EP1489352A1 - Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner - Google Patents

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EP1489352A1
EP1489352A1 EP04013442A EP04013442A EP1489352A1 EP 1489352 A1 EP1489352 A1 EP 1489352A1 EP 04013442 A EP04013442 A EP 04013442A EP 04013442 A EP04013442 A EP 04013442A EP 1489352 A1 EP1489352 A1 EP 1489352A1
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EP
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mixing device
combustion air
housing
air flow
nozzle assembly
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BBT Thermotechnik GmbH
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    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/408—Flow influencing devices in the air tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
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    • F23D11/001—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space spraying nozzle combined with forced draft fan in one unit
    • 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
    • F23D2900/11401—Flame intercepting baffles forming part of burner head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • 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 mixing device for an oil or gas burner according to the preamble of claim 1.
  • a generic burner is known for example from EP 0 683 883 B1. It consists of a burner housing which has a support tube with a prechamber arranged in it and a flame tube adjoining it.
  • a nozzle assembly with a nozzle generating a fuel jet is arranged in the prechamber in the prechamber, and the fuel jet propagates into the flame tube.
  • the combustion air flow entering the combustion chamber is generated by a fan. This includes a partial flow close to the fuel jet and a partial flow that stabilizes recirculation.
  • the radially outer recirculation-stabilizing partial flow takes the form of a flow pattern corresponding to a ring flow interrupted in the circumferential direction, so that an internal recirculation flow running back from the blue-burning flame to the non-burning part of the fuel jet is formed in the combustion chamber.
  • the recirculation-stabilizing partial flow of the combustion air stabilizes the internal recirculation flow.
  • DE 199 48 876 A1 discloses a method for creating a homogeneous combustion air flow by changing the structure. The air flow is pressed through the impeller of a blower into the spiral duct of the blower housing and is guided from it in an approximately right-angled deflection into a burner housing arranged on the side.
  • the combustion air flows through air holes in a distributor element into the combustion zone of a fan burner.
  • a linear calming device preferably in the form of a lamellar grille, and / or a tubular calming device, preferably in the form of an end face to the distributor element, as the 1st step on the deflection from the spiral channel to the burner housing open cylinder grille, and / or as a 3rd stage a circular calmer in the form of a grille with small holes in front of the distributor element homogenizes the air flow.
  • the combustion air reaches the center of the cylindrical calming element via a relatively long lateral surface and from there to the orifice in the axial flow direction.
  • This arrangement may have an adverse effect on the quality of combustion and flame stability because of turbulence. These reach the diaphragm and / or the incoming combustion air passes unevenly through the jacket of the calming element.
  • the invention has for its object a compact mixer for to create an oil or gas burner as well as its combustion quality and robustness to optimize in different operating states.
  • the mixing device for an oil or gas burner is characterized in that a chamber with an equalizing element with finely divided passage openings for the combustion air flow is formed upstream of the orifice, between the orifice and the nozzle assembly.
  • the combustion air flow from the housing enters this radially and thus reaches the flow openings in the orifice evenly from all sides.
  • the cylindrical equalization element lies in the axial direction both on the diaphragm and on a closed boundary wall on the side of the nozzle assembly. It is arranged at a radial distance from the wall of the surrounding cylindrical housing so that an annular gap is created.
  • a perforated plate preferably forms the cylindrical equalization element.
  • the boundary wall of the chamber on the side of the nozzle assembly is placed thereon and the holding devices for the diaphragm, which can be attached to the boundary wall or directly on the nozzle assembly, are arranged within the equalization element.
  • the depth of the cylindrical equalizing element or the distance between the screen and the boundary wall corresponds to approximately half the diameter of the screen.
  • the diaphragm can also be attached to the boundary wall directly via the equalization element. Additional holding devices can then be omitted.
  • the boundary wall is on the side of the nozzle assembly extended to the wall of the housing and outside in the area of the annular gap provided with openings for the combustion air flow, the total cross sections preferably larger than the total cross sections of all through openings on Equalization element are selected. This is the first leveling out reached in the axial direction before the combustion air through the actual equalizing element steps through. Another is created in the redirection zone Chamber that is upstream of the chamber on the panel.
  • the equalization element can generally in the mouth of the combustion air duct and / or at the Flow guide elements, for example ribs, are arranged on the inside of the wall of the housing his.
  • cylindrical equalization elements are used different diameters, and each with different or the same cross sections or arrangements of the individual passage openings for the combustion air flow, arranged a short distance above each other. These are assigned to each other and ensure multiple equalization of the radial into the chamber on the aperture incoming combustion air.
  • the cross sections of the Passage openings for the combustion air flow on the jacket of an equalizing element vary if necessary. They are preferably near the aperture smaller cross sections available.
  • a compact mixing device created for an oil or gas burner as well as its combustion quality and robustness optimized in different operating conditions.
  • Blower with a combustion air duct, which is approximately at right angles to the axis of the Mixing device is aligned and its combustion air flow is not in the axial direction flowing into the housing upstream of the orifice is a uniform, if possible low-vortex flow guaranteed.
  • this can be costly Distribution and calming devices in the mouth of the combustion air duct omitted.
  • the overall structure of a mixing device is simplified and the entire burner gets very compact dimensions because of the arrangement of the fan or the combustion air duct no longer directly from the inflow situation depends on the mixing device, in particular upstream of the orifice.
  • the drawing shows an embodiment of the invention and shows in one Figure a vertical longitudinal section through a mixing device of an oil or gas burner.
  • the mixing device consists of a flame tube 1 which surrounds a combustion chamber 2, into which a fuel jet from a fuel nozzle 3 spreads. This is mounted upstream of the combustion chamber 2, just behind an orifice 4 with flow openings 5 for the combustion air, on a so-called nozzle assembly 6.
  • the combustion air flow is generated with a fan. It opens via a combustion air duct 7 at approximately a right angle to the axis of the mixing device into a housing 8 upstream of the orifice 4.
  • a chamber 9 surrounded by an equalizing element 10 with finely distributed passage openings 11 for the combustion air flow.
  • the combustion air flow enters the chamber 9 radially from the housing 8 and from there reaches the flow openings 5 in the orifice 4.
  • the cylindrical equalizing element 10 lies in the axial direction both on the orifice 4 and on a boundary wall 12 on the side of the Nozzle assembly 6 and forms an annular gap on the outside of the wall of the cylindrical housing 8.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner, bestehend aus einem Düsenstock (6) mit aufgesetzter Verteilereinrichtung und einer zentralen Brennstoffdüse (3), einem in einen Brennraum (2) ragenden Flammrohr (1) sowie einer Blende (4) mit Strömungsöffnungen (5) für die Verbrennungsluft im Ausmündungsbereich eines Verbrennungsluftkanals (7), welcher an ein Gebläse angeschlossen und etwa im rechten Winkel zur Achse der Mischeinrichtung ausgerichtet ist und in einem Gehäuse (8) stromaufwärts der Blende (4) einmündet. Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakt aufgebaute Mischeinrichtung für einen Öloder Gasbrenner zu schaffen sowie dessen Verbrennungsqualität und Robustheit in unterschiedlichen Betriebszuständen zu optimieren. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass stromaufwärts vor der Blende (4), zwischen der Blende (4) und dem Düsenstock (6), eine Kammer (9) mit einem Vergleichmäßigungselement (10) mit fein verteilten Durchtrittsöffnungen (11) für den Verbrennungsluftstrom gebildet wird, in welche der Verbrennungsluftstrom aus dem Gehäuse (8) radial eintritt. Dazu ist das zylindrische Vergleichmäßigungselement (10) in axialer Richtung sowohl an der Blende (4) als auch an einer Begrenzungswand (12) auf der Seite des Düsenstocks (6) anliegt und mit einem radialen Abstand zur Wand des zylindrischen Gehäuses (8) so angeordnet ist, dass ein Ringspalt entsteht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein gattungsgemäßer Brenner ist beispielsweise aus der EP 0 683 883 B1 bekannt. Er besteht aus einem Brennergehäuse, welches ein Stützrohr mit einer in diesem angeordneten Vorkammer und ein sich daran anschließendes Flammrohr aufweist. Im Stützrohr ist in der Vorkammer ein Düsenstock mit einer einen Brennstoffstrahl erzeugenden Düse angeordnet, und in das Flammrohr breitet sich der Brennstoffstrahl aus. Zwischen der Vorkammer und der Brennkammer befindet sich eine Blende mit einer zentralen Öffnung, durch welche der Brennstoffstrahl hindurch tritt. Mit einem Gebläse wird der in die Brennkammer eintretende Verbrennungsluftstrom erzeugt. Dieser umfasst einen brennstoffstrahlnahen Teilstrom sowie einen rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom. Der radial außen liegende rezirkulationsstabilisierende Teilstrom besitzt die Form eines einem in Umfangsrichtung unterbrochenen Ringstromes entsprechenden Strömungsbildes, so dass sich in der Brennkammer eine von der blau brennenden Flamme zum nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls zurück verlaufende innere Rezirkulationsströmung ausbildet. Außerdem stabilisiert der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom der Brennluft die innere Rezirkulationsströmung.
Weiterhin offenbart die DE 199 48 876 A1 ein Verfahren zum Schaffen eines homogenen Verbrennungsluftstromes durch Änderung der Struktur. Dabei wird der Luftstrom durch das Laufrad eines Gebläses in den Spiralkanal des Gebläsegehäuses gepresst und daraus in einer etwa rechtwinkligen Umlenkung in ein seitlich angeordnetes Brennergehäuse geleitet. Aus diesem strömt die Verbrennungsluft durch Luftlöcher in einem Verteilerelement in die Brennzone eines Gebläsebrenners ein. Es erfolgt eine n-stufige Verringerung des Turbulenzgrades, wobei als 1. Stufe an der Umlenkung vom Spiralkanal zum Brennergehäuse ein Linearberuhiger, vorzugsweise in Form eines Lamellengitters, und/oder als 2. Stufe im Brennergehäuse ein Rohrberuhiger, vorzugsweise in Form eines stirnseitig zum Verteilerelement offenen Zylindergitters, und/oder als 3. Stufe ein Kreisberuhiger in Form eines mit kleinen Löchern versehenen Gitters vor dem Verteilerelement den Luftstrom homogenisiert. Dabei gelangt die Verbrennungsluft über eine relativ lange Mantelfläche in das Zentrum des zylindrischen Beruhigungselementes und von dort aus zur in axialer Anströmrichtung zur Blende.
Möglicherweise kann sich diese Anordnung ungünstig auf die Verbrennungsqualität und die Flammenstabilität auswirken, weil Verwirbelungen entstehen. Diese gelangen bis an die Blende und/oder die einströmende Verbrennungsluft tritt ungleichmäßig durch den Mantel des Beruhigungselementes hindurch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt aufgebaute Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner zu schaffen sowie dessen Verbrennungsqualität und Robustheit in unterschiedlichen Betriebszuständen zu optimieren.
Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner ist dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts vor der Blende, zwischen der Blende und dem Düsenstock, eine Kammer mit einem Vergleichmäßigungselement mit fein verteilten Durchtrittsöffnungen für den Verbrennungsluftstrom gebildet wird. In diese tritt der Verbrennungsluftstrom aus dem Gehäuse radial ein und gelangt somit gleichmäßig von allen Seiten zu den Strömungsöffnungen in der Blende.
Das zylindrische Vergleichmäßigungselement liegt in axialer Richtung sowohl an der Blende als auch an einer geschlossenen Begrenzungswand auf der Seite des Düsenstocks an. Es ist mit einem radialen Abstand zur Wand des umgebenden zylindrischen Gehäuses so angeordnet, dass ein Ringspalt entsteht. Vorzugsweise bildet ein Lochblech das zylindrische Vergleichmäßigungselement. Die Begrenzungswand der Kammer auf der Seite des Düsenstockes ist auf diesen aufgesetzt und die Haltevorrichtungen für die Blende, welche an der Begrenzungswand oder direkt am Düsenstock angebracht sein können, sind innerhalb des Vergleichmäßigungselementes angeordnet. Dabei entspricht die Tiefe des zylindrischen Vergleichmäßigungselementes bzw. der Abstand zwischen Blende und Begrenzungswand etwa dem halben Durchmesser der Blende. Auch kann die Blende direkt über das Vergleichmäßigungselement an der Begrenzungswand befestigt sein. Zusätzliche Haltevorrichtungen können dann entfallen.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Begrenzungswand auf der Seite des Düsenstockes bis an die Wand des Gehäuses verlängert und außen im Bereich des Ringspaltes mit Durchtrittsöffnungen für den Verbrennungsluftstrom versehen, deren Gesamtquerschnitte vorzugsweise größer als die Gesamtquerschnitte aller Durchtrittsöffnungen am Vergleichmäßigungselement gewählt sind. Damit wird bereits eine erste Vergleichmäßigung in axialer Richtung erreicht, bevor die Verbrennungsluft durch das eigentliche Vergleichmäßigungselement hindurch tritt. Es entsteht in der Umlenkungszone eine weitere Kammer, die der Kammer an der Blende vorgeschaltet ist.
Um die gleichmäßige Anströmung des Vergleichmäßigungselementes zu begünstigen, können generell im Ausmündungsbereich des Verbrennungsluftkanals und/oder an der Innenseite der Wand des Gehäuses Strömungsleitelemente, beispielsweise Rippen, angeordnet sein.
Bei einer weiteren Variante werden mehrere zylindrische Vergleichmäßigungselemente mit unterschiedlichen Durchmessern, und mit jeweils unterschiedlichen oder gleichen Querschnitten oder Anordnungen der einzelnen Durchtrittsöffnungen für den Verbrennungsluftstrom, mit geringem Abstand übereinander angeordnet. Diese sind einander zugeordnet und sorgen für eine mehrfache Vergleichmäßigung der radial in die Kammer an der Blende eintretenden Verbrennungsluft. Für eine genaue Anpassung des Verbrennungsluftdurchsatzes bzw. der Durchströmung einzelner Zonen der Blende können die Querschnitte der Durchtrittsöffnungen für den Verbrennungsluftstrom auf dem Mantel eines Vergleichmäßigungselementes bei Bedarf variieren. Dabei sind vorzugsweise in der Nähe der Blende kleinere Querschnitte vorhanden.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine kompakt aufgebaute Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner geschaffen sowie dessen Verbrennungsqualität und Robustheit in unterschiedlichen Betriebszuständen optimiert. Besonders beim Einsatz von Gebläsen mit einem Verbrennungsluftkanal, welcher etwa im rechten Winkel zur Achse der Mischeinrichtung ausgerichtet ist und dessen Verbrennungsluftstrom nicht in axialer Richtung in das Gehäuse stromaufwärts der Blende einströmt, wird eine gleichmäßige, möglichst wirbelarme Anströmung der Blende gewährleistet. Dadurch können einerseits aufwendige Verteiler- und Beruhigungsvorichtungen im Ausmündungsbereich des Verbrennungsluftkanals entfallen. Andererseits vereinfacht sich der Gesamtaufbau einer Mischeinrichtung und der gesamte Brenner bekommt sehr kompakte Abmessungen, weil die Anordnung des Gebläses bzw. des Verbrennungsluftkanals nicht mehr direkt von der Einströmsituation an der Mischeinrichtung, insbesondere stromaufwärts der Blende, abhängt.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und zeigt in einer einzigen Figur einen senkrechten Längsschnitt durch eine Mischeinrichtung eines Öl- oder Gasbrenners.
Die Mischeinrichtung besteht aus einem Flammrohr 1, welches eine Brennkammer 2 umgibt, in die sich ein Brennstoffstrahl aus einer Brennstoffdüse 3 ausbreitet. Diese ist stromaufwärts zur Brennkammer 2, kurz hinter einer Blende 4 mit Strömungsöffnungen 5 für die Verbrennungsluft, auf einem sogenannten Düsenstock 6 angebracht.
Mit einem Gebläse wird der Verbrennungsluftstrom erzeugt. Er mündet über einen Verbrennungsluftkanal 7 etwa im rechten Winkel zur Achse der Mischeinrichtung in ein Gehäuse 8 stromaufwärts der Blende 4.
Zwischen der Blende 4 und dem Düsenstock 6 befindet sich eine Kammer 9, umgeben von einem Vergleichmäßigungselement 10 mit fein verteilten Durchtrittsöffnungen 11 für den Verbrennungsluftstrom. In die Kammer 9 tritt der Verbrennungsluftstrom aus dem Gehäuse 8 radial ein und gelangt von dort aus zu den Strömungsöffnungen 5 in der Blende 4. Das zylindrische Vergleichmäßigungselement 10 liegt in axialer Richtung sowohl an der Blende 4 als auch an einer Begrenzungswand 12 auf der Seite des Düsenstocks 6 an und bildet außen zur Wand des zylindrischen Gehäuses 8 einen Ringspalt.

Claims (9)

  1. Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gasbrenner, bestehend aus einem Düsenstock (6) mit aufgesetzter Verteilereinrichtung und einer zentralen Brennstoffdüse (3), einem in einen Brennraum ragenden Flammrohr (1) sowie einer Blende (4) mit Strömungsöffnungen (5) für die Verbrennungsluft im Ausmündungsbereich eines Verbrennungsluftkanals (7), welcher an ein Gebläse angeschlossen und etwa im rechten Winkel zur Achse der Mischeinrichtung ausgerichtet ist und in einem Gehäuse (8) stromaufwärts der Blende (4) einmündet,
    dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts vor der Blende (4), zwischen der Blende (4) und dem Düsenstock (6), eine Kammer (9) mit einem Vergleichmäßigungselement (10) mit fein verteilten Durchtrittsöffnungen (11) für den Verbrennungsluftstrom gebildet wird, in welche der Verbrennungsluftstrom aus dem Gehäuse (8) radial eintritt.
  2. Mischeinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Vergleichmäßigungselement (10) in axialer Richtung sowohl an der Blende (4) als auch an einer Begrenzungswand (12) auf der Seite des Düsenstocks (6) anliegt und mit einem radialen Abstand zur Wand des zylindrischen Gehäuses (8) so angeordnet ist, dass ein Ringspalt entsteht.
  3. Mischeinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Vergleichmäßigungselement (10) vorzugsweise ein Lochblech ist.
  4. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand (12) der Kammer (9) auf der Seite des Düsenstockes (6) auf diesen aufgesetzt ist und dass Haltevorrichtungen für die Blende (4) innerhalb des Vergleichmäßigungselementes (10) angeordnet sind.
  5. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des zylindrischen Vergleichmäßigungselementes (10) bzw. der Abstand zwischen Blende (4) und Begrenzungswand (12) etwa dem halben Durchmesser der Blende (4) entspricht.
  6. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswand (12) auf der Seite des Düsenstockes (6) bis an die Wand des Gehäuses (8) verlängert ist und außen im Bereich des Ringspaltes mit Durchtrittsöffnungen für den Verbrennungsluftstrom versehen ist, deren Gesamtquerschnitte vorzugsweise größer als die Gesamtquerschnitte aller Durchtrittsöffnungen (11) am Vergleichmäßigungselement (10) gewählt sind.
  7. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Ausmündungsbereich des Verbrennungsluftkanals (7) und/oder an der Innenseite der Wand des Gehäuses (8) Strömungsleitelemente angeordnet sind.
  8. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zylindrische Vergleichmäßigungselemente (10) mit unterschiedlichen Durchmessern, und mit jeweils unterschiedlichen oder gleichen Querschnitten oder Anordnungen der einzelnen Durchtrittsöffnungen (11) für den Verbrennungsluftstrom, mit geringem Abstand übereinander angeordnet und einander zugeordnet sind.
  9. Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnitte der Durchtrittsöffnungen (11) für den Verbrennungsluftstrom auf dem Mantel eines Vergleichmäßigungselementes (10) variieren, wobei vorzugsweise in der Nähe der Blende (4) kleinere Querschnitte vorhanden sind.
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