EP0789189A2 - Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, insbesondere für Öl - Google Patents

Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, insbesondere für Öl Download PDF

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EP0789189A2
EP0789189A2 EP96118804A EP96118804A EP0789189A2 EP 0789189 A2 EP0789189 A2 EP 0789189A2 EP 96118804 A EP96118804 A EP 96118804A EP 96118804 A EP96118804 A EP 96118804A EP 0789189 A2 EP0789189 A2 EP 0789189A2
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EP
European Patent Office
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burner according
air
opening
nozzle
swirl chamber
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EP96118804A
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EP0789189A3 (de
EP0789189B1 (de
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Michael Dr.-Ing. Malobabic
Manfred Wolf
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Koerting Hannover GmbH
Original Assignee
Koerting Hannover GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details
    • F23D11/40—Mixing tubes; Burner heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11402—Airflow diaphragms at burner nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/11403—Flame surrounding tubes in front of burner nozzle

Definitions

  • the invention relates to a burner of the type mentioned in the preamble of claim 1 for liquid or gaseous fuels, in particular for oil.
  • Burners of the type in question for which the one according to DE 44 12 185 A1 is typical, have a nozzle for supplying fuel which is surrounded by a concentric opening for supplying air into the outlet region of the nozzle.
  • the opening is in a baffle plate which is arranged at the end of a channel for supplying air.
  • There are radial air slots in the baffle plate which are designed such that the air emerges from them in a rotating manner and then mixes in a flame chamber with the fuel emerging from the nozzle, in this case oil sprayed conically from the nozzle.
  • the flame chamber is surrounded by a mixing tube.
  • a disadvantage of this known burner is that the air entering the combustion chamber rotates, in particular due to the centrifugal force caused by the rotation, as a layer on the inner wall of the mixing tube, whereby mixing of the fuel with the entering air is impaired.
  • the air emerging from the opening in the baffle plate concentrically surrounding the nozzle does not rotate and mixes poorly with the fuel emerging from the nozzle.
  • Their purpose is also less to provide a substantial portion of the air used for combustion than to prevent fuel emerging from the nozzle from attaching to the baffle plate.
  • the invention has for its object to provide a burner of the type in question, in which the mixing of supplied air and fuel and thus the combustion is improved.
  • the basic idea of this teaching is to impart a rotational movement to the air emerging from the outlet opening surrounding the nozzle, so that this air spreads out in the form of a conical vortex due to the resulting centrifugal force and thereby mixes intimately with the fuel emerging from the nozzle .
  • This intensive mixing leads to an improvement in the combustion. It is easily possible, even with a small diameter, to supply all of the air required for combustion to the opening surrounding the nozzle, for which purpose it is only necessary to correspondingly increase the feed pressure for the air supplied to the opening.
  • the means which impart a rotational movement to the air emerging from the opening can be designed in any way.
  • a vortex chamber which has a central outlet opening which forms the opening for the supply of air and an inlet opening for air which is at least partially arranged radially outside the outlet opening and at least partially directed in the circumferential direction .
  • the air entering the swirl chamber is rotated through the circumferentially directed inlet opening.
  • the air experiences a considerable rotational acceleration on its radial path inwards to the smaller outlet opening in a known manner, so that the air leaves the outlet opening from the swirl chamber at a considerable rotational speed.
  • the air is effectively torn apart radially due to the centrifugal force, with intimate mixing with the fuel emerging from the nozzle.
  • This effect occurs in the case of gaseous fuel, but in particular also in the case of liquid fuel, when it is sprayed through a swirl nozzle in a manner known per se.
  • the direction of rotation of the fuel swirl is expediently in the same direction as the direction of rotation of the air emerging through the outlet opening of the swirl chamber.
  • the cross section of the swirl chamber decreases conically or trumpet-shaped towards the outlet opening.
  • the inlet opening for supplying air to the swirl chamber is formed by a plurality of essentially radial slots, preferably in the wall of the swirl chamber facing away from the outlet opening.
  • These slots can, for example, have the same shape as the slots in the baffle plate according to the literature discussed at the outset, these slots, of course, must be arranged radially in relation to the outlet opening in such a way that the air entering the swirl chamber radially inwards towards the outlet opening moved and experiences a considerable rotational acceleration due to its inertia.
  • the slots forming the inlet opening expediently extend in a radial circumferential region of the swirl chamber, the average radius of which is substantially larger than the radius of the outlet opening of the swirl chamber.
  • the flame space in the outlet opening in front of the nozzle for fuel can be enclosed in a manner known per se by a reaction tube. Since the mixing between air and fuel already takes place in the central area after exiting the outlet opening and the nozzle for fuel, the mixing is not impaired by this, and since air and fuel already get into the area of the reaction tube in intimate mixing and combustion there too takes place, the reaction tube heats up to a particular extent, whereby gasification of the sprayed-in liquid fuel takes place and burns it not as a liquid but as a gas largely without residue.
  • a step representing a cross-sectional jump is formed between the reaction tube and the outlet opening of the swirl chamber, preferably the tapered front wall of the swirl chamber in the direction of flow.
  • This step leads to the formation of a roll-shaped ring vortex in its area, in which the air / fuel mixture rotates before it continues to reach the downstream flame area.
  • This roller-shaped vortex supports the intimate mixing of fuel and air.
  • an opening for supplying flue gas can advantageously be arranged.
  • the flue gas serves the purpose of lowering the partial pressure of the oxygen in order to lower the peak areas of the flame temperature and thus to avoid the formation of NO x .
  • the roller-shaped vortex in the area of the step leads to an intimate mixing of the air / fuel / flue gas mixture in front of the area of the flame.
  • the opening for the flue gas can be an annular gap, which gap can be formed by a space between the rear end of the reaction tube and the swirl chamber.
  • This slot can be adjustable for metering the flue gas supply, and for adjustment the size of the slot, the reaction tube can be kept adjustable in the axial direction.
  • the pressure of the air supplied to the swirl chamber must be such that, in spite of the comparatively narrow cross section of the outlet opening of the swirl chamber, an air quantity sufficient for combustion of the introduced fuel is supplied. It should also be noted that additional power is required to accelerate the air in the swirl chamber.
  • an expedient development of the invention provides an additional air supply through an annular gap arranged outside the swirl chamber, through which air can flow into the reaction tube.
  • the axial partial section according to FIG. 1 shows the front part of a burner, in which a blower for supplying air and a pump for supplying oil are omitted in the drawing on the right.
  • a tubular housing 1 tapers in a conical part 2 to a flame chamber 3, which is surrounded by a flame tube 4.
  • the flame tube 4 is connected by screws 5 in the axial direction adjustable with tabs 6 which are attached to the conical part 2 of the housing 1.
  • a gap 8 is formed between a rear end 7 of the flame tube 4 and the conical part 2 of the housing 1.
  • An interior 9 of the housing 1 is connected to the blower, not shown.
  • the front end of the conical part 2 of the housing 1 is closed by a conical wall 10 of a swirl chamber 11, which has an outlet opening 12 and inlet openings 14 formed by slots in a rear wall 13.
  • the inlet openings 14 are located in a radial area outside the outlet opening 12 and are also directed essentially in the circumferential direction.
  • the inlet openings 14 are connected to the interior 9 of the housing 1 and are thus supplied with air by the blower (not shown).
  • a pipe 15 for supplying oil extends through the center of the housing 1 via a nozzle assembly 16 to a nozzle 17 which is designed as a swirl nozzle.
  • the rear wall 13 of the swirl chamber 11 is tightly connected to the nozzle assembly 16.
  • the nozzle 17 extends into the outlet opening 12, which thus forms an annular gap.
  • Insulators 18 extend tightly through the rear wall 13 and the conical wall 10 of the swirl chamber 11, and lead through the ignition electrodes 19 into the flame chamber 3, the rear ends of which are designed as plugs 20 for connection to ignition cables (not shown).
  • Fig. 1 only one of the ignition electrodes 19 is shown, but it is in known two electrodes available, as can be seen from the view in Fig. 2.
  • a pipe 21 Through the rear wall 13 and the conical wall 10 of the swirl chamber 11 there is also a pipe 21, through which a flame detector 22 monitors the burning of the flame in the flame chamber 3.
  • oil is fed via the pipe 15 to the nozzle 17, from which the oil emerges as a vortex and spreads into the flame chamber 3 in a spray cone.
  • the blower supplies pressurized air to the inlet openings 14 through the interior 9 of the housing 1, through which air flows into the swirl chamber 11 in the circumferential direction with an angular momentum.
  • This air moves in the swirl chamber 11 radially inward and axially forward to the outlet opening 12, whereby its rotational speed increases considerably, so that it emerges from the outlet opening 12 at a high rotational speed and thus widens conically.
  • the spray cone of oil emerging from the nozzle 17 mixes with the air cone emerging from the outlet opening 12. This fuel / air mixture is ignited by the electrodes 19 in a known manner. The combustion then takes place in the flame tube 3.
  • a step representing a cross-sectional jump is formed, as can be clearly seen from FIG. 1.
  • an annular roll vortex forms, in which the flow in the area of the flame tube 3 runs to the rear and in the area of the conical wall 10 to the front.
  • This vortex also contributes to the intimate mixing of fuel and air.
  • this area there is a mixture with exhaust gas which flows in via the gap 8. The oxygen partial pressure is reduced by this exhaust gas. This allows temperature peaks in the flame pattern and thus avoid the formation of NO x .
  • the flame tube 4 is adjustable in relation to the housing 1 and thus also the size of the gap 8 and the supply of exhaust gas.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, insbesondere für Öl, mit einer Düse zur Zuführung von Brennstoff und mit einer die Düse konzentrisch umgebenden Öffnung zur Zuführung von Luft in den Austrittsbereich der Düse. Es sind Mittel vorgesehen, die der aus der Öffnung austretenden Luft eine Drehbewegung erteilen. Die Mittel sind insbesondere durch eine Wirbelkammer (11) gebildet, die eine die Öffnung zur Zuführung von Luft bildende zentrale Austrittsöffnung (12) und wenigstens eine Eintrittsöffnung (14) für Luft aufweist, welche wenigstens teilweise radial außerhalb der Austrittsöffnung (12) angeordnet und wenigstens teilweise in Umfangsrichtung gerichtet ist. Die die Austrittsöffnung (12) rotierend verlassende Luft breitet sich aufgrund der Zentrifugalkraft in Form eines kegelförmigen Wirbels aus und vermischt sich dadurch innig mit dem aus der Düse (17) austretenden Brennstoff. Diese intensive Vermischung führt zu einer Verbesserung der Verbrennung. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brenner der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art für flüssige oder gasförmige Brennstoffe, insbesondere für Öl.
  • Brenner der betreffenden Art, für die der nach der DE 44 12 185 A1 typisch ist, weisen eine Düse zur Zuführung von Brennstoff auf, die von einer konzentrischen Öffnung zur Zuführung von Luft in den Austrittsbereich der Düse umgeben ist. Bei dem Brenner, der in der zuvor genannten Schrift beschrieben ist, befindet sich die Öffnung in einer Stauscheibe, die am Ende eines Kanals zur Zuführung von Luft angeordnet ist. In der Stauscheibe befinden sich radiale Luftschlitze, die so ausgebildet sind, daß aus ihnen die Luft sich drehend austritt und sich dann in einem Flammraum mit dem aus der Düse austretenden Brennstoff, in diesem Fall von der Düse kegelförmig versprühtes Öl, vermischt. Der Flammraum ist von einem Mischrohr umgeben.
  • Ein Nachteil dieses bekannten Brenners besteht darin, daß die in den Brennraum rotierend eintretende Luft insbesondere aufgrund der durch die Rotation bedingten Zentrifugalkraft als Schicht an die Innenwandung des Mischrohres anlegt, wodurch eine Durchmischung des Brennstoffs mit der eintretenden Luft beeinträchtigt wird. Die aus der die Düse konzentrisch umgebenden Öffnung in der Stauscheibe austretende Luft rotiert nicht und vermischt sich auch nur schlecht mit dem aus der Düse austretenden Brennstoff. Ihr Zweck besteht auch weniger darin, einen wesentlichen Anteil der zur Verbrennung dienenden Luft zu liefern, als ein Ansetzen von aus der Düse austretendem Brennstoff an der Stauscheibe zu verhindern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der betreffenden Art zu schaffen, bei dem die Durchmischung von zugeführter Luft und Brennstoff und damit die Verbrennung verbessert ist.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.
  • Der Grundgedanke dieser Lehre besteht darin, der aus der die Düse umgebenden Austrittsöffnung austretenden Luft eine Drehbewegung zu erteilen, so daß diese Luft sich aufgrund der sich so ergebenden Zentrifugalkraft in Form eines kegelförmigen Wirbels ausbreitet und sich dadurch innig mit dem aus der Düse austretenden Brennstoff vermischt. Diese intensive Vermischung führt zu einer Verbesserung der Verbrennung. Dabei ist es ohne weiteres möglich, auch bei kleinem Durchmesser der die Düse umgebenden Öffnung die gesamte zur Verbrennung erforderliche Luft zuzuführen, wozu es lediglich erforderlich ist, den Speisedruck für die der Öffnung zugeführte Luft entsprechend zu erhöhen.
  • Die Mittel, die der aus der Öffnung austretenden Luft eine Drehbewegung erteilen, können beliebig ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist es jedoch gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, als Mittel eine Wirbelkammer vorzusehen, die eine die Öffnung zur Zuführung von Luft bildende zentrale Austrittsöffnung und eine Eintrittsöffnung für Luft aufweist, welche wenigstens teilweise radial außerhalb der Austrittsöffnung angeordnet und wenigstens teilweise in Umfangsrichtung gerichtet ist. Die in die Wirbelkammer eintretende Luft wird durch die in Umfangsrichtung gerichtete Eintrittsöffnung in Drehung versetzt. Die Luft erfährt auf ihrem radialen Weg nach innen zu der kleineren Austrittsöffnung hin in bekannter Weise eine beträchtliche Drehbeschleunigung, so daß die Luft die Austrittsöffnung aus der Wirbelkammer mit einer beträchtlichen Drehgeschwindigkeit verläßt. Dadurch wird die Luft aufgrund der Zentrifugalkraft wirksam radial auseinandergerissen, wobei eine innige Vermischung mit dem aus der Düse austretenden Brennstoff erfolgt. Diese Wirkung tritt bei gasförmigem Brennstoff, insbesondere aber auch bei flüssigem Brennstoff ein, wenn dieser in an sich bekannter Weise durch eine Wirbeldüse eingesprüht wird. Bei Verwendung einer Wirbeldüse zur Einleitung von flüssigem Brennstoff ist die Drehrichtung des Brennstoffwirbels zweckmäßigerweise gleichsinnig mit der Drehrichtung der durch die Austrittsöffnung der Wirbelkammer austretenden Luft.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verkleinert sich der Querschnitt der Wirbelkammer zur Austrittsöffnung hin konisch oder trompetenförmig. Dadurch erfährt die Luft innerhalb der Wirbelkammer bereits eine axiale Beschleunigung zur Austrittsöffnung hin, so daß dadurch die Form der radialen Ausbreitung des aus der Austrittsöffnung austretenden Luftstromes beeinflußbar ist.
  • Die Eintrittsöffnung zur Zuführung von Luft in die Wirbelkammer ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch mehrere, im wesentlichen radiale Schlitze vorzugsweise in der der Austrittsöffnung abgewandten Wandung der Wirbelkammer gebildet. Diese Schlitze können dabei beispielsweise die gleiche Form haben wie die Schlitze in der Stauscheibe gemäß der eingangs diskutierten Literatur, wobei selbstverständlich diese Schlitze radial im Verhältnis zu der Austrittsöffnung so angeordnet sein müssen, daß sich die in die Wirbelkammer eintretende Luft zur Austrittsöffnung hin radial nach innen bewegt und so aufgrund ihrer Trägheit eine beträchtliche Drehbeschleunigung erfährt. Zweckmäßigerweise erstrecken sich die die Eintrittsöffnung bildenden Schlitze in einem radial Umfangsbereich der Wirbelkammer, dessen mittlerer Radius wesentlich größer ist als der Radius der Austrittsöffnung der Wirbelkammer. Dadurch erfährt die Luft eine außerordentlich hohe Drehbeschleunigung, so daß die Vermischung der aus der Austrittsöffnung austretenden Luft mit dem Brennstoff besonders intensiv ist.
  • Der Flammraum in Austrittsöffnung vor der Düse für Brennstoff kann in an sich bekannter Weise von einem Reaktionsrohr umschlossen sein. Da die Vermischung zwischen Luft und Brennstoff bereits im zentralen Bereich nach Austritt aus der Austrittsöffnung und der Düse für Brennstoff erfolgt, wird dadurch die Vermischung nicht beeinträchtigt, und da Luft und Brennstoff bereits in inniger Vermischung in den Bereich des Reaktionsrohres gelangen und auch dort eine Verbrennung stattfindet, erwärmt sich das Reaktionsrohr in besonderem Maße, wodurch eine Vergasung eingesprühten flüssigen Brennstoffs erfolgt und dieser nicht als Flüssigkeit, sondern als Gas weitgehend rückstandsfrei verbrennt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Reaktionsrohr und der Austrittsöffnung der Wirbelkammer, vorzugsweise der in Strömungsrichtung sich verjüngenden vorderen Wandung der Wirbelkammer, eine einen Querschnittssprung darstellende Stufe gebildet. Diese Stufe führt dazu, daß sich in ihrem Bereich ein walzenförmiger Ringwirbel bildet, in dem das Luft/Brennstoffgemisch rotiert, ehe es im weiteren Verlauf in den stromabwärts gelegenen Flammbereich gelangt. Dieser walzenförmige Wirbel unterstützt die innige Vermischung von Brennstoff und Luft.
  • Im Bereich dieser Stufe, vorzugsweise innerhalb des Reaktionsrohres, läßt sich in vorteilhafter Weise ein Durchbruch zur Zuführung von Rauchgas anordnen. Das Rauchgas dient dem Zweck, den Partialdruck des Sauerstoffs abzusenken, um so die Spitzenbereiche der Flammtemperatur abzusenken und damit die Bildung von NOX zu vermeiden. Auch im Hinblick auf dieses Rauchgas führt der walzenförmige Wirbel im Bereich der Stufe zu einer innigen Vermischung des Luft/Brennstoff/Rauchgasgemisches vor dem Bereich der Flamme.
  • Der Durchbruch für das Rauchgas kann ein ringförmiger Spalt sein, wobei dieser Spalt durch einen Zwischenraum zwischen dem hinteren Ende des Reaktionsrohres und der Wirbelkammer gebildet sein kann. Zur Dosierung der Rauchgaszuführung kann dieser Schlitz verstellbar sein, wobei zur Verstellung der Größe des Schlitzes das Reaktionsrohr in axialer Richtung verstellbar gehalten sein kann.
  • Wie bereits erwähnt, muß der Druck der der Wirbelkammer zugeführten Luft so bemessen sein, daß trotz des vergleichsweise engen Querschnitts der Austrittsöffnung der Wirbelkammer eine zur Verbrennung des eingeleiteten Brennstoffs ausreichende Luftmenge zugeführt wird. Dabei ist insbesondere auch zu berücksichtigen, daß zur Beschleunigung der Luft in der Wirbelkammer zusätzliche Leistung erforderlich ist.
  • In der Praxis ist es häufig erwünscht, einen Brenner vorgegebener Konstruktion an eine gewünschte Brennerleistung anzupassen. Durch Änderung der Düsengröße für den zugeführten Brennstoff und des Druckes für die zugeführte Luft läßt sich in gewissen Grenzen die Brennerleistung variieren. Zur Erweiterung des Leistungsbereichs zu höheren Werten hin sieht eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung eine zusätzliche Luftzuführung durch einen außerhalb der Wirbelkammer angeordneten Ringspalt vor, durch den Luft in das Reaktionsrohr einströmen kann. Zwar führt die so zugeführte zusätzliche Luft bei Eintritt in das Reaktionsrohr keine Drehbewegung aus, jedoch erfährt diese Zusatzluft durch das in dem Reaktionsrohr rotierende Brennstoff/Luftgemisch eine gewisse Mitnahme, so daß dadurch eine gute Vermischung erfolgt. Zwar ist diese Vermischung nicht so gut wie die durch die zentral mit hoher Rotationsgeschwindigkeit eingeleitete Luft bewirkte Vermischung, jedoch stellt die durch den Ringspalt eingeleitete zusätzliche Luft zur Leistungsbereicherweiterung einen guten Kompromiß dar. Es ist auch möglich, in oder vor dem Ringspalt Leitbleche vorzusehen, die der den Ringspalt durchströmenden Luft eine Drehbewegung erteilen.
  • Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
    • Fig. 1
    zeigt einen axialen Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
    Fig. 2
    ist eine Axialansicht von links in Fig. 1
    Fig. 3
    zeigt als vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1 die hintere Wandung der Wirbelkammer und
    Fig. 4
    ist eine Axialansicht in Fig. 3.
  • Der axiale Teilschnitt gemäß Fig. 1 zeigt den vorderen Teil eines Brenners, bei dem ein Gebläse zur Zuführung von Luft und eine Pumpe für die Zuführung von Öl in der Zeichnung rechts weggelassen sind. Ein rohrförmiges Gehäuse 1 verjüngt sich in einem konischen Teil 2 zu einem Flammraum 3 hin, der von einem Flammrohr 4 umgeben ist. Das Flammrohr 4 ist über Schrauben 5 in Axialrichtung verstellbar mit Laschen 6 verbunden, die an dem konischen Teil 2 des Gehäuses 1 befestigt sind. Zwischen einem hinteren Ende 7 des Flammrohres 4 und dem konischen Teil 2 des Gehäuses 1 ist ein Spalt 8 gebildet. Ein Innenraum 9 des Gehäuses 1 ist an das nicht dargestellte Gebläse angeschlossen.
  • Das vordere Ende des konischen Teils 2 des Gehäuses 1 ist durch eine konische Wandung 10 einer Wirbelkammer 11 verschlossen, die eine Austrittsöffnung 12 und durch Schlitze in einer hinteren Wandung 13 gebildete Eintrittsöffnungen 14 aufweist. Die Eintrittsöffnungen 14 befinden sich in einem radialen Bereich außerhalb der Austrittsöffnung 12 und sind außerdem im wesentlichen in Umfangsrichtung gerichtet. Die Eintrittsöffnungen 14 stehen mit dem Innenraum 9 des Gehäuses 1 in Verbindung und werden somit von dem nicht dargestellten Gebläse mit Luft gespeist.
  • Durch das Zentrum des Gehäuses 1 erstreckt sich ein Rohr 15 zur Zuleitung von Öl über einen Düsenstock 16 zu einer Düse 17, die als Wirbeldüse ausgebildet ist. Die hintere Wandung 13 der Wirbelkammer 11 ist dicht mit dem Düsenstock 16 verbunden. Die Düse 17 erstreckt sich in die Austrittsöffnung 12, die somit einen Ringspalt bildet.
  • Durch die hintere Wandung 13 und die konische Wandung 10 der Wirbelkammer 11 erstrecken sich dicht Isolatoren 18, durch die Zündelektroden 19 in den Flammraum 3 führen, deren hintere Enden als Stecker 20 zur Verbindung mit nicht dargestellten Zündkabeln ausgebildet sind. In Fig. 1 ist nur eine der Zündelektroden 19 dargestellt, es sind jedoch in bekannter Weise zwei Elektroden vorhanden, wie das aus der Ansicht in Fig. 2 ersichtlich ist. Durch die hintere Wandung 13 und die konische Wandung 10 der Wirbelkammer 11 führt außerdem dicht ein Rohr 21, durch das hindurch ein Flammwächter 22 das Brennen der Flamme in dem Flammraum 3 überwacht.
  • Aus den Fig. 3 und 4, die als vergrößerte Einzelheit die hintere Wandung 13 der Wirbelkammer 11 zeigen, wird die Ausbildung und Anordnung der die Eintrittsöffnungen bildenden Schlitze 14 deutlich.
  • Bei Betrieb des Brenners wird Öl über das Rohr 15 der Düse 17 zugeführt, aus der das Öl als Wirbel austritt und sich in einem Sprühkegel in den Flammraum 3 ausbreitet.
  • Durch das nicht dargestellte Gebläse wird über den Innenraum 9 des Gehäuses 1 unter Druck stehende Luft den Eintrittsöffnungen 14 zugeführt, durch die die Luft mit einem Drehimpuls in Umfangsrichtung in die Wirbelkammer 11 einströmt. Diese Luft bewegt sich in der Wirbelkammer 11 radial nach innen und axial nach vorn zu der Austrittsöffnung 12, wobei sich ihre Drehgeschwindigkeit beträchtlich erhöht, so daß sie aus der Austrittsöffnung 12 mit hoher Drehgeschwindigkeit austritt und sich so kegelförmig verbreitert. Dabei vermischen sich der aus der Düse 17 austretende Sprühkegel des Öls mit dem aus der Austrittsöffnung 12 austretenden Luftkegel. Dieses Brennstoff/Luftgemisch wird in bekannter Weise durch die Elektroden 19 gezündet. Die Verbrennung erfolgt dann in dem Flammrohr 3.
  • Zwischen der konischen Wandung 10 der Wirbelkammer 11 und dem Flammrohr 4 ist eine einen Querschnittssprung darstellende Stufe gebildet, wie das deutlich aus Fig. 1 zu ersehen ist. Im Bereich dieser Stufe bildet sich ein ringförmiger Walzenwirbel aus, in dem die Strömung im Bereich des Flammrohres 3 nach hinten und im Bereich der konischen Wandung 10 nach vorn verläuft. Dieser Wirbel trägt ebenfalls zur innigen Vermischung von Brennstoff und Luft bei. Außerdem erfolgt in diesem Bereich eine Vermischung mit Abgas, das über den Spalt 8 zuströmt. Durch dieses Abgas wird der Sauerstoffpartialdruck abgesenkt. Dadurch lassen sich Temperaturspitzen im Flammbild und damit die Bildung von NOX vermeiden. Da das Abgas heiß ist, ergibt sich eine verstärkte Verdampfung des Öls, so daß im Ergebnis weitestgehend gasförmiger Brennstoff mit einer blauen Flamme wie bei einem Gasbrenner verbrennt. Nach Lösen der Schrauben 5 ist das Flammrohr 4 im Verhältnis zum Gehäuse 1 verstellbar und damit auch die Größe des Spaltes 8 und die Zuführung von Abgas.

Claims (15)

  1. Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, insbesondere für Öl,
    mit einer Düse zur Zuführung von Brennstoff und
    mit einer die Düse konzentrisch umgebenden Öffnung zur Zuführung von Luft in den Austrittsbereich der Düse,
    gekennzeichnet durch
    Mittel, die der aus der Öffnung austretenden Luft eine Drehbewegung erteilen.
  2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch eine Wirbelkammer (11) gebildet sind, die eine die Öffnung zur Zuführung von Luft bildende zentrale Austrittsöffnung (12) und wenigstens eine Eintrittsöffnung (14) für Luft aufweist, welche wenigstens teilweise radial außerhalb der Austrittsöffnung (12) angeordnet und wenigstens teilweise in Umfangsrichtung gerichtet ist.
  3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Wirbelkammer (11) sich zur Austrittsöffnung (12) hin konisch oder trompetenförmig verkleinert.
  4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (14) für Luft durch im wesentlichen radiale Schlitze in einer Wandung (13) der Wirbelkammer (11) gebildet ist.
  5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die die Eintrittsöffnung (14) bildenden Schlitze in einem Umfangsbereich erstrecken, dessen mittlerer Radius wesentlich größer ist als der Radius der Austrittsöffnung (12) der Wirbelkammer (11).
  6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (17) für Brennstoff eine Wirbeldüse ist, deren Wirbelrichtung die gleiche ist wie die Wirbelrichtung in der Wirbelkammer (11).
  7. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Austrittsrichtung vor der Düse (17) für Brennstoff gebildeter Flammraum (3) von einem Reaktionsrohr (4) umschlossen ist.
  8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Reaktionsrohr (4) und der Austrittsöffnung (12) der Wirbelkammer (11), vorzugsweise deren sich in Strömungsrichtung verjüngenden vorderen Wandung (10) eine einen Querschnittssprung darstellende Stufe gebildet ist.
  9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Stufe, vorzugsweise unmittelbar radial innerhalb des Reaktionsrohres (4) wenigstens ein Durchbruch für Rauchgas vorgesehen ist.
  10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch ein ringförmiger Spalt (8) ist.
  11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (8) durch einen Zwischenraum zwischen dem hinteren Ende (7) des Reaktionsrohres (4) und der Wirbelkammer (11) gebildet ist.
  12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Spaltes (8) verstellbar ist.
  13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Größe des Spaltes (8) das Reaktionsrohr (4) in axialer Richtung verstellbar gehalten ist.
  14. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Wirbelkammer (11) ein Ringspalt zur zusätzlichen Zuführung von Luft in den Flammraum (3) angeordnet ist.
  15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ringspaltes verstellbar ist.
EP96118804A 1996-02-07 1996-11-23 Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, insbesondere für Öl Expired - Lifetime EP0789189B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19604347 1996-02-07
DE19604347A DE19604347A1 (de) 1996-02-07 1996-02-07 Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, insbesondere für Öl

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