorzugsweise an dem Stützrohr 12 gehalten. The prechamber 48 is closed off by a diaphragm designated as a whole by 90 and inserted into the support tube 12, to which a combustion chamber 92 adjoins, which is located downstream of the nozzle 28 and is enclosed by the flame tube 14. The flame tube 14 is also preferably held on the support tube 12.
Die Blende 90 ist so angeordnet, daß die Abspritzbohrung 78 mit einer Düsenöffnung nahe bei oder in der Ebene 89 der Blende 90 liegt und der bei der Düse 28 austretende Brennstoffstrahl 80 sich im wesentlichen vollständig in der Brennkammer 92 ausbreitet. Hierzu ist die Blende 90 mit einer koaxial zur Längsachse 86 der Düse 28 angeordneten Einströmöffnung 94 versehen. Die Einströmöffnung 94 ist ferner so groß gewählt, daß zwischen einem Rand 96 der Einströmöffnung 94 und einer diesem Rand 96 zugewandten Außenseite 98 des Düsenkopfs 50 ein ringförmiger Durchlaß 100 verbleibt, durch welchen ein brennstoffstrahlnaher Teilstrom 102 eines insgesamt von der Vorkammer 48 in die Brennkammer 92 einströmenden Brennluftstroms hindurchtritt. The orifice 90 is arranged in such a way that the spray bore 78 with a nozzle opening is close to or in the plane 89 of the orifice 90 and the fuel jet 80 emerging at the nozzle 28 essentially spreads completely in the combustion chamber 92. For this purpose, the screen 90 is provided with an inflow opening 94 arranged coaxially to the longitudinal axis 86 of the nozzle 28. The inflow opening 94 is also selected to be large enough that between an edge 96 of the inflow opening 94 and an outer side 98 of the nozzle head 50 facing this edge 96 there remains an annular passage 100 through which a partial stream 102 close to the fuel jet, one overall from the antechamber 48, into the combustion chamber 92 incoming combustion air flow passes.
Um die Strömungsgeschwindigkeit in dem Teilstrom 102 zu reduzieren, ist der Rand 96 der Einströmöffnung 94 noch mit einer Wirbelkante 104 versehen, welche zur Wirbelbildung im Teilstrom 102 führt und beispielsweise durch eine stufenförmige Querschnittsverengung der Einströmöffnung 94 gebildet ist. In order to reduce the flow velocity in the partial flow 102, the edge 96 of the inflow opening 94 is also provided with a vortex edge 104, which leads to the formation of eddies in the partial flow 102 and is formed, for example, by a step-like cross-sectional constriction of the inflow opening 94.
Ein weiterer Teilstrom 106 des von der Vorkammer 48 in die Brennkammer 92 eintretenden Brennluftstroms tritt durch radial außerhalb der Einströmöffnung 94 in einem Kreisringbereich 108 angeordnete Öffnungen 110 hindurch, welche auf einem Teilkreis 109 vorzugsweise in gleichen Winkelabständen und mit Zwischenräumen 111 um den Mittelpunkt des Kreisringbereichs 108 angeordnet sind. Another partial flow 106 of the combustion air flow entering the combustion chamber 92 from the pre-chamber 48 passes through openings 110 arranged radially outside the inflow opening 94 in a circular ring area 108, which are preferably on the partial circle 109 at equal angular intervals and with spaces 111 around the center of the circular ring area 108 are arranged.
Vorzugsweise haben die Öffnungen 110 bezogen auf den Teilkreis 109 eine Erstreckung in Azimutalrichtung welche einem Winkel entspricht, der ungefähr das Ein- bis Zweifache des der Erstreckung der Zwischenräume 111 entsprechenden Winkels beträgt. Die Öffnungen 110 können sich jedoch in Azimutalrichtung über einen Winkel erstrecken, der das ungefähr 0,1- bis ungefähr 8-fache des Winkel der Erstreckung der Zwischenräume 111 entspricht. The openings 110 preferably have an extension in the azimuthal direction with respect to the pitch circle 109 which corresponds to an angle which is approximately one to two times the angle corresponding to the extension of the spaces 111. However, the openings 110 can extend in the azimuthal direction over an angle which corresponds to approximately 0.1 to approximately 8 times the angle of the extension of the spaces 111.
Die Öffnungen 110 sind dabei so angeordnet, daß der Teilstrom 106 des Brennluftstroms durch die Zwischenräume 111 zwischen den Öffnungen 110 in Form eines jeweils in Umfangsrichtung unterbrochenen Ringstroms entsprechenden Strömungsbildes in die Brennkammer 92 eintritt und damit jeweils die Ausbildung einer inneren Rezirkulationsströmung 112 und auch einer äußeren Rezirkulationsströmung 119 in der Brennkammer 92 stabilisiert, so daß eine Flammenwurzel 114 einer sich in der Brennkammer 92 ausbildenden Flamme 116 im wesentlichen im selben Abstand von der Blende 90 steht, unabhängig von einer vom Brennstoffstrahl 80 mitgeführten Brennstoffmenge und einer entsprechenden durch die Teilströme 102 und 106 in die Brennkammer 92 eintretenden entsprechenden Brennluftmenge. The openings 110 are arranged in such a way that the partial flow 106 of the combustion air flow enters the combustion chamber 92 through the spaces 111 between the openings 110 in the form of a flow pattern corresponding to a circumferentially interrupted ring flow and thus the formation of an inner recirculation flow 112 and also an outer flow Recirculation flow 119 in the combustion chamber 92 is stabilized so that a flame root 114 of a flame 116 formed in the combustion chamber 92 is at substantially the same distance from the orifice 90, irrespective of a quantity of fuel carried by the fuel jet 80 and a corresponding amount by the partial flows 102 and 106 corresponding amount of combustion air entering the combustion chamber 92.
Die erfindungsgemäßen Strömungen in der Brennkammer 92, dargestellt in Fig. 8 umfassen, somit den vollkegelförmigen Brennstoffstrahl 80 zylindrisch umschließende brennstoffstrahlnahen Teilstrom 102, welcher mit einer Strömungsrichtung 103 in die Brennkammer 92 eintritt, welche parallel zu einer Strömungsrichtung 79 des Brennstoffstrahls 80 verläuft. Ferner den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom 106 welcher mit einer zur Strömungsrichtung 79 parallelen Strömungsrichtung 107 in Form von Einzelströmen 105 in die Brennkammer 92 eintritt, wobei die Einzelströme 105 auf einem Kreiszylinder liegen, der im Querschnitt auf der Blende 90 die Form des Kreisringbereichs 108 aufweist und durch den mantelmittig liegenden Teilkreis 109 festgelegt ist. The flows according to the invention in the combustion chamber 92, shown in FIG. 8, thus include the partial flow 102 close to the fuel cone, which is cylindrically surrounding the fully conical fuel jet 80, which enters the combustion chamber 92 with a flow direction 103, which runs parallel to a flow direction 79 of the fuel jet 80. Furthermore, the recirculation-stabilizing partial flow 106 which has a flow direction 79 parallel flow direction 107 in the form of individual flows 105 enters the combustion chamber 92, the individual flows 105 lying on a circular cylinder which has the shape of the circular ring region 108 in cross section on the orifice 90 and is defined by the partial circle 109 lying in the middle of the jacket.
Die Flammenwurzel 114 schließt sich ihrerseits an einen nichtbrennenden Teil 81 des Brennstoffstrahls 80, welcher eine Länge von ungefähr 1 bis ungefähr 4 cm, vorzugsweise ungefähr 1 bis ungefähr 3 cm aufweist, an und von dieser ausgehend breitet sich die Flamme 116 aus, die sich an einem Innenwandbereich 15 des Flammrohrs 14 anlegt, bevor sie dieses verläßt. The flame root 114 in turn adjoins a non-burning part 81 of the fuel jet 80, which has a length of approximately 1 to approximately 4 cm, preferably approximately 1 to approximately 3 cm, and from this the flame 116 spreads out, which spreads out creates an inner wall region 15 of the flame tube 14 before it leaves it.
Der Bereich der Brennkammer 92 von der Blende 90 bis zum Innenwandbereich 15 an dem sich die Flamme 116 anlegt, bildet einen sogenannten Rezirkulationsraum 91. In diesem strömt einerseits in Form einer inneren Rezirkulation 112 heißes Gas zwischen dem Flammrohr 14 und dem Teilstrom 106 zurück in Richtung zur Blende 90 und vor der Blende 90 nach innen zwischen den Einzelströmen 105 hindurch in Richtung des nichtbrennenden Teils 81 des Brennstoffstrahls 80 um den nichtbrennenden Brennstoff auf dem Weg zur Flammwurzel 115 und auch die Brennluft aufzuheizen. The area of the combustion chamber 92 from the orifice 90 to the inner wall area 15 on which the flame 116 contacts forms a so-called recirculation space 91. In this, hot gas flows in the form of an internal recirculation 112 between the flame tube 14 and the partial flow 106 back in the direction to the aperture 90 and in front of the aperture 90 inwards between the individual streams 105 in the direction of the non-burning part 81 of the fuel jet 80 in order to heat the non-burning fuel on the way to the flame root 115 and also the combustion air.
Zusätzlich tritt über nach der Blende 90 im Flammrohr 14 angeordnete äußere Rezirkulationsöffnungen 118 kaltes Verbrennungsgas aus dem jeweiligen Kessel in Form der äußeren Rezirkulationsströmung 119 in den Rezirkulationsraum 91 blendennah ein und verhindert im wesentlichen eine Berührung zwischen den heißen Gasen der inneren Rezirkulationsströmung 112 und der kalten Blende 90. In addition, cold combustion gas exits the respective boiler in the form of the outer one via outer recirculation openings 118 arranged in the flame tube 14 after the orifice 90 Recirculation flow 119 into the recirculation space 91 close to the orifice and substantially prevents contact between the hot gases of the inner recirculation flow 112 and the cold orifice 90.
Die äußere Rezirkulationsströmung 118 tritt ferner blendennah zwischen den Einzelströmen 105 hindurch und vermischt sich dann mit dem Brennluftstrom 102, 106 um den durch das The outer recirculation flow 118 also passes close to the blinding between the individual flows 105 and then mixes with the combustion air flow 102, 106 by the through the
Flammrohr 14 hindurchtretenden Massenstrom so weit zu erhöhen, daß die Flammenwurzel 114 in einem konstanten Abstand von mindestens 2 cm von der Blende 90 und somit auch von der Düse 28 stehen bleibt, daß der nichtbrennende Teil 81 des Brennstoffstrahls 90 lang genug ist, um die Öltröpfchen in demselben annähernd vollständig zu verdampfen. Increase flame tube 14 mass flow passing through so far that the flame root 114 remains at a constant distance of at least 2 cm from the orifice 90 and thus also from the nozzle 28 that the non-burning part 81 of the fuel jet 90 is long enough to hold the oil droplets to evaporate almost completely in the same.
Vorzugsweise ist die Summe der Flächen der für den Eintritt des Brennluftstroms in die Brennkammer vorgesehenen Öffnungen, insbesondere die Summe der Flächen Öffnungen 110 und der Einströmöffnung 94, so bemessen, daß sie maximal ungefähr der Summe der Flächen der Rezirkulationsöffnungen für die äußere Rezirkulation, insbesondere der Summe der Flächen der als in Umfangsrichtung langgezogenen Schlitze ausgebildeten äußeren Rezirkulationsöffnungen 118, entspricht. Preferably, the sum of the areas of the openings provided for the entry of the combustion air flow into the combustion chamber, in particular the sum of the areas of openings 110 and the inflow opening 94, is such that it is at most approximately the sum of the areas of the recirculation openings for the external recirculation, in particular the Sum of the areas of the outer recirculation openings 118 formed as elongated slots in the circumferential direction.
Das Verhältnis der Fläche der Rezirkulationsöffnungen 118 zur Fläche der zentralen Einströmöffnung 94 liegt zwischen ungefähr 0,3 bis ungefähr 19,2, bevorzugt zwischen ungefähr 0,9 und 5,1. An den Rezirkulationsraum 91 schließt sich dann der Flammraum 117 an. Vorzugsweise ist bei dem in Fig. 1 bis 9 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der brennstoffstrahlnahe Teilstrom 102 so ausgebildet, daß dieser bei der kleinsten Brennerleistung die entsprechende Rezirkulationsströmung ohne den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom 106 stabilisiert (Fig. 9 untere Hälfte) und bei großen Brennerleistungen dann der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom 106 die Stabilisierung übernimmt (Fig. 9 obere Hälfte), die der brennstoffstrahlnahe Teilstrom 102 nicht mehr leisten kann. The ratio of the area of the recirculation openings 118 to the area of the central inflow opening 94 is between approximately 0.3 to approximately 19.2, preferably between approximately 0.9 and 5.1. The flame chamber 117 then adjoins the recirculation chamber 91. In the first exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 9, the partial flow 102 near the fuel jet is preferably designed such that it stabilizes the corresponding recirculation flow without the recirculation-stabilizing partial flow 106 at the lowest burner output (FIG. 9 lower half) and then the recirculation-stabilizing partial flow in the case of large burner outputs 106 takes over the stabilization (FIG. 9 upper half) which the partial stream 102 near the fuel jet can no longer perform.
Bei anderer Dimensionierung des Brenners ist es auch möglich, bei der kleinsten Leistung sowohl den brennstoffstrahlnahen Teilstrom 102 als auch einen minimalen rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom 106 vorzusehen. If the burner is dimensioned differently, it is also possible to provide both the partial flow 102 close to the fuel jet and a minimum partial flow 106 which stabilizes recirculation at the lowest power.
Eine derartige Stabilisierung der Rezirkulationsströmungen 112 und 119 ist insbesondere dann erreichbar, wenn ein beispielsweise dem Innendurchmesser des Flammrohrs entsprechender Außendurchmesser des Rezirkulationsraums 91 der Brennkammer 92 das ungefähr 1,5- bis ungefähr 3,9-fache, noch besser das ungefähr zwei- bis dreifache des Durchmessers eines Teilkreises 109 des Kreisringbereichs 108 beträgt, noch vorteilhafter ist es, wenn der Innendurchmesser des Rezirkulationsraums 91 der Brennkammer 92 das ungefähr 2,2- bis ungefähr 2,6-fache, noch besser das ungefähr 2,2- bis ungefähr 2,5-fache des Durchmessers des Teilkreises 109 beträgt. Das Verhältnis des Durchmessers des Teilkreises 109 zum Such stabilization of the recirculation flows 112 and 119 can be achieved in particular if an outer diameter of the recirculation space 91 of the combustion chamber 92, for example corresponding to the inner diameter of the flame tube, is approximately 1.5 to approximately 3.9 times, better still approximately two to three times of the diameter of a partial circle 109 of the annular region 108, it is even more advantageous if the inner diameter of the recirculation space 91 of the combustion chamber 92 is approximately 2.2 to approximately 2.6 times, more preferably approximately 2.2 to approximately 2, 5 times the diameter of the pitch circle 109. The ratio of the diameter of the pitch circle 109 to
Durchmesser der zentralen Einströmöffnung 94 liegt zwischen ungefähr 1,0 und ungefähr 4,2 bevorzugt ungefähr 2,6 bis ungefähr 4,0, noch besser ungefähr 2,8 bis ungefähr 3,5 und vorzugsweise zwischen ungefähr 1,82 und ungefähr 2,0. The diameter of the central inflow opening 94 is between approximately 1.0 and approximately 4.2, preferably approximately 2.6 to approximately 4.0, more preferably approximately 2.8 to approximately 3.5 and preferably between approximately 1.82 and approximately 2.0 .
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die zentrale Einströmöffnung 94 so dimensioniert ist, daß ein Außendurchmesser des Rezirkulationsraums 91 der Brennkammer 92 das ungefähr 3,4-bis ungefähr 8,5-fache, noch besser das ungefähr 4- bis ungefähr 6-fache, noch besser das ungefähr 4,4- bis ungefähr 5,9-fache des Durchmessers der zentralen Einströmöffnung 94 beträgt. In addition, it is advantageous if the central inflow opening 94 is dimensioned such that an outer diameter of the recirculation space 91 of the combustion chamber 92 is approximately 3.4 to approximately 8.5 times, more preferably approximately 4 to approximately 6 times, even better is about 4.4 to about 5.9 times the diameter of the central inflow opening 94.
Die Durchmesserverhältnisse, bei welchen der erfindungsgemäße einstellbare Blaubrenner in allen Leistungsbereichen noch arbeitet, sind in Tabelle I zusammengefaßt, wobei der dem Außendurchmesser des Rezirkulationsraums 91 entsprechende Innendurchmesser des Flammrohrs mit "Flammrohr (14)", der Durchmesser des Teilkreises mit "Teilkreis (109)" und der Durchmesser der Einströmöffnung mit "Einströmöffnung (94)" bezeichnet sind. The diameter ratios at which the adjustable blue burner according to the invention still works in all power ranges are summarized in Table I, the inner diameter of the flame tube corresponding to the outer diameter of the recirculation space 91 being "flame tube (14)", the diameter of the pitch circle having "pitch circle (109)". "and the diameter of the inflow opening are designated" inflow opening (94) ".
Bevorzugte Bereiche der Durchmesserverhältnisse, gestaffelt nach einzelnen Brennerleistungen, zeigt Tabelle II, wobei der Brenner bei diesen Durchmesserverhältnissen mit geringen Emissionen arbeitet. Optimale Emissionswerte sind ungefähr bei den in Tabelle III und IV angegebenen Durchmesserverhältnissen erhältlich. Zur Anpassung der Brennluftmenge des Brennluftstroms an unterschiedliche Brennerleistungen ist eine als ganzes mit 120 bezeichnete Einsteileinrichtung vorgesehen, welche, wie in Fig. 5 bis 7 dargestellt, eine kreisringförmig ausgebildete Einstellscheibe 122 umfaßt, welche mit den Öffnungen 110 identische Öffnungen 124 aufweist, die ebenfalls in den gleichen Winkelabständen wie die Öffnungen 110 und in demselben radialen Abstand von einer Mitte des Kreisringbereichs 108 angeordnet sind. Die kreisringförmige Einstellscheibe 122 liegt ihrerseits, wie in Fig. 9 vergrößert dargestellt, in einer in der Blende 90 vorgesehenen zylinderscheibenförmigen Vertiefung 126, welche zur Vorkammer 48 hin offen ist. Die drehbare Führung der Einstellscheibe erfolgt über die Preferred ranges of the diameter ratios, staggered according to individual burner outputs, are shown in Table II, the burner working with these diameter ratios with low emissions. Optimal emission values are approximately available with the diameter ratios given in Tables III and IV. In order to adapt the combustion air quantity of the combustion air flow to different burner capacities, an adjusting device, designated as a whole by 120, is provided, which, as shown in FIGS. 5 to 7, comprises an annular adjusting disc 122 which has openings 124 identical to the openings 110, which also in FIG the same angular distances as the openings 110 and at the same radial distance from a center of the annular region 108. For its part, the annular adjusting disk 122 lies, as shown enlarged in FIG. 9, in a cylindrical disk-shaped depression 126 provided in the diaphragm 90, which is open to the antechamber 48. The rotatable guidance of the shim takes place via the
Lagerung derselben mit ihrem Außenrand 128 an einem Storage of the same with its outer edge 128 on one
zylinderförmigen Rand 130 der Vertiefung 126. cylindrical edge 130 of depression 126.
Die Einstellscheibe 122 ist dabei so einstellbar, daß, wie in Fig. 5 bis 7 dargestellt, entweder die Öffnungen 124 The shim 122 is adjustable so that, as shown in FIGS. 5 to 7, either the openings 124
deckungsgleich mit den Öffnungen 110 liegen, so daß der maximale Querschnitt für den die einzelnen Öffnungen 110 ersetzenden Teilstrom 106 zur Verfügung steht, oder so verdrehbar, daß die Öffnungen 124 nicht mehr deckungsgleich zu den Öffnungen 110 liegen und lediglich die einander überlappenden Bereiche der Öffnungen 110 und 124 den Teilstrom 106 passieren lassen, so daß die Luftmenge des Teilstroms 106 reduziert ist, wie in Fig. 6 dargestellt. Der Teilstrom 106 kann, wie in Fig. 7 dargestellt, völlig unterbrochen werden, nämlich dann, wenn die Öffnungen 124 auf Lücke zwischen den Öffnungen 110 stehen. Zur Verdrehung der Einstellscheibe 122 ist diese in einem Teilbereich ihres Außenrandes mit einer Verzahnung 132 versehen, in welche eine Verzahnung 134 eines als ganzes mit 136 bezeichneten Einstellritzels der EinStelleinrichtung 120 eingreift. Dieses Einstellritzel ist seinerseits drehbar an der Blende 90 gelagert, und im einfachsten Fall in einer weiteren zylinderförmigen Lagervertiefung 138 in der Blende 90 gelagert, wobei die drehbare Lagerung durch das Anliegen der Verzahnung 134 an zylindrischen Wandflächen 140 der are congruent with the openings 110 so that the maximum cross section is available for the partial flow 106 replacing the individual openings 110, or rotatable so that the openings 124 are no longer congruent with the openings 110 and only the overlapping regions of the openings 110 and 124 let the partial flow 106 pass so that the air volume of the partial flow 106 is reduced, as shown in FIG. 6. As shown in FIG. 7, the partial flow 106 can be completely interrupted, namely when the openings 124 are at a gap between the openings 110. To twist the adjusting disk 122, it is provided in a partial area of its outer edge with a toothing 132, in which a toothing 134 of an adjusting pinion of the adjusting device 120, designated as a whole by 136, engages. This adjusting pinion is in turn rotatably mounted on the diaphragm 90, and in the simplest case in a further cylindrical bearing recess 138 in the diaphragm 90, the rotatable bearing being in contact with the toothing 134 on cylindrical wall surfaces 140
Lagervertiefung 138 erfolgt. Dabei öffnet sich die Lagervertiefung 138 zur Vorkammer 48 hin. Storage deepening 138 takes place. The bearing recess 138 opens towards the antechamber 48.
Sowohl die Einstellscheibe 122 als auch das Einstellritzel 136 sind in ihren jeweiligen Vertiefungen 126 bzw. 138 durch in Fig. 9 zeichnerisch nicht dargestellte Fixierelemente gehalten, so daß sie jeweils bodenseitig an den Vertiefungen anliegen. Both the adjusting disk 122 and the adjusting pinion 136 are held in their respective recesses 126 and 138 by fixing elements (not shown in FIG. 9), so that they each abut the recesses on the bottom side.
Im Fall des ersten Ausführungsbeispiels ist das Einstellritzel 136 beispielsweise selbsthemmend in der Lagervertiefung 138 gelagert und beispielsweise mit einem Schlitz 142 versehen, welcher es ermöglicht, mit einem üblichen Schraubendreher das Einstellritzel 136 zu verdrehen, so daß damit auch eine Einstellung der Einstellscheiben 122 möglich ist, wobei die jeweiligen Einstellungen der Einstellscheiben 122 durch das selbsthemmende Einstellritzel 136 aufrechterhalten werden. Das erste Ausführungsbeispiel funktioniert nun so, daß bei unterbrochenem Teilstrom 106 als Brennluftmenge lediglich die vom Teilstrom 102 durch den Durchlaß 100 in die Brennkammer 92 einströmende Brennluft zur Verfügung steht. Entsprechend dieser Luftmenge erfolgt eine Einstellung der von der Düse 28 in den Brennstoffstrahl 80 abgegebenen Brennstoffmenge, wobei die Brennstoffmenge so eingestellt wird, daß die Flamme 116 blau brennt und sich eine stöchiometrische oder nahstöchiometrische Verbrennung einstellt. Diese Einstellung der Brennstoffmenge erfolgt über die Einstellung des Rücklaufventils 34 und somit über den über die Düsenrücklaufleitung 32 in die Rücklaufleitung 40 von der Düse 28 zurücklaufenden Brennstoffström. In the case of the first exemplary embodiment, the setting pinion 136 is, for example, self-lockingly mounted in the bearing recess 138 and is provided, for example, with a slot 142, which makes it possible to turn the setting pinion 136 using a conventional screwdriver, so that setting the setting disks 122 is also possible, the respective settings of the shims 122 are maintained by the self-locking adjustment pinion 136. The first embodiment now works such that when the partial flow 106 is interrupted, only the combustion air flowing from the partial flow 102 through the passage 100 into the combustion chamber 92 is available as combustion air quantity. The amount of fuel emitted from the nozzle 28 into the fuel jet 80 is adjusted in accordance with this amount of air, the amount of fuel being adjusted so that the flame 116 burns blue and stoichiometric or near-stoichiometric combustion occurs. This adjustment of the fuel quantity takes place via the adjustment of the return valve 34 and thus via the fuel flow returning from the nozzle 28 via the nozzle return line 32 into the return line 40.
Bei größeren Leistungen kann durch Verstellung der Einstellscheibe 122 zusätzlich zum brennstoffstrahlnahen Teilstrom 102 des Brennluftstroms der Teilstrom 106 beitragen, wobei dieser Teilstrom 106 bei höheren Brennerleistungen die In the case of larger outputs, by adjusting the adjusting disk 122, the sub-stream 106 can also contribute to the sub-stream 102 of the combustion air stream close to the fuel jet, this sub-stream 106 having the higher burner outputs
Rezirkulationsströmung 112 zusätzlich stabilisiert. Bei maximaler Brennluftmenge im Teilstrom 106 steht für den Eintritt des Brennluftstroms von der Vorkammer 48 in die Brennkammer 92 die ungefähr 5-fache Querschnittsflache zur Verfügung als bei vollständig unterbundenem Teilstrom 106. Recirculation flow 112 additionally stabilized. With the maximum amount of combustion air in the partial flow 106, approximately 5 times the cross-sectional area is available for the entry of the combustion air flow from the pre-chamber 48 into the combustion chamber 92 than with a completely prevented partial flow 106.
Eine Nachstellung der von der Düse 28 in den Brennstoffstrahl 80 abgegebenen Brennstoffmenge erfolgt durch die bereits erwähnte Einstellung des Rücklaufventils 34 mit entsprechender Drosselung des von der Düse 28 zurücklaufenden Brennstoffs. Bei allen Leistungseinstellungen des erfindungsgemäßen The amount of fuel discharged from the nozzle 28 into the fuel jet 80 is adjusted by the aforementioned setting of the return valve 34 with a corresponding throttling of the fuel returning from the nozzle 28. With all power settings of the invention
Brenners ist ein Abstand der Flammenwurzel 114 der Flamme 116 von der Blende 90 im wesentlichen konstant und es ist bei allen Leistungseinstellungen des Brenners ein Blaubrennen der Flamme 116 mit im wesentlichen stöchiometrischer oder The distance between the flame root 114 of the flame 116 and the diaphragm 90 is essentially constant and it is a blue burning of the flame 116 with essentially stoichiometric or at all power settings of the burner
nahstöchiometrischer Verbrennung einstellbar. Near stoichiometric combustion adjustable.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brenners, dargestellt in Fig. 10, sind diejenigen Teile, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Hinsichtlich der Beschreibung dieser Teile kann somit auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel voll inhaltlich Bezug genommen werden. In a second exemplary embodiment of the burner according to the invention, shown in FIG. 10, those parts which are identical to the first exemplary embodiment are provided with the same reference symbols. With regard to the description of these parts, reference can therefore be made in full to the statements relating to the first exemplary embodiment.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, welches keinerlei zusätzliche Strömungs-Führungselemente in der Brennkammer 92 aufweist, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Strömungsführungsring 150 vorgesehen, welcher im Abstand von der Blende 90 angeordnet ist, und sich mit seiner Vorderkante 152 bis maximal bis zu einem Viertel eines Abstandes zwischen der Blende 90 und dem Fußbereich 114 der Flamme 116 erstreckt. Ferner ist der Strömungsführungsring 150 mit einer der Blende 90 zugewandten Hinterkante 154 im Abstand von der Blende 90 angeordnet, so daß die Rezirkulationsströmung 112 zwischen der in der Kante 154 und einer Vorderseite 156 der Blende 90 von selten der Blende 90 in den Strömungsführungs-ring 150 eintreten kann. Der Strömungsring 150 dient dabei ebenfalls noch zu einer zusätzlichen Stabilisierung der Rezirkulationsströmung 112, wobei ein signifikanter Abstand zwischen der Vorderkante 152 und dem Fußbereich 114 der Flamme 116 erforderlich ist, um bei unterschiedlichen Leistungseinsteilungen des erfindungsgemäßen Brenners die Ausbildung einer starken Rezirkulations-strömung 112 zu gewährleisten und die Wirkung des rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms 106 zu unterstützen. In contrast to the first exemplary embodiment, which has no additional flow guide elements in the combustion chamber 92, a flow guide ring 150 is provided in the second exemplary embodiment, which is arranged at a distance from the orifice 90, and with its front edge 152 up to a maximum of up to a quarter a distance between the aperture 90 and the foot portion 114 of the flame 116 extends. Furthermore, the flow guide ring 150 is arranged with a rear edge 154 facing the orifice 90 at a distance from the orifice 90, so that the recirculation flow 112 between the in the edge 154 and a front side 156 of the orifice 90 from rarely the orifice 90 in the flow guide ring 150 can occur. The Flow ring 150 also serves to additionally stabilize the recirculation flow 112, a significant distance between the front edge 152 and the foot region 114 of the flame 116 being necessary in order to ensure the formation of a strong recirculation flow 112 when the burner according to the invention has different power ratings and to support the effect of the recirculation-stabilizing partial flow 106.
Vorzugsweise ist der Strömungsführungsring 150 mit Stegen 158 an der Blende 90 gehalten. The flow guide ring 150 is preferably held on the orifice 90 with webs 158.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners, dargestellt in Fig. 11, sind diejenigen Teile, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind, mit demselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich der Beschreibung dieser Teile ebenfalls vollinhaltlich auf die Ausführung zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist hier für die Einstellung des Rücklaufventils 34 ein Stellantrieb 160 vorgesehen und für die Einstellung des Einstellritzels 136 ein Stellantrieb 162, welche beide über eine gemeinsame Steuerung 164 ansteuerbar sind. In a third exemplary embodiment of a burner according to the invention, shown in FIG. 11, those parts which are identical to the first exemplary embodiment are provided with the same reference numerals, so that with regard to the description of these parts, full reference can also be made to the embodiment of the first exemplary embodiment . In contrast to the first exemplary embodiment, an actuator 160 is provided for the setting of the return valve 34 and an actuator 162 for the setting of the setting pinion 136, both of which can be controlled via a common controller 164.
Dieser Steuerung 164 sind über einen Eingang 166 Leistungseinstellungen des erfindungsgemäßen Brenners vorgebaut, wobei die Steuerung 164 zu jeder Leistungseinstellung am Eingang 166 die entsprechende Einstellung des Rücklaufventils 34 und des Stellantriebs 162 der Einsteileinrichtung 120 vornimmt. Beispielsweise ist dies durch in einem Speicher der Steuerung 164 festvorgebbare Stellungen der Stellantriebe 160 und 162 durchführbar. This control 164 is preconfigured via an input 166 power settings of the burner according to the invention, the control 164 for each power setting at the input 166 the corresponding setting of Return valve 34 and the actuator 162 of the adjusting device 120 performs. For example, this can be carried out by positions of the actuators 160 and 162 which can be predetermined in a memory of the controller 164.
Um zusätzlich sicherzustellen, daß die Flamme 116 als blaubrennende Flamme den Brennstoff stöchiometrisch oder To additionally ensure that flame 116, as a blue-burning flame, stoichiometrically or
nahstöchiometrisch verbrennt, ist zusätzlich noch eine burns close to stoichiometric is an additional one
Lambdasonde 168 im Abgasstrom der Flamme 116 angeordnet, welche ebenfalls mit der Steuerung 164 verbunden ist, so daß die Steuerung 164 nach Grobeinstellungen der Leistung über die Stellantriebe 160 und 162 noch zusätzlich in der Lage ist, eine Feineinstellung entweder der Brennluftmenge oder der Brennstoffmenge vorzunehmen, um stöchiometrische oder nahstöchiometrische Verbrennungsbedingungen einzuhalten. Lambda probe 168 arranged in the exhaust gas flow of the flame 116, which is also connected to the controller 164, so that the controller 164, after rough adjustment of the power via the actuators 160 and 162, is additionally able to carry out a fine adjustment of either the amount of combustion air or the amount of fuel, to maintain stoichiometric or near stoichiometric combustion conditions.
Die Steuerung 164 ist im einfachsten Fall so aufgebaut, daß über einen Einstellgeber, beispielsweise manuell, die jeweils gewünschten Leistungen des erfindungsgemäßen Brenners einstellbar sind. In the simplest case, the control 164 is constructed in such a way that the desired outputs of the burner according to the invention can be set by means of a setting transmitter, for example manually.
In einer verbesserten Ausführungsform des dritten Ausführungsbeispiels ist die Steuerung 164 so ausgebildet, daß über eine Gesamtsteuerung einer Anlage, beispielsweise einer Heizanlage, in welche der erfindungsgemäße Brenner integriert ist, eine Vorgabe für die jeweils erforderliche Leistung des erfindungsgemäßen Brenners erfolgt, so daß die Steuerung 164 dann je nach angeforderter Leistung des erfindungsgemäßen Brenners die Stellantriebe 160 und 162 entsprechend einstellt und eine Feineinstellung aufgrund der Meßwerte der In an improved embodiment of the third exemplary embodiment, the control 164 is designed in such a way that, via an overall control of a system, for example a heating system, in which the burner according to the invention is integrated, a specification is made for the required output of the burner according to the invention, so that the control 164 then, depending on the requested output of the burner according to the invention, the actuators 160 and 162 are adjusted accordingly and a fine adjustment on the basis of the measured values of the
Lambdasonde 168 vornimmt. Lambda probe 168 carries out.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig.In a fourth embodiment, shown in Fig.
12, sind diejenigen Teile, die mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zu diesen Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen wird. 12, those parts which are identical to the above exemplary embodiments are provided with the same reference numerals, so that reference is made in full to the description of these exemplary embodiments.
Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen ist das Flammrohr 14 im Bereich des auf den Rezirkulationsraum 91 folgenden Flammraums 117 radial über seine Länge bis zum vorderen Ende 170 verengt, so daß der Innenwandbereich 15 an dem die Flamme 116 anliegt bereits radial nach innen versetzt ist. In contrast to the previous exemplary embodiments, the flame tube 14 is narrowed radially over its length in the region of the flame chamber 117 following the recirculation chamber 91 up to the front end 170, so that the inner wall region 15 against which the flame 116 rests is already radially offset inwards.
Dieses Flammrohr erlaubt es insbesondere bei kleinen Brennerleistungen, vorzugsweise kleiner 20 kW, eine stabil im Flammrohr 14 stehende Flamme 116 zu erhalten. Ferner verhindert diese Geometrie ein unerwünschtes Einziehen von Rauchgasen vom vorderen Ende des Flammrohres 14. This flame tube makes it possible, particularly with small burner outputs, preferably less than 20 kW, to obtain a flame 116 which is stable in the flame tube 14. Furthermore, this geometry prevents undesired drawing in of smoke gases from the front end of the flame tube 14.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig.In a fifth embodiment, shown in Fig.
13, wird, in gleicher Weise wie beim vierten Ausführungsbeispiel, bezüglich der mit denselben Bezugszeichen versehenen Teile auf die voranstehenden Ausführungen Bezug genommen. Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen erfolgt ein Verschließen der Öffnungen 110 mittels konischer Stopfen 172 welche an Stäben 174 gehalten und in axialer Richtung des Stützrohrs 12 beweglich über eine Führung 176 am Düsenstock 24 im Stützrohr 12 geführt sind. Je nach dem, wie weit die konischen Stopfen 172 in die Öffnungen 110 hineinragen, ist eine Reduzierung der Querschnittsflache jeder Öffnung 110 möglich. 13, in the same way as in the fourth exemplary embodiment, reference is made to the above explanations with regard to the parts provided with the same reference symbols. In contrast to the previous exemplary embodiments, the openings 110 are closed by means of conical plugs 172 which are held on rods 174 and are movably guided in the axial direction of the support tube 12 via a guide 176 on the nozzle assembly 24 in the support tube 12. Depending on how far the conical plugs 172 protrude into the openings 110, a reduction in the cross-sectional area of each opening 110 is possible.
Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners, dargestellt in Fig. 14, sind diejenigen In a sixth embodiment of a burner according to the invention, shown in FIG. 14, those are
Teile, die mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich dieser Teile ebenfalls auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann. Parts which are identical to those of the first exemplary embodiment are provided with the same reference numerals, so that reference can also be made in full to the statements relating to the first exemplary embodiment with regard to these parts.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem sechsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 14 bis 17, ebenfalls eine Leistungseinstellung möglich, jedoch ist bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäße Brenner in Form eines Bausatzes aufgebaut. Anstelle einer als Rücklaufdüse ausgebildeten Düse 28 mit einer Düsenrücklaufleitung 32 und einem in dieser vorgesehenen Rücklaufventil 34 zur Einstellung des Brennstoffstroms sind ein Satz von mehreren Düsen 228 vorgesehen, welche jeweils das gleiche Sprühbild und dieselbe luftströmungsseitige Außenkontur und somit die gleiche Form des Brennstoffstrahls 80, jedoch bei unterschiedlichen Brennstoffmengen liefern. Bei diesen Düsen 228 erfolgt die Brennstoffzufuhr über die Brennstofförderpumpe 36 und die Düsenzuleitung 30, eine Düsenrücklaufleitung 32 erübrigt sich jedoch. In contrast to the first exemplary embodiment, a power setting is also possible in the sixth exemplary embodiment, shown in FIGS. 14 to 17, but in this exemplary embodiment the burner according to the invention is constructed in the form of a kit. Instead of a nozzle 28 designed as a return nozzle with a nozzle return line 32 and a return valve 34 provided therein for adjusting the fuel flow, a set of several nozzles 228 are provided, each of which has the same spray pattern and the same air flow side Deliver outer contour and thus the same shape of the fuel jet 80, but with different amounts of fuel. With these nozzles 228, the fuel is supplied via the fuel feed pump 36 and the nozzle feed line 30, but a nozzle return line 32 is unnecessary.
Die jeweils unterschiedlichen Düsen 228 entsprechen dabei unterschiedlichen Leistungen des erfindungsgemäßen Brenners. The different nozzles 228 correspond to different outputs of the burner according to the invention.
Zur Anpassung des Brennluftstroms an die unterschiedlichen Brennstoffmengen der unterschiedlichen Düsen 228 sind mehrere Blenden 290a bis 290c vorgesehen, wobei die Blende 290a der die größte Brennstoffmenge abgebenden Düse 228, die Blende 290c der die kleinste Brennstoffmenge abgebenden Düse zugeordnet ist und die Blende 290 b einer Düse 228 zugeordnet ist, deren Brennstoffmenge zwischen der maximalen und der minimalen Brennstoffmenge liegt. In order to adapt the combustion air flow to the different fuel quantities of the different nozzles 228, several orifices 290a to 290c are provided, the orifice 290a being assigned to the nozzle 228 which emits the largest amount of fuel, the orifice 290c to the nozzle which emits the smallest amount of fuel and the orifice 290b to a nozzle 228 is assigned, the amount of fuel between the maximum and minimum amount of fuel.
Die Blenden 290a bis c unterscheiden sich in dem Querschnitt der für den Teilstrom 106 vorgesehenen Offnungen 210, nicht jedoch hinsichtlich deren Lage, wobei die Offnungen 210a mit den Offnungen 110 hinsichtlich des Gesamtquerschnitts der Offnungen identisch sind, wahrend die Offnungen 210b einen Gesamtquerschnitt zeigen, welcher einer Zwischeneinstellung, beispielsweise dargestellt in Fig. 6, entspricht und somit auch einer Zwischenleistung der entsprechenden Düse 228. Bei der Blende 290c fehlen die Öffnungen 210 gänzlich, so daß dieser der in Fig. 7 dargestellten Stellung der Einsteileinrichtung 120 entspricht, in welcher der Teilstrom 106 völlig unterbunden ist und der Brennluftstrom lediglich durch den Teilstrom 102 gebildet wird. The orifices 290a to c differ in the cross section of the openings 210 provided for the partial flow 106, but not with regard to their position, the openings 210a being identical to the openings 110 with regard to the total cross section of the openings, while the openings 210b show a total cross section which corresponds to an intermediate setting, for example shown in FIG. 6, and thus also an intermediate output of the corresponding nozzle 228. The openings 210 are completely absent from the orifice 290c, so that this corresponds to the position of the adjusting device 120 shown in FIG. 7, in which the partial flow 106 is completely prevented and the combustion air flow is formed only by the partial flow 102.
Je nach in dem Düsenstock 24 montierter Düse 228 ist eine der Blenden 290a bis 290c in das Stützrohr 12 einzubauen, wobei bei dem vierten Ausführungsbeispiel die Blenden 190 herausnehmbar im Stützrohr gehalten sind. Hierzu ist beispielsweise an dem Düsenstock 24 mittels eines Halterings 292 ein Depending on the nozzle 228 mounted in the nozzle assembly 24, one of the orifices 290a to 290c is to be installed in the support tube 12, the orifices 190 being removably held in the support tube in the fourth exemplary embodiment. For this purpose, a holding ring 292 is used, for example, on the nozzle assembly 24
Dreibein 294 gehalten, welches die jeweilige Blende 290 auf ihrer der Vorkammer 48 zugewandten Seite 296 beaufschlagt und diese gegen einen Dichtungsring 298 in Richtung des Flammrohrs 14 drückt. Dabei ist der Düsenstock 26 als Ganzes in Richtung einer Längsachse 300 des Stützrohrs 12 verschieblich und mit einer in Fig. 14 nicht dargestellten Feder in Richtung des Flammrohrs 12 beaufschlagt. Somit ist ein Herausnehmen der Blende 290 in Richtung der Vorkammer 48 möglich, während die Blende 290 in Richtung des Flammrohrs 14 durch das beispielsweise als Dichtungsring 298 ausgebildete Widerlager fixiert ist. Tripod 294 held, which acts on the respective panel 290 on its side facing the pre-chamber 48 296 and presses it against a sealing ring 298 in the direction of the flame tube 14. The nozzle assembly 26 as a whole is displaceable in the direction of a longitudinal axis 300 of the support tube 12 and is acted upon by a spring (not shown in FIG. 14) in the direction of the flame tube 12. It is thus possible to remove the diaphragm 290 in the direction of the prechamber 48, while the diaphragm 290 is fixed in the direction of the flame tube 14 by the abutment, for example designed as a sealing ring 298.
Ferner ist die Brennkammer 92 in gleicher Weise wie vorzugsweise im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, frei von mechanischen Strömungsführungselementen ausgebildet, so daß bei Einbau der der jeweiligen Leistung entsprechenden Düse 228 und der jeweils entsprechenden Blende 290 ebenfalls eine stabile Ausbildung der jeweils geeigneten Rezirkulationsströmung 112 gewährleistet ist und ebenfalls gewährleistet ist, daß die Flamme 116 als blaubrennende Flamme eine stöchiometrische oder nahstöchiometrische Verbrennung liefert. Ferner ist durch die entsprechend für den Teilstrom 106 zur Verfügung gestellten Querschnitte der Öffnungen 210 eine dem ersten Ausführungs-beispiel entsprechende Funktion sichergestellt. Furthermore, in the same way as is preferably shown in connection with the first exemplary embodiment, the combustion chamber 92 is designed free of mechanical flow guiding elements, so that when the nozzle 228 corresponding to the respective power and the respective orifice 290 are installed, a stable design is likewise formed the appropriate recirculation flow 112 is ensured and it is also ensured that the flame 116 as a blue-burning flame delivers a stoichiometric or near-stoichiometric combustion. Furthermore, a function corresponding to the first exemplary embodiment is ensured by the cross sections of the openings 210 correspondingly provided for the partial flow 106.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Brenner für flüssige Medien umfassend ein Brennergehäuse (10), welches ein Stützrohr (12) und ein sich daran anschließendes Flammrohr (14) aufweist, einen in dem Stützrohr (12) in einer Vorkammer (48) angeordneten Düsenstock ( 24 ) mit einer einen Brennstoffstrahl (80) erzeugenden Düse (28), eine in dem Flammrohr (14) angeordnete, im wesentlichen mischrohrfreie Brennkammer (92), in welcher sich der Brennstoffstrahl (80) ausbreitet, ein Trennelement (90) zwischen der Vorkammer (48) und der Brennkammer (92) mit einer zentralen Öffnung (94) durch welche der Brennstoffstrahl (80) hindurchtritt, ein Gebläse (16) zur Erzeugung eines in die Brennkammer (92) eintretenden Brennluftstroms, welcher einen brennstoffstrahlnahen Teilstrom (102) umfaßt, wobei in der Brennkammer (92) der Brennstoff mit einer blaubrennenden Flamme (116) im wesentlichen stöchiometrisch oder nahstöchiometrisch verbrennt, 1. Burner for liquid media comprising a burner housing (10) which has a support tube (12) and an adjoining flame tube (14), a nozzle block (24) arranged in the support tube (12) in a prechamber (48) a fuel jet (80) generating nozzle (28), a substantially mixing tube-free combustion chamber (92) arranged in the flame tube (14), in which the fuel jet (80) spreads, a separating element (90) between the prechamber (48) and the combustion chamber (92) with a central opening (94) through which the fuel jet (80) passes, a fan (16) for generating a combustion air flow entering the combustion chamber (92), which comprises a partial flow (102) close to the fuel jet, in which Combustion chamber (92) which burns fuel with a blue-burning flame (116) essentially stoichiometrically or near-stoichiometrically,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in die Brennkammer (92) zusätzlich zum brennstoffstrahlnahen Teilstrom (102) ein gegenüber diesem in definiertem Abstand radial außenliegender rezirkulationsstabilisierender Teilstrom (106) von Brennluft eintritt, daß sich in der Brennkammer (92) eine von der blaubrennenden Flamme (116) zum nichtbrennenden Teil (81) des Brennstoffstrahls (80) zurückverlaufende innere Rezirkulationsströmung (112) ausbildet und daß der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom (106) der Brennluft die innere Rezirkulations- strömung (112) stabilisiert. characterized in that in the combustion chamber (92) in addition to the fuel stream near the partial stream (102) opposite this recirculation-stabilizing partial flow (106) of combustion air, which is located at a radially outer distance, occurs in the combustion chamber (92) and forms an internal recirculation flow (112) which runs back from the blue-burning flame (116) to the non-burning part (81) of the fuel jet (80) that the recirculation-stabilizing partial flow (106) of the combustion air stabilizes the internal recirculation flow (112).
2. Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennergehäuse Öffnungen (118) vorgesehen sind, durch welche eine kalte Verbrennungsgase führende äußere Rezirkulationsströmung (119) in die Brennkammer (92) eintritt, daß die äußere Rezirkulationsströmung (119) nahe des Trennelements (90) in die Brennkammer (92) eintritt und so groß ist, daß eine Flammenwurzel (114) der blaubrennenden Flamme (116) einen Abstand von mindestens 1 cm von der Düse (28) aufweist, und daß sich zwischen der Düse (28) und der Flammenwurzel (114) ein nicht- brennender Teil (81) des Brennstoffstrahl (80) unter Zumischung von Brennluft (102, 106) kegelförmig ausbreitet. 2. Burner according to the preamble of claim 1 or according to claim 1, characterized in that openings (118) are provided in the burner housing through which a cold combustion gas leading external recirculation flow (119) enters the combustion chamber (92) that the outer recirculation flow (119) enters the combustion chamber (92) near the separating element (90) and is so large that a flame root (114) of the blue-burning flame (116) is at least 1 cm from the nozzle (28) and that Between the nozzle (28) and the flame root (114) a non-burning part (81) of the fuel jet (80) spreads conically with the addition of combustion air (102, 106).
3. Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 oder nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennergehäuse (10) Öffnungen (118) vorgesehen sind, durch welche eine äußere kalte Verbrennungsgase führende Rezirkulationsströmung (119) in die Brennkammer (92) eintritt, daß die äußere Rezirkulations- strömung (119) nahe des Trennelements (90) in die 3. Burner according to the preamble of claim 1 or according to claim 1 or claim 2, characterized in that in the burner housing (10) openings (118) are provided through which an external cold combustion gases leading recirculation flow (119) enters the combustion chamber (92), that the outer recirculation flow (119) near the separating element (90) into the
Brennkammer (92) eintritt und daß diese eine innere Rezirkulationsströmung (112) gegenüber dem Trennelement (90) abschirmt, welche sich als in der Brennkammer (92) von der blaubrennenden Flamme (116) zum nichtbrennenden Teil (81) des Brennstoffstrahls (80) zurück verlaufende Strömung ausbildet.  Combustion chamber (92) occurs and that this shields an internal recirculation flow (112) from the separating element (90), which returns as in the combustion chamber (92) from the blue-burning flame (116) to the non-burning part (81) of the fuel jet (80) developing current.
4. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die innere Rezirkulationsströmung (112) von der Flamme (116) ausgehend auf einer Innenseite des Flammrohrs (14) in Richtung des Trennelements (90) strömt. 4. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the inner recirculation flow (112) flows from the flame (116) on an inside of the flame tube (14) in the direction of the separating element (90).
5. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, 5. Burner according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daß die innere Rezirkulations- strömung (112) gelbbrennend ist.  characterized in that the inner recirculation flow (112) is yellow-burning.
6. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, 6. Burner according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, daß die innere Rezirkulations- strömung (112) durch den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom (106) hindurchtritt.  characterized in that the inner recirculation flow (112) passes through the recirculation-stabilizing partial flow (106).
7. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom (106) im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung (79) des Brennstoffstrahls (80) in die Brennkammer (92) eintritt. 7. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the recirculation-stabilizing partial flow (106) substantially parallel to the flow direction (79) of the fuel jet (80) enters the combustion chamber (92).
8. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilströme (102, 106) unabhängig von der eingestellten Luftmenge an jeweils demselben Ort in die Brennkammer (92) eintreten. 8. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the partial flows (102, 106) enter the combustion chamber (92) independently of the set amount of air at the same location in each case.
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Luftmenge mindestens einer der Teilströme (102, 106) zur Anpassung an die Brennstoffmenge einstellbar ist. 9. Burner according to claim 8, characterized in that at least one of the partial flows (102, 106) is adjustable to adjust the amount of fuel to adjust the amount of air.
10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom (106) hinsichtlich der Luftmenge einstellbar ist. 10. Burner according to claim 9, characterized in that the recirculation-stabilizing partial flow (106) is adjustable in terms of the amount of air.
11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge im rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom (106) bei maximaler Brennstoffmenge maximal und bei minimaler Brennstoffmenge minimal ist. 11. Burner according to claim 10, characterized in that the amount of air in the recirculation-stabilizing partial flow (106) is maximum at maximum amount of fuel and minimal with minimum amount of fuel.
12. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge im brennstoffstrahlnahen Teilstrom (102) bei allen Einstellungen der Brennstoffmenge konstant ist. 12. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of air in the near-fuel jet stream (102) is constant at all settings of the amount of fuel.
13. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffstrahl (80) einen zusammenhängenden Düsenöffnung ausgehenden Spitzkegel bildet. 13. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel jet (80) forms a coherent nozzle opening emanating cone.
14. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom (102) im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung (79) des Brennstoffstrahls (80) in die Brennkammer (92) eintritt. 14. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel stream near the partial stream (102) substantially parallel to the flow direction (79) of the fuel jet (80) enters the combustion chamber (92).
15. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom (102) den Brennstoffstrahl (80) umströmend in die Brennkammer (92) eintritt. 15. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the near-fuel jet partial stream (102) flows around the fuel jet (80) into the combustion chamber (92).
16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom (102) im Bereich eines Umfangs eines Düsenkopfs (50) der Düse (28, 228) in die Brennkammer (92) einströmt. 16. Burner according to claim 15, characterized in that the fuel stream near the partial stream (102) in the region of a circumference of a nozzle head (50) of the nozzle (28, 228) flows into the combustion chamber (92).
17. Brenner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom (102) entlang einer definierten Außenkontur (98) des Düsenkopfs (50) strömt. 17. Burner according to claim 16, characterized in that the fuel stream near the partial stream (102) flows along a defined outer contour (98) of the nozzle head (50).
18. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom (102) und der Brennstoffstrahl (80) durch dieselbe zentrale Einströmöffnung (94) in die Brennkammer (92) eintreten. 18. Burner according to claim 15, characterized in that the near fuel jet stream (102) and the fuel jet (80) through the same central inflow opening (94) enter the combustion chamber (92).
19. Brenner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom (102) durch einen Durchlaß (100) zwischen dem Düsenkopf (28, 228) und einem Rand einer für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom (102) vorgesehenen Einströmöffnung (94) in die Brennkammer (92) strömt. 19. Burner according to claim 18, characterized in that the fuel jet near partial stream (102) through a passage (100) between the nozzle head (28, 228) and an edge of an inflow opening (94) provided for the fuel jet near partial stream (102) into the combustion chamber (92) flows.
20. Brenner nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöffnung (94) für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom (102) turbulenzerzeugend ausgebildet ist. 20. Burner according to claim 18 or 19, characterized in that the inflow opening (94) for the fuel jet-near partial stream (102) is designed to generate turbulence.
21. Brenner nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöffnung (94) mit einer Wirbelkante (104) versehen ist. 21. Burner according to claim 20, characterized in that the inflow opening (94) is provided with a swirl edge (104).
22. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Brennluftstrom (102, 106) durch eine Vorkammer (48) hindurch geführt ist. 22. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the entire combustion air flow (102, 106) is passed through a prechamber (48).
23. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennluftstrom (102, 106) durch ein Trennelement (90) hindurch in die Brennkammer (92) eintritt. 23. Burner according to claim 22, characterized in that the combustion air flow (102, 106) through a separating element (90) into the combustion chamber (92).
24. Brenner nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (90, 290) eine der Düse (28, 228) zugewandte Einströmöffnung (94) für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom (102) aufweist. 24. Burner according to claim 23, characterized in that the separating element (90, 290) has an inlet opening (94) facing the nozzle (28, 228) for the partial stream (102) close to the fuel jet.
25. Brenner nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (90, 290) relativ zu der Einströmöffnung. (94) für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom (102) mindestens eine radial außenliegende Öffnung (110, 210) für den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom (106) aufweist. 25. Burner according to one of claims 22 to 24, characterized in that the separating element (90, 290) relative to the inflow opening. (94) for the partial stream (102) close to the fuel jet has at least one radially outer opening (110, 210) for the partial stream (106) which stabilizes the recirculation.
26. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (92) sich ausgehend von einer Ebene (89) erstreckt, welche nahe der Ebene der Düsenöffnung liegt. 26. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber (92) extends from a plane (89) which is close to the plane of the nozzle opening.
27. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (92) zwischen dem Trennelement (90) und dem Bereich der Flammenwurzel (114) einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist. 27. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber (92) between the separating element (90) and the region of the flame root (114) has a substantially constant cross section.
28. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (90) eine Blende ist. 28. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element (90) is an aperture.
29. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (90) sich in einer Ebene (89) erstreckt. 29. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the diaphragm (90) extends in one plane (89).
30. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (92) einen vom nichtbrennenden Teil (81) des Brennstoffstrahls30. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber (92) one of the non-burning part (81) of the fuel jet
(80) durchsetzten und sich um diesen herum erstreckenden Rezirkulationsraum (91) aufweist. (80) and has a recirculation space (91) extending around it.
31. Brenner nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationsraum (91) sich mindestens bis zur Flammenwurzel (114) erstreckt. 31. Burner according to claim 30, characterized in that the recirculation space (91) extends at least to the flame root (114).
32. Brenner nach einem der Ansprüche 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom (106) in den Rezirkulationsraum (91) eintritt. 32. Burner according to one of claims 30 or 31, characterized in that the recirculation-stabilizing partial flow (106) enters the recirculation space (91).
33. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom (106) symmetrisch zu einer Symmetrieachse der Brennkammer (92) ausgebildet ist. 33. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the recirculation-stabilizing partial flow (106) is formed symmetrically to an axis of symmetry of the combustion chamber (92).
34. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom (106) in Form eines auf einem Zylinder liegenden Strombildes (105) in die Brennkammer (92) eintritt. 34. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the recirculation-stabilizing partial flow (106) in the form of a current image lying on a cylinder (105) enters the combustion chamber (92).
35. Brenner nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Strombild aus parallelen Einzelteilströmen (105) zusammengesetzt ist. 35. Burner according to claim 34, characterized in that the current pattern is composed of parallel component streams (105).
36. Brenner nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelströme (105) im konstanten Winkelabstand (111) zueinander angeordnet sind. 36. Burner according to claim 35, characterized in that the individual flows (105) are arranged at a constant angular distance (111) from one another.
37. Brenner nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Winkelabstandes (111) zwischen zwei Einzelteilströmen (105) zur Winkelbreite des Eintrittsquerschnitts (110) jedes Einzelteilstroms (105) zwischen ungefähr 10 und ungefähr 0,1 liegt. 37. Burner according to claim 36, characterized in that the ratio of the angular distance (111) between two individual component streams (105) to the angular width of the inlet cross section (110) of each individual component stream (105) is between approximately 10 and approximately 0.1.
38. Brenner nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Winkelabstandes (111) zwischen zwei Einzelteilströmen (105) zur Winkelbreite des Eintrittsquerschnitts (110) jedes Einzelteilstroms (105) zwischen ungefähr 1,5 und 0,1 liegt. 38. Burner according to claim 37, characterized in that the ratio of the angular distance (111) between two component streams (105) to the angular width of the inlet cross-section (110) of each component stream (105) is between approximately 1.5 and 0.1.
39. Brenner nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Winkelabstandes (111) zwischen zwei Einzelteilströmen (105) zur Winkelbreite des Eintrittsquerschnitts (110) jedes Einzelteilstroms (105) im Bereich von ungefähr 0,7 und 0,25 liegt. 39. Burner according to claim 38, characterized in that the ratio of the angular distance (111) between two component streams (105) to the angular width of the inlet cross-section (110) of each component stream (105) is in the range of approximately 0.7 and 0.25.
40. Brenner nach einem der Ansprüche 33 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ein Kreiszylinder ist, welcher durch einen mittig desselben liegenden Teilkreis (109) festgelegt ist. 40. Burner according to one of claims 33 to 39, characterized in that the cylinder is a circular cylinder, which is fixed by a central circle lying in the same (109).
41. Brenner nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationsraum (91) einen Außendurchmesser aufweist, welcher ungefähr 1,5 bis ungefähr 3 mal größer ist als der Durchmesser des Teilkreises (109) des Kreiszylinders ist. 41. Burner according to claim 40, characterized in that the recirculation space (91) has an outer diameter which is approximately 1.5 to approximately 3 times larger than the diameter of the pitch circle (109) of the circular cylinder.
42. Brenner nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationsraum (91) einen Innendurchmesser aufweist, welcher ungefähr 2 bis ungefähr 2,5 mal größer ist als der Durchmesser des Teilkreises (109) des Kreiszylinders ist. 42. Burner according to claim 41, characterized in that the recirculation space (91) has an inner diameter which is approximately 2 to approximately 2.5 times larger than the diameter of the pitch circle (109) of the circular cylinder.
43. Brenner nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Rezirkulationsraum (91) einen Innendurchmesser aufweist, welcher ungefähr 2,4 mal so groß ist wie der Durchmesser des Teilkreises (109) des Kreiszylinders. 43. Burner according to claim 42, characterized in that the recirculation space (91) has an inner diameter which is approximately 2.4 times as large as the diameter of the pitch circle (109) of the circular cylinder.
44. Brenner nach einem der Ansprüche 30 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Rezirkulationsraum (91) der Flammraum (117) anschließt. 44. Burner according to one of claims 30 to 43, characterized in that the flame chamber (117) adjoins the recirculation chamber (91).
45. Brenner nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammraum (117) einen Innendurchmesser aufweist, welcher kleiner als der des Rezirkulationsraums (91) ist. 45. Burner according to claim 44, characterized in that the flame space (117) has an inner diameter which is smaller than that of the recirculation space (91).
46. Brenner nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Flammraums (117) im Bereich des ungefähr 0,6 bis ungefähr 0,9-fachen des Innendurchmessers des Rezirkulationsraums (91) liegt. 46. Burner according to claim 45, characterized in that the inner diameter of the flame space (117) is in the range of about 0.6 to about 0.9 times the inner diameter of the recirculation space (91).
47. Brenner nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Flammraums (117) im Bereich des ungefähr 0,8-fachen des Innendurchmessers des 47. Burner according to claim 46, characterized in that the inner diameter of the flame chamber (117) in the range of approximately 0.8 times the inner diameter of the
Rezirkulationsraums (91) beträgt.  Recirculation space (91).
48. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme (116) eine in der Brennkammer (92) liegende Flammenwurzel (114) aufweist. 48. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the flame (116) has a flame root (114) lying in the combustion chamber (92).
49. Brenner nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Brennkammer (92) über die Flammenwurzel (114) hinaus erstreckt. 49. Burner according to claim 48, characterized in that the combustion chamber (92) extends beyond the flame root (114).
50. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Rezirkulations- strömung (119) getrennt von dem Brennluftstrom (102, 106) in die Brennkammer (92) eintritt. 50. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the outer recirculation flow (119) separately from the combustion air flow (102, 106) enters the combustion chamber (92).
51. Brenner nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Rezirkulationsströmung (119) durch Rezirkulationsöffnungen (118) im Flammrohr (14) direkt in die Brennkammer (92) eintritt. 51. Burner according to claim 50, characterized in that the outer recirculation flow (119) through recirculation openings (118) in the flame tube (14) enters directly into the combustion chamber (92).
52. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche der für den Eintritt des Brennluftstroms (102, 106) in die Brennkammer (92) vorgesehenen Öffnungen (94, 110) maximal ungefähr der Fläche der im Flammrohr (14) vorgesehenen Rezirkulationsöffnungen (118) für die äußere Rezirkulationsströmung (119) entspricht. 52. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that a surface of the openings (94, 110) provided for the entry of the combustion air flow (102, 106) into the combustion chamber (92) maximally approximately the surface provided in the flame tube (14) Recirculation openings (118) for the outer recirculation flow (119) corresponds.
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