DE19832131C1 - Flammrohr für einen Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff - Google Patents

Abstract

Um für einen Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff ein Flammrohr (1) bereitzustellen, das an einem stationären Stützrohr festlegbar ist, so daß ein zum Kesselraum hin offener Rezirkulationsquerschnitt für eine äußere Rezirkulation verbleibt, dessen wirksame Größe im Dauerbetrieb durch Verstellung des Flammrohrs (1) gegenüber dem Stützrohr in axialer Richtung einstellbar ist, wobei eine gute Funktionalität für die Einstellbarkeit des Rezirkulationsquerschnitts und eine hohe Beständigkeit gegen hohe Temperaturen gewährleistet sein soll, ist der Flammrohrmantel aus zwei unterschiedlichen, miteinander verbundenen Rohrhülsen (2, 3) aufgebaut, von denen diejenige Rohrhülse (2), die zur Festlegung am Stützrohr vorgesehen ist, aus Stahl und diejenige Rohrhülse (3), die im wesentlichen den Brennraum (4) des Brenners umgibt, aus Keramik gefertigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flammrohr für einen Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff, das an einem stationären Stützrohr festlegbar ist, derart, daß am rückwärtigen, dem Stützrohr benachbarten Bereich des Flammrohrs ein zu einem Kesselraum hin offener Rezirkulationsquerschnitt für eine äußere Rezirkulation gebildet ist, dessen wirksame Größe im Dauerbetrieb durch Verstellung des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr in axialer Richtung einstellbar ist.

Aus der DE 44 15 717 A1 ist ein derartiges Flammrohr für einen sogenannten Blaubrenner bekannt.

Die Rezirkulation von Verbrennungsprodukten erhöht deren Verweilzeit im Reaktionsbereich, wodurch der NOx-Anteil im Abgas abgesenkt werden kann. Sofern die Temperatur der über den kesselraumseitig offenen Rezirkulationsquerschnitt aus dem Kesselraum in den Reaktionsbereich des Flammrohrs gelangenden Verbrennungsprodukte jedoch vergleichsweise niedrig ist, kann sich dies negativ auf die Stabilität der Verbrennung auswirken. Die Temperatur der aus dem Brennraum ansaugbaren Verbrennungsprodukte ist doch sehr stark von der Kesselraumkonfiguration abhängig.

Deshalb ist bei dem bekannten Brenner eine Einstellung des bei Dauerbetrieb wirksamen, zum Kesselraum hin offenen äußeren Rezirkulationsquerschnitts vorgesehen, so daß für jeden beliebigen Kesselraum eine optimale Rezirkulationsrate eingestellt werden kann. Dazu ist das vom Stützrohr beabstandete Flammrohr mittels einer den Rezirkulationsquerschnitt überbrückenden Halteeinrichtung, die einen durch eine Stift-Schlitz-Verbindung gegebenen Stellbereich aufweist, am Stützrohr lösbar festlegbar. Durch Drehen des Flammrohrs ist der Rezirkulationsquerschnitt veränderbar.

Die Halteeinrichtung kann derart gestaltet sein, daß das Stützrohr am vorderen, eine Blendenanordnung umgebenden Ende ein mittels mehreren den Rezirkulationsquerschnitt überbrückenden Haltelaschen befestigtes ringförmiges, koaxial zum Stützrohr verlaufendes Halteelement aufweist, in dessen Innenumfang das Flammrohr einsteckbar ist, wobei das Flammrohr mittels mindestens einer Stift-Schlitz-Verbindung mit schräg zur Brennerachse verlaufender Führungskante mit dem Halteelement verbindbar ist und durch Verdrehen des Flammrohrs die Größe des Rezirkulationsspaltes variiert werden kann.

Durch das einfache Einstecken des Flammrohrs in das Halteelement des Stützrohres und die Anordnung der Stift-Schlitz-Verbindung, durch die die Einstellung der lichten Weite des Rezirkulationsquerschnittes durch einfaches Drehen des Flammrohrs möglich ist, ist eine besonders hohe Bedienungsfreundlichkeit gegeben und die axiale Verstellung des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr sehr zuverlässig und sehr genau durchführbar.

Für diese Verstellbarkeit des Rezirkulationsquerschnittes muß das Flammrohr aus Stahl gefertigt sein, damit die Funktionalität des Einsteckens in das Stützrohr bzw. in eine Halteeinrichtung des Stützrohrs und eine axiale Verstellung des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr mittels einer Stift-Schlitz-Verbindung gewährleistet ist. Andererseits wäre die Ausführung des Flammrohrs aus Keramik wünschenswert, um die höhere Beständigkeit dieses Materials gegen die hohe Temperaturbelastung zu nutzen. Für die voran beschriebene Stift-Schlitz- Verbindung eignet sich dieses Material jedoch nicht.

Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Flammrohr der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß sowohl die Einstellbarkeit des Rezirkulationsquerschnitts als auch die thermische Beständigkeit des Flammrohrs gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Flammrohrmantel aus zwei unterschiedlichen, miteinander verbundenen Rohrhülsen aufgebaut ist, von denen diejenige Rohrhülse, die zur Festlegung am Stützrohr vorgesehen ist, aus Stahl und diejenige Rohrhülse, die im wesentlichen den Brennraum des Brenners umgibt, aus Keramik gefertigt ist.

Aus der DE 42 15 763 C2 ist bereits ein Brenner mit einem Brennerkopf bekannt, dessen stromab liegender Teil ein Auslaßgehäuse aus Stahl bildet, das zur umgebenden atmosphärischen Luft offen ist und einen Hohlkörper zur inneren Rezirkulation von Gasen aus einem nachgeordneten Flammrohr umschließt. Das Flammrohr ist aus keramischem Material hergestellt. Eine äußere Rezirkulation von Verbrennungsprodukten ist hier nicht angesprochen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In besonders vorteilhafter Weise beträgt die axiale Länge der Rohrhülse aus Keramik etwa 3/4 bis 2/3 und die axiale Länge der Rohrhülse aus Stahl etwa 1/4 bis 1/3 der axialen Gesamtlänge des Flammrohrs. Mit dieser Bemaßung ist eine optimale Beständigkeit und dennoch eine ausreichende Funktionalität für das Flammrohr erreicht.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch ein Flammrohr.

Der Flammrohrmantel des Flammrohrs 1 ist aus zwei unterschiedlichen, miteinander verbundenen Rohrhülsen 2, 3 aufgebaut. Diejenige Rohrhülse 2, die zur Festlegung am hier nicht gezeigten Stützrohr vorgesehen ist, ist aus Stahl gefertigt, während diejenige Rohrhülse 3, die im wesentlichen den Brennraum 4 des Brenners umgibt, aus Keramik gefertigt ist.

Die Verbindung der beiden Rohrhülsen 2, 3 ist mittels eines in Strömungsrichtung des Brennstoffstrahls am hinteren Ende der Rohrhülse 3 aus Keramik vorgesehenen Ringflansches 5, der vom vorderen Ende der Rohrhülse 2 aus Stahl mittels einer Bördelung 6 umgriffen ist, hergestellt.

Die Gesamtlänge L des Flammrohrs 1 beträgt 200 mm und die axiale Länge I_Stahl der Rohrhülse 2 aus Stahl 60 mm, so daß die Rohrhülse 3 aus Keramik eine Länge I_Keramik von 140 mm aufweist.

Im Bereich des zum Stützrohr benachbarten Endes des Flammrohrs 1 sind mehrere Stifte 10, vorzugsweise aus Stahl, am Außenumfang mit gleichen Abständen zur Rohrkante 11 und ebenfalls in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet starr befestigt. Des weiteren ist mindestens eine Gewindebohrung 12 im Rohrmantel 2 aus Stahl ebenfalls im rückwärtigen Bereich vorgesehen.

In der Halteeinrichtung des Stützrohres (in der Figur nicht gezeigt) ist ein schräg zur Brennerachse 13 verlaufendes Langloch vorgesehen, durch das eine Verschraubung mit der Gewindebohrung 12 des eingesteckten Flammrohrs 1 herstellbar ist. Bei gelockerter Verschraubung ist so durch Drehen des Flammrohrs 1 eine Verstellung in axialer Richtung und damit eine Änderung der lichten Weite des äußeren Rezirkulationsquerschnittes möglich.

Die Stift-Schlitz-Verbindung ist in Form mehrerer Ausnehmungen (entprechend der Anzahl der Stifte 10) am vorderen Ende des Stützrohrmantels mit jeweils einer schräg zur Brennerachse verlaufenden Führungskante, an der der am Außenumfang des Flammrohrs 1 starr fixierte Stift 10 entlang laufen kann, hergestellt.

Claims (5)

1. Flammrohr für einen Brenner zur Verbrennung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff, das an einem stationären Stützrohr festlegbar ist, derart, daß am rückwärtigen, dem Stützrohr benachbarten Bereich des Flammrohrs ein zu einem Kesselraum hin offener Rezirkulationsquerschnitt für eine äußere Rezirkulation gebildet ist, dessen wirksame Größe im Dauerbetrieb durch Verstellung des Flammrohrs gegenüber dem Stützrohr in axialer Richtung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Flammrohrs (1) aus zwei unterschiedlichen, miteinander verbundenen Rohrhülsen (2, 3) aufgebaut ist, von denen diejenige Rohrhülse (2), die zur Festlegung am Stützrohr vorgesehen ist, aus Stahl und diejenige Rohrhülse (3), die im wesentlichen den Brennraum (4) des Brenners umgibt, aus Keramik gefertigt ist.

2. Flammrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der beiden Rohrhülsen (2, 3) mittels eines am hinteren Ende der Rohrhülse (3) aus Keramik vorgesehenen Ringflansches (5), der vom vorderen Ende der Rohrhülse (2) aus Stahl mittels einer Bördelung (6) umgriffen ist, hergestellt ist.

3. Flammrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (I_Keramik) der Rohrhülse (3) aus Keramik etwa 3/4 bis 2/3 und die axiale Länge (I_Stahl) der Rohrhülse (2) aus Stahl etwa 1/4 bis 1/3 der axialen Gesamtlänge (L) des Flammrohrs (1) beträgt.

4. Flammrohr nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur verstellbaren Festlegung des Flammrohrs (1) am Stützrohr mindestens eine Stift-Schlitz-Verbindung vorgesehen ist, derart, daß der jeweilige Stift (10) am Außenumfang der Rohrhülse (2) aus Stahl starr fixiert ist, und diese Rohrhülse (2) zumindest teilweise in einen Endbereich des Stützrohrmantels steckbar ist, so daß der Stift (10) mit einer Führungskante eines Schlitzes im Stützrohrmantel zusammenwirken kann.

5. Flammrohr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung für einen Brenner zur nahstöchiometrischen Verbrennung eines flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes, der einen im Stützrohr aufgenommenen Düsenstock, eine eine Vorkammer im Stützrohr und einen Brennraum (4) im Flammrohr (1) voneinander trennende Blende mit einem Durchlaß für einen Brennstoffstrahl und Verbrennungsluft, die mittels eines Halters zur Zentrierung des Düsenstocks mit diesem verbunden ist, und ein sich innerhalb der Brennkammer der Blende anschließendes Mischrohr, das eine innere Rezirkulation zuläßt, umfaßt.