DE3842457A1 - Feuerungseinrichtung zur pulsierenden verbrennung gasfoermiger brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerungseinrichtung zur pul­ sierenden Verbrennung gasförmiger Brennstoffe, insbeson­ dere für eine Raum- oder Zentralheizungsanlage, mit min­ destens einer Brennkammer und mit mindestens einer Vor­ kammer, die eine mit einem Rückschlagventil versehene Zufuhrleitung für Verbrennungsluft und eine Zufuhrleitung mit einer Einströmdüse für den Brennstoff aufweist wobei der Übergangsbereich zwischen der Brennkammer und der Vor­ kammer ein flammhaltendes Wirbelelement für das in die Brennkammer eintretende Brennstoff-Luftgemisch aufweist.

Eine derartige Feuerungseinrichtung ist beispielsweise den Fig. 4 und 5 der AT-PS 1 70 522 zu entnehmen. Bei dem dort gezeigten Pulsationsbrenner wird gasförmiger Brenn­ stoff und Luft in einen hinteren Bereich der Vorkammer getrennt eingesaugt und durch verschiedene wirbelbildende Einbauten vermischt und verwirbelt. Das im Übergangsbe­ reich angeordnete etwa kegelförmige Wirbelelement dient dabei insbesondere zur Erzeugung eines Wirbelpolsters, der die Auswirkung von Druckspitzen auf die Rückschlagventile mildert. Das Wirbelelement kann dabei auch als Träger einer Glühspirale dienen, die elektrisch die Erstzündung bewirkt, und durch die periodischen Verbrennungen glühend gehalten wird, sodaß die selbstätige Zündung erzielt wird.

Weiters ist es aus der WO-A-86/07 435 bekannt, die Zuführ­ leitung für den Brennstoff axial durch die Vorkammer zu führen, und die Einströmdüse im Übergangsbereich vorzu­ sehen, wobei in der Umgebung der Einströmdüse ein Wirbel­ element, insbesondere eine Wirbelblende in der Vorkammer angeordnet ist. Da die Einströmdüse oder die Wirbelblende axial verstellbar sind, kann hier durch geeignete Dimen­ sionierung des Durchtrittsspaltes ein Lufteinströmwider­ stand eingestellt werden, der die Brennerleistung bestimmt. Die Wirbelblende soll dabei gleichzeitig auch als Flamm­ halter dienen und damit die phasengerechte Zündung der jeweils einströmenden Brennstoffmenge sicherstellen.

Die pulsierende Verbrennung leitet ihren Namen von dem ständigen Wechsel zwischen Überdruck und Unterdruck in der Brennkammer ab, wobei eine Leistungsänderung über die pro Einströmphase zugeführte Brennstoffmenge er­ folgen kann. Bei den beiden beschriebenen Ausführungen hat es sich nun gezeigt, daß vor allem bei niedrigen und niedersten Brennstoffmengen Funktionsstörungen auftreten können, die zum Erlöschen führen. Bei der eingangs er­ wähnten Feuerungseinrichtung nach der AT-PS 1 70 522 ist dies vermutlich darauf zurückzuführen, daß geringe Brenn­ stoffmengen mit Luft schlecht vermischt sind, sodaß ein luftreiches, nicht mehr zündendes Gas in den Bereich der Glühspirale gelangt. Bei der zweitgenannten Feuerungsein­ richtung nach der WO-A-86/07 435 scheint hingegen die mit hoher Geschwindigkeit einströmende frische Luft die Flamme auszublasen.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gestellt, eine Feuerungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der jede Selbstzündung im richtigen Augenblick unab­ hängig von den Umgebungsbedingungen und dem zugeführten Brennstoff erfolgt.

Erfindungsgemäß werden die gesamten Brenneigenschaften dadurch verbessert, daß das flammhaltende Wirbelelement, dessen zur Brennkammer weisende Seite konkav gewölbt ist, an der im Übergangsbereich angeordneten Einströmdüse vor­ gesehen ist. Versuche haben ergeben, daß diese Kombination von Einströmdüse mit flammhaltendem Wirbelelement nicht nur im niedersten Leistungsbereich für einen einwandfreien Ver­ brennungsablauf sorgt, sondern sogar eine nochmalige Er­ niedrigung der Mindestbrennstoffmenge gestattet, woraus sich eine Vergrößerung des Leistungsbereiches ergibt.

In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß das flammhaltende Wirbelelement eine auf der Einströmdüse be­ festigte Hülse aufweist, von der seitlich zumindest ein Wirbelkörper absteht. Diese Ausführung läßt sich in be­ sonders einfacher Weise mit der Einströmdüse verbinden, indem die Hülse auf die Zufuhrleitung aufgeschoben und an geeigneter Stelle nahe der Düsenöffnung fixiert wird. Die brennkammerseitige konkave Wölbung läßt sich dabei in einer Ausführung beispielsweise an dachförmigen oder sattelförmigen Stegen verwirklichen, die seitlich von der Hülse abstehen. Vorzugsweise liegen zwei derartige durch Stege gebildete Wirbelkörper einander diametral gegenüber, jedoch ist auch die Anordnung von drei oder vier gleich­ mäßig verteilten Stegen ohne weiteres möglich.

In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, daß das flammhaltende Wirbelelement bzw. der Wirbelkörper teller­ förmig ausgebildet ist. Dadurch wird rund um die Ein­ strömdüse eine besonders gute Verwirbelung erzielt, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß ein ausreichender Luftdurchtrittsspalt gewährt bleibt. Gegebenenfalls können hierzu auch radiale oder spiralige Schlitze im tellerförmigen Wirbelkörper vorgesehen werden. Unabhängig von der Ausbildung des an der Einströmdüse angeordneten flammhaltenden Wirbelelementes sieht eine weitere bevor­ zugte Ausführung, die eine nochmals verbesserte Funktionsfähigkeit der Feuerungseinrichtung bewirkt, vor, daß an der der Brennkammer zugewandten Seite des flammhaltenden Wirbelelementes zusätzlich umfangs­ seitige Brennaustrittsöffnungen an der Einströmdüse vorgesehen sind.

Eine besonders günstige Stellung der Einströmdüse im Übergangsbereich ergibt sich dabei dann, wenn der tiefst gewölbte Bereich des Wirbelelementes in der Ebene des Austrittsquerschnittes der Vorkammer liegt, sodaß das Wirbelelement und die Düsenöffnungen geringfügig in die Brenn­ kammer vorstehen. Um den Luftdurchtrittsspalt dabei dennoch verändern zu können, kann eine Ringblende, die dem Wirbel­ element benachbart in der Vorkammer angeordnet ist, axial verstellbar ausgebildet sein. Alternativ kann zu diesem Zweck auch die Einströmdüse samt Wirbelelement axial ver­ stellbar sein, wodurch sich eine Spaltbreitenänderung auch ohne zusätzliche Ringblende ergibt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Figuren der bei­ liegenden Zeichnung näher beschrieben, ohne darauf be­ schränkt zu sein.

Die Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch die erfindungs­ wesentlichen Bereiche einer Vorkammer und einer Brennkammer der Feuerungseinrichtung, die Fig. 2 eine um 90° verdrehte Ansicht der Einströmdüse aus Fig. 1, und die Fig. 3 eine brennkammerseitige Draufsicht auf ein zweites Ausführungs­ beispiel.

Die bevorzugt in einen Wärmeheizkessel eingesetzte Brennkammer 1 ist mit einem doppelten Boden ausgestattet, in den eine Zündkerze 12 für die Erstzündung eingesetzt ist. An die Brennkammer 1 ist eine Vorkammer 2 angesetzt, die im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist. In diese münden eine gegebenenfalls in Richtung des Doppelpfeiles axial verstellbare Zufuhrleitung 5 für gasförmigen Brennstoff mit einer Einströmdüse 6, und eine seitliche Zufuhrleitung 4 für die Verbrennungsluft, der ein nicht gezeigtes Rückschlagventil zugeordnet ist. Das im Übergangsbereich 3 sich bildende Brennstoff- Luftgemisch wird durch ein Wirbelelement 7 verwirbelt, das an der Einströmdüse angeordnet ist. Eine demgegenüber rückversetzte Ringblende 11 kann durch einen nicht gezeigten Verstellmechanismus axial verstellbar ausge­ bildet sein, um den Luftdurchtrittsspalt rund um das Wirbelelement 7 zu verändern. Das Wirbelelement 7 besteht aus einer auf das Ende der Zuleitung 5 aufge­ setzten Hülse 8, von der gemäß Fig. 1 und 2 seitlich einander diametral gegenüberliegend zwei Wirbelkörper 9 in Form von dachförmigen bzw. sattelförmigen Stegen abstehen. Diese weisen mit ihrer konkaven Seite zur Brennkammer 1, wobei sie so angeordnet sind, daß ihr Giebel bzw. Rücken vorzugsweise mit dem Boden der Brennkammer 1 fluchtet. Dadurch steht das Wirbelelement 7 und die Düsenöffnung der Einströmdüse 6 in die Brenn­ kammer vor. Im Lee an der konkaven Seite des Wirbel­ elementes 7 ist ein Strömungstotraum gegeben, in dem sich andauernd Zündflammen halten können, sodaß das Wirbelelement 7 gleichzeitig als die weiteren Zündungen sicherstellender Flammhalter dient.

In der Ausführung nach Fig. 3 ist ein tellerförmiger Wirbelkörper 13 an der Hülse 8 vorgesehen, sodaß das Wirbelelement 7 die Einströmdüse 6 vollständig umgibt. Die Einströmdüse 6 weist zusätzlich seitliche Düsen­ öffnungen 10 (Fig. 2, 3) auf, durch die Brennstoff unmittelbar auch in die Höhlung des Wirbelkörpers 9 einströmt. Bei einem dachförmigen Steg gemäß Fig. 2 sind diese nur in den von den Stegen überdeckten Umfangsbereichen, bei der tellerförmigen Ausführung gemäß Fig. 3 hingegen über den gesamten Umfang der Einströmdüse 6 vorgesehen. Der tellerförmige Wirbel­ körper 13 kann, wie in Fig. 3 strichliert eingezeichnet ist, radiale oder spiralige umfangsoffene Schlitze 14 aufweisen. Die zwischen den Schlitzen 14 verbleibenden Bereiche des Wirbelkörpers könnten weiters auch nach Art von Propellerflügeln schräggebogen sein.

Claims (6)

1. Feuerungseinrichtung zur pulsierenden Verbrennung gas­ formiger Brennstoffe, insbesondere für eine Raum- oder Zentrahlheizungsanlage, mit mindestens einer Brennkammer und mit mindestens einer Vorkammer, die eine mit einem Rückschlagventil versehene Zufuhrleitung für Verbren­ nungsluft und eine Zufuhrleitung mit einer Einström­ düse für den Brennstoff aufweist, wobei der Übergangs­ bereich zwischen der Brennkammer und der Vorkammer ein flammhaltendes Wirbelelement für das in die Brennkammer eintretende Brennstoff-Luftgemisch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das flammhaltende Wirbelelement (7), dessen zur Brennkammer (1) weisende Seite konkav ge­ wölbt ist, an der im Übergangsbereich (3) angeordneten Einströmdüse (6) vorgesehen ist.

2. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das flammhaltende Wirbelelement (7) eine auf der Einströmdüse (6) befestigte Hülse (8) aufweist, von der seitlich zumindest ein Wirbelkörper (9, 13) ab­ steht.

3. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flammhaltende Wirbelelement (7) bzw. jeder Wirbelkörper (9) als dachförmiger Steg aus­ gebildet ist.

4. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Hülse (8) zwei Wirbelkörper (9) einander diametral gegenüberliegen, deren Breite im wesentlichen dem Durchmesser der Hülse (8) entspricht.

5. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flammhaltende Wirbelelement (7) bzw. der Wirbelkörper (9) tellerförmig ausgebildet ist.

6. Feuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Brennkammer (1) zugewandten Seite des flammhaltenden Wirbelelementes (7) zusätzlich umfangsseitige Brennstoffaustrittsöffnungen (10) an der Einströmdüse (6) vorgesehen sind.