DE3842457A1 - Firing device for the pulsating combustion of gaseous fuels - Google Patents

Abstract

In the case of a firing device for the pulsating combustion of gaseous fuels, there is provided in the transition region between a combustion chamber and a precombustion chamber a flame-retaining swirl element for the fuel/air mixture entering the combustion chamber. This swirl element is provided on the fuel inflow nozzle arranged in the transition region, and is concavely curved on the side facing the combustion chamber.

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.The invention relates to a firing device for pul incineration of gaseous fuels, in particular for a room or central heating system, with min at least one combustion chamber and with at least one fore chamber that has a check valve Combustion air supply line and a supply line having an inlet nozzle for the fuel the transition area between the combustion chamber and the front chamber a flame retardant swirl element for the in the Combustion chamber has entering fuel-air mixture.

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.Such a firing device is for example 4 and 5 of AT-PS 1 70 522. In which pulsation burner shown there becomes gaseous combustion cloth and air in a rear area of the antechamber sucked in separately and by different vortex forming Internals mixed and swirled. That in the transition area richly arranged approximately conical vortex element is used in particular to produce a vertebral cushion that the effect of pressure peaks on the check valves mitigates. The vortex element can also be used as a carrier serve as a glow spiral, which is electrically the primary ignition caused and glowing by the periodic burns is held so that the automatic ignition is achieved.

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.Furthermore, it is known from WO-A-86/07 435, the feed Line for the fuel axially through the prechamber lead, and the inlet nozzle in the transition area see, with a vortex in the vicinity of the inlet nozzle element, especially a vortex screen in the antechamber is arranged. Because the inlet nozzle or the swirl aperture are axially adjustable, can be here by suitable dimensions sionation of the passage gap an air inflow resistance be set, which determines the burner output. The swirl aperture is also intended as a flame serve holder and thus the phase-appropriate ignition of the  Ensure the amount of fuel flowing in.

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.The pulsating combustion derives its name from that constant change between overpressure and underpressure in the combustion chamber, with a change in output over the amount of fuel supplied per inflow phase can follow. In the two versions described it has now been shown that especially at low and lowest fuel quantities malfunctions occur can lead to extinction. At the beginning he mentioned firing device according to AT-PS 1 70 522 this is probably due to the fact that low burning Amounts of substance are poorly mixed with air, so that a airy, no longer igniting gas in the range of Glow spiral arrives. At the second mentioned firing The direction according to WO-A-86/07 435, however, seems to be fresh air flowing in at high speed Blow out flame.

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.The invention has therefore set itself the task of a To create a firing device of the type mentioned at the outset, where every auto ignition ignites at the right moment depending on the ambient conditions and the feed Fuel takes place.

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. According to the invention, the overall burning properties improved in that the flame retardant swirl element, the side facing the combustion chamber is concave, on the inlet nozzle arranged in the transition area is seen. Experiments have shown that this combination of inflow nozzle with flame retardant swirl element not only in the lowest power range for a perfect Ver burn sequence ensures, but even a repeated Er lowering the minimum amount of fuel allowed, from which there is an increase in the performance range.  

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 a preferred embodiment it is provided that the flame-retardant vortex element be on the inflow nozzle has solidified sleeve, of which at least one laterally Protruding vertebral body. This version can be in connect to the inlet nozzle in a particularly simple manner, by sliding the sleeve onto the supply line and attaching it appropriate location near the nozzle opening is fixed. The combustion chamber side concave curvature can be in a version for example on roof-shaped or Realize saddle-shaped webs, the side of the Protrude sleeve. Preferably two such are worn out Bridges formed vertebral bodies diametrically opposite each other, however, the arrangement of three or four is the same moderately distributed bars are easily possible.

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.In a further embodiment it is provided that the flame-retardant vertebral element or the vertebral body plate is shaped. This is all about the one flow nozzle achieved a particularly good swirl, whereby however, care must be taken to ensure that an adequate Air passage gap remains granted. Possibly can radial or spiral slots in the plate-shaped vertebrae are provided. Independently from the formation of the arranged on the inlet nozzle flame-retardant vertebral element anticipates another drafted version that improved even further Functionality of the firing device causes, that on the side of the combustion chamber facing the flame-retardant vortex element additionally circumferentially side combustion outlet openings on the inlet nozzle are provided.

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.A particularly favorable position of the inlet nozzle in The transition area arises when the deepest curved area of the vertebral element in the plane of the Exit cross-section of the antechamber is, so that Vortex element and the nozzle openings slightly in the focal  project chamber. Around the air passage gap To be able to change, a ring diaphragm that the vortex element is arranged adjacent in the prechamber, axially be adjustable. Alternatively, to this Purpose also axially ver the inlet nozzle including swirl element be adjustable, which also changes the gap width results without additional ring diaphragm.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Figuren der bei­ liegenden Zeichnung näher beschrieben, ohne darauf be­ schränkt zu sein.Below, the invention with reference to the figures of the lying drawing described in more detail without be to be restricted.

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. Fig. 1 shows an axial section through the essential areas of the invention a prechamber and a combustion chamber of the firing device, Fig. 2 is a 90 ° rotated view of the inlet nozzle of Fig. 1, and Fig. 3 is a combustion chamber side view of a second embodiment example .

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.The combustion chamber 1, which is preferably used in a heating boiler, is equipped with a double bottom into which a spark plug 12 is inserted for the initial ignition. A prechamber 2 is attached to the combustion chamber 1 and is essentially cylindrical. A feed line 5 for gaseous fuel with an inflow nozzle 6 , which is optionally axially adjustable in the direction of the double arrow, and a side feed line 4 for the combustion air, to which a check valve (not shown) is assigned, open into this. The fuel-air mixture which forms in the transition region 3 is swirled by a swirl element 7 which is arranged on the inflow nozzle. A, in contrast, recessed ring diaphragm 11 can be made axially adjustable by an adjustment mechanism, not shown, in order to change the air passage gap around the swirl element 7 . The vertebral element 7 consists of a sleeve 8 placed on the end of the feed line 5 , from which, according to FIGS. 1 and 2, two vertebral bodies 9 project laterally diametrically opposite one another in the form of roof-shaped or saddle-shaped webs. These have their concave side facing the combustion chamber 1 , whereby they are arranged such that their gable or back is preferably flush with the bottom of the combustion chamber 1 . As a result, the swirl element 7 and the nozzle opening of the inlet nozzle 6 protrude into the combustion chamber. In Lee on the concave side of the vortex element 7 is given a flow space, can keep constantly in the pilot lights, the swirl element 7 so that at the same time as the other firings safe sites of flame holder is used.

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.In the embodiment according to FIG. 3, a plate-shaped vortex body 13 is provided on the sleeve 8 , so that the vortex element 7 completely surrounds the inflow nozzle 6 . The inflow nozzle 6 also has lateral nozzle openings 10 (FIGS . 2, 3) through which fuel also flows directly into the cavity of the vertebral body 9 . In the case of a roof-shaped web according to FIG. 2, these are only provided in the circumferential areas covered by the webs, in the plate-shaped embodiment according to FIG. 3, however, over the entire circumference of the inflow nozzle 6 . The plate-shaped vertebral body 13 can, as shown in dashed lines in Fig. 3, have radial or spiral circumferential open slots 14 . The areas of the vertebral body remaining between the slots 14 could also be inclined in the manner of propeller blades.

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.1. firing device for pulsating combustion of gaseous fuels, in particular for a room or central heating system, with at least one combustion chamber and with at least one prechamber which has a supply line for combustion air provided with a check valve and a supply line with an inflow nozzle for the fuel, wherein the transition region between the combustion chamber and the prechamber has a flame-retardant swirl element for the fuel-air mixture entering the combustion chamber, characterized in that the flame-retardant swirl element ( 7 ), whose side facing the combustion chamber ( 1 ) is concavely curved, on the in the transition area ( 3 ) arranged inlet nozzle ( 6 ) is provided. 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.2. Firing device according to claim 1, characterized in that the flame-retaining vortex element ( 7 ) has a sleeve ( 8 ) fastened on the inflow nozzle ( 6 ), from which at least one vertebral body ( 9 , 13 ) stands laterally. 3. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flammhaltende Wirbelelement (7) bzw. jeder Wirbelkörper (9) als dachförmiger Steg aus­ gebildet ist.3. Firing device according to claim 1 or 2, characterized in that the flame-retaining vortex element ( 7 ) or each vertebral body ( 9 ) is formed as a roof-shaped web. 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.4. Firing device according to claim 3, characterized in that on the sleeve ( 8 ) two vertebral bodies ( 9 ) are diametrically opposite one another, the width of which essentially corresponds to the diameter of the sleeve ( 8 ). 5. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flammhaltende Wirbelelement (7) bzw. der Wirbelkörper (9) tellerförmig ausgebildet ist.5. Firing device according to claim 1 or 2, characterized in that the flame-holding vortex element ( 7 ) or the vertebral body ( 9 ) is plate-shaped. 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.6. Firing device according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the combustion chamber ( 1 ) facing side of the flame-holding vortex element ( 7 ) additional peripheral fuel outlet openings ( 10 ) are provided on the inflow nozzle ( 6 ).