DE1288721B

DE1288721B - Brenner

Info

Publication number: DE1288721B
Application number: DEF25985A
Authority: DE
Original assignee: FOURNIERE MARC MARIE PAUL RENE de la
Current assignee: FOURNIERE MARC MARIE PAUL RENE de la
Priority date: 1957-06-21
Filing date: 1958-06-19
Publication date: 1969-02-06
Also published as: GB898900A; US3361366A; FR1287306A

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner mit einer zentral angeordneten Brennstoffzuleitung und einem diese umgebenden Luftzuführungskanal, der koaxial zum Pol einer spiralförmigen Kammer angeordnet ist und in dem um sich selbst drehende Luft strömt, die vor der Mündung der Brennstoffzuleitung einen zur Brennstoffansaugung dienenden Unterdruck erzeugt.
Es ist ein Brenner dieser Art für Gas bekannt, bei dem sich der Luftzuführungskanal in Richtung zu seinem Ausströmende konisch verengt. Dieser Luftzuführungskanal endet weit vor der Mündung der Brennstoffzuleitung und besitzt dort einen Querschnitt von der Größe der Brennstoffzuleitung. Durch die konische Verengung des Luftzuführungskanals entsteht eine erzwungene Wirbelströmung, bei der die einzelnen Radialschichten gegeneinander relativ unbeweglich umlaufen. Diese Wirbelströmung erfordert einen relativ hohen Eingangsdruck der zugeführten Luft, um den zum Ansaugen des Brennstoffes notwendigen Unterdruck zu erzeugen. Die bekannte Ausführung ist nur bei Verwendung eines gasförmigen Brennstoffes verwendbar.
Ein weiterer bekannter Brenner besitzt eine zentral in einem Luftzuführungskanal angeordnete Brennstoffzuleitung für Öl oder Staub. Die zylindrische Wandung des Luftzuführungskanals besitzt etwa tangentiale Eintrittsschlitze und ist zentral in einem, einen äußeren Luftkanal bildenden zylindrischen Gehäuse mit tangentialem Einlaß angeordnet. Die zugeführte Luft teilt sich in einen um die Brennstoffzuleitung innerhalb des inneren Luftzuführungskanals umlaufenden Primärluftstrom und in einen im äußeren Luftkanal umlaufenden Sekundärluftstrom.
Infolge der Zentrifugalkraft, der der Luftstrom im äußeren Luftkanal unterworfen ist, strömt nur ein relativ schwacher Luftstrom durch die Schlitze in den inneren Luftzuführungskanal, der sich bis weit über die Mündung der Brennstoffzuleitung fortsetzt und vor dieser durch ein konisches Ringkanalstück verengt wird. Hierdurch wird der Primärluftstrom ebenfalls in eine erzwungene Wirbelströmung versetzt, die, um überhaupt den zum Ansaugen des Brennstoffes notwendigen Unterdruck zu erzeugen, einen sehr hohen Eingangsdruck erfordert. Da es sich beim Primärluftstrom um eine erzwungene Wirbelströmung handelt, wird der angesaugte Brennstoff zum Teil gegen die Wandung des über die Mündung der Brennstoffzuleitung fortgesetzten Luftzuführungskanals geschleudert und lagert sich dort als dünner Film ab, der unter der Wirkung des Sekundärluftstromes verwirbelt wird. Ein solcher Brenner arbeitet jedoch relativ unwirtschaftlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher in Erkenntnis dieser Umstände die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zu schaffen, der unter Verwendung einer freien Wirbelströmung, d. h. einer Wirbelströmung, bei der die Tangentialgeschwindigkeit vom Umfang zur Achse stark zunimmt, eine einwandfreie Zerstäubung des angesaugten Brennstoffes bewirkt.
In ihrer einfachsten Form wird die Erfindung darin gesehen, daß derLuftzuführungskanal an derMündung der Brennstoffzuleitung endet. Hierdurch wird erreicht, daß der angesaugte Brennstoff vor der Mündung der Brennstoffzuleitung in einer freien Wirbelströmung stark zerstäubt wird. Zugleich wird hierdurch der Vorteil erzielt, daß ein relativ geringer Einlaßdruck der zugeführten Luft genügt, um eine gute Zerstäubung zu erzielen, da die im Luftzuführungskanal erzeugte Senkwirbelströmung in ihrem Zentrum einen sehr starken Unterdruck erzeugt. Der bei dieser Vorrichtung erforderliche Eingangsdruck beträgt weniger als ein Viertel des bei anderen Einrichtungen üblichen Eingangsdruckes, um zum gleichen Ergebnis zu kommen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Brenners besteht darin, daß der Brennerkörper eine zusätzliche, von der ersten Kammer getrennte Kammer mit vorzugsweise größerem Querschnitt aufweist, die eine Sekundärluft in eine durch einen koaxial zum Luftzuführungskanal angeordneten und über diesen hinaus verlängerten Hüllkanal, fortschreitende, gleiche oder gegenläufige Wirbelströmung versetzt, die den vom Luftzuführungskanal gebildeten freien Wirbel begrenzt bzw. abbremst.
Hierdurch wird erreicht, daß einerseits die Verbrennung des die Wirbelströmung ausführenden Brennstoffluftgemisches begünstigt und andererseits seine zentrifugale Ausbreitung und das Abschleudern der Brennstoffteilchen gehemmt werden.
Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, daß die zusätzliche Kammer ebenfalls spiralförmig ausgebildet ist und der Hüllkanal koaxial zu deren Pol angeordnet ist.
Der erfindungsgemäße Brenner eignet sich für gasförmige feste oder flüssige Brennstoffe. Insbesondere gibt der Brenner eine Flamme, deren Strahlungsvermögen so beträchtlich ist, daß die Abmessungen von Dampfkesseln od. dgl., die die entwickelte Hitze ausnutzen sollen, beträchtlich kleiner gehalten werden können als mit bekannten Brennern. So ist es mit dem erfindungsgemäßen Brenner möglich gewesen, mehr als 100 000 cal/m2 Heizfläche einzusparen, während bei den üblichen Dampfkesseln mit bekannten Brennern die erforderliche Heizfläche acht- bis zehnmal größer ist.
Nachfolgend ist an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brenners näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise abgebrochene schematische Seitenansicht eines Brenners und F i g. 2 eine Vorderansicht dazu.
Gemäß den F i g. 1 und 2 besitzt der Brenner zwei hintereinander angeordnete Kammern 1 und 3 mit zu einer gemeinsamen Achse konzentrischen seitlichen Öffnung 2 und 4. Die Querschnitte der beiden Kammern entlang senkrecht zur Achse der Öffnungen 2 und 4 verlaufenden Ebenen sind logarythmische Spiralen, durch deren Pol die Achse geht. Die Öffnung 4 der vorgeordneten Kammer hat einen größeren Durchmesser als die Öffnung 2. Die Öffnung 4 setzt sich außerhalb der Kammer 3 mit einem zunächst zylindrischen und dann trichterartig erweiterten, einen Hüllkanal bildenden Rohr 5 fort, an das ein Rohr 16, z. B. ein Kessel von bedeutend größerem Durchmesser, angeschlossen ist. Die Kammer 3 und teilweise das Rohr 5 sind von einem Rohr 6 durchsetzt, das zunächst einen zylindrischen, die Öffnung 2 axial verlängernden Teil und dann einen konischen im Rohr 5 endenden Teil aufweist.
Das Rohr 6 und die Kammer 1 wiederum sind axial von einer Brennstoffzuleitung 7 durchsetzt, die am Ende des Rohres 6 mündet und am anderen Ende der Kammer 1 hinausragt und in einen Behälter 9 für flüssigen Brennstoff eintaucht. Der Behälter 9 kann getrennt angeordnet oder mit der Kammer 1einstückig ausgebildet sein.
Die beiden Kammern 1, 3 stehen über Leitungen 11, 12 mit einem von einem Motor 14 angetriebenen Gebläse 13 in Verbindung, dessen Druckstutzen außerdem mit dem Innern des Vorratsbehälters 9 über eine Leitung 15 verbunden ist, indem damit der gleiche Druck wie der Förderdruck des Gebläses 13 herrscht.
Die durch die Leitung 1.1 zugeführte Luft verläßt die Kammer 1 durch die Öffnung 2 in Form einer Senkwirbelströmung mit starkem axialem Unterdruck und strömt in dieser durch das einen Luftzuführungskanal bildende Luftrohr 6. Infolge des starken axialen Unterdruckes der das Rohr 6 verlassenen Primärluft wird auf das Ende der Brennstoffzuleitung 7 eine Saugwirkung ausgeübt, die dazu führt, daß der flüssige Brennstoff aus dem Behälter 9 in der Brennstoffzuleitung 7 hochsteigt und an deren Mündung ausströmt. Unter der Wirkung des in der Mitte der dort befindlichen Wirbelströmung herrschenden Unterdruckes der Fliehkraft und des hoben Druckgradienten des Wirbels wird der Brennstoff sofort zerstäubt.
Die durch die Leitung 12 in die Kammer 3 geförderte Luft verläßt diese durch die Öffnung 4 und strömt ebenfalls in Form einer Wirbelströmung durch das einen äußeren Luftkanal bildende Rohr 5 als Sekundärluftstrom. Da im gezeichneten Ausführungsbeispiel die Kammern 1 und 3 entgegengesetzt angeordnete Spiralenkörper sind, drehen sich die Wirbelströmungen der Primär- und der Sekundärluft in entgegengesetztem Sinne.
Der durch die Öffnung 4 austretende ringförmige Strahl der Sekundärluft umhüllt den aus dem Rohr 6 austretenden zentralen Strahl der Primärluft und beschleunigt die Verbrennung in der Umfangszone des letztgenannten Strahles, d. h. in der Zone, wo die noch nicht verdampften Flüssigkeitsteilchen sich unter der Fliehkraft anzusammeln suchen. Der Sekundärluftstrahl hemmt dabei vorübergehend die Ausschleuderbewegung, da die Teilchen beim übergang von dem einen zum anderen Strahl eine Umkehr ihres Umlaufsinnes erfahren, so daß ihre Umlaufgeschwindigkeit kurzzeitig gleich null ist.
Das Rohr 16 wiederum verhindert ein zu rasches Ausbreiten des Sekundärluftstrahles in Radialrichtung, so daß eine günstige Verbrennung mit relativ kurzer Flamme mit hohem Ausstrahlvermögen erzielt wird.
Die Kammern 1 und 3 können auch so angeordnet sein, daß die Primär- und Sekundärluftströmu»-gen gleichsinnig umlaufen.

Claims

Patentansprüche: 1. Brenner mit einer zentral angeordneten Brennstoffzuleitung und einem diese umgebenden Luftzuführungskanal, der koaxial zum Pol einer spiralförmigen Kammer angeordnet ist und in dem um sich selbst drehende Luft strömt, die vor der Mündung der Brennstoffzuleitung einen zur Brennstoffansaugung dienenden Unterdruck erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzuführungskanal (6) an der Mündung der Brennstoffzuleitung (7) endet. z. Brenner nach Anspruch l., dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkötper eine zusätzliche, von der ersten Kammer (1) getrennte Kammer (3) mit vorzugsweise größerem Querschnitt aufweist, die eine Sekundärluft in eine durch einen koaxial zum Luftzuführungskanal (6) angeordneten und über diesen hinaus verlängerten Hüllkanal (5) fortschreitende, gleich- oder gegenläufige Wirbelströmung versetzt, die den vom Luftzuführungskanal (6) gebildeten freien Wirbel begrenzt bzw. abbremst. 3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kammer (3) ebenfalls spiralförmig ausgebildet ist und der Hüllkanal (5) koaxial zu deren Pol angeordnet ist.