DE4430888A1 - Einstellbarer Blaubrenner - Google Patents
Einstellbarer BlaubrennerInfo
- Publication number
- DE4430888A1 DE4430888A1 DE4430888A DE4430888A DE4430888A1 DE 4430888 A1 DE4430888 A1 DE 4430888A1 DE 4430888 A DE4430888 A DE 4430888A DE 4430888 A DE4430888 A DE 4430888A DE 4430888 A1 DE4430888 A1 DE 4430888A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- burner according
- flow
- recirculation
- combustion chamber
- burner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
- F23D11/26—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space with provision for varying the rate at which the fuel is sprayed
- F23D11/28—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space with provision for varying the rate at which the fuel is sprayed with flow-back of fuel at the burner, e.g. using by-pass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
- F23D11/40—Mixing tubes or chambers; Burner heads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2202/00—Fluegas recirculation
- F23C2202/40—Inducing local whirls around flame
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige oder
gasförmige Brennstoffe, umfassend ein Brennergehäuse,
einen in dem Brennergehäuse angeordneten Düsenstock mit
einer einen Brennstoffstrahl erzeugenden Düse, eine Brenn
kammer, in welcher sich der Brennstoffstrahl ausbreitet,
ein Gebläse zur Erzeugung eines in die Brennkammer ein
tretenden Brennluftstroms, wobei in der Brennkammer aus
dem Brennstoffstrahl und dem Brennluftstrom eine aufgrund
einer stabilen Rezirkulationsströmung blaubrennende Flamme
erzeugbar ist.
Die DE-OS 40 09 222 offenbart einen Brenner zum stöchio
metrischen Verbrennen von flüssigen oder gasförmigen
Brennstoffen aus einer Zerstäuberdüse. Bei diesem Brenner
wird um die Zerstäuberdüse herum durch eine Blende Luft in
eine Brennkammer geführt, in welche der aus der Düse aus
tretende Brennstoff ebenfalls eintritt.
Zusätzlich sind in der Wand der Brennkammer parallel zur
Strömungsrichtung verlaufende schlitzförmige Öffnungen
vorgesehen, über welche eine Rezirkulation von kalten Ver
brennungsgasen von außerhalb des Brennerrohrs erfolgt, die
zu dem Brennstoff und der um die Zerstäuberdüse herum ein
tretenden Luft hinzugemischt werden, um in dem Brennraum
eine stöchiometrische Verbrennung zu erhalten.
Die EP-A-0 430 011 offenbart ebenfalls einen blaubrennen
den Brenner, bei welchem um eine Zerstäuberdüse herum ein
Gemisch aus Frischluft und rezirkulierenden Verbrennungs
gasen zugeführt und vermischt werden, bevor sie wieder mit
dem von der Zerstäuberdüse kommenden Brennstoff zu einer
stöchiometrischen Verbrennung führen.
Bei allen Ausführungsbeispielen erfolgt vor der Ebene, in
welcher eine Mündungsöffnung der Düse liegt, eine Ver
mischung von Brennluft und rezirkulierendem Verbrennungs
gas und nach dieser in einer Mischkammer eine Vermischung
der Brennluft und der rezirkulierenden Verbrennungsgase
mit dem Brennstoff, die danach in die eigentliche Brenn
kammer eintreten. Bei besonderen Ausführungsbeispielen ist
die Zuführung der Frischluft geteilt, einerseits in einen
ersten Teil, der sich direkt mit den rezirkulierenden Ver
brennungsgasen vermischt, und andererseits in einen zwei
ten Teil, welcher die Zerstäuberdüse umströmt und dazu
dient, die Zerstäuberdüse zu kühlen, so daß die Kühlung
der Zerstäuberdüse, insbesondere der Öldüse, einstellbar
ist. Auch diese Frischluft wird dann in einer Mischkammer
mit der übrigen Frischluft und dem rezirkulierenden Ver
brennungsgas sowie dem Brennstoff vermischt.
Aus der DE-OS 27 12 564 ist ein regelbarer Brenner be
kannt, bei welchem eine Stauscheibe vorhanden ist und
stromabwärts der Stauscheibe ein Unterdruckgebiet durch
ein Erzeugen einer rotierenden hohlen Luftsäule geschaffen
wird, so daß Verbrennungsgase in dieses Unterdruckgebiet
zurückgesaugt werden. Die rotierende hohle Luftsäule wird
dabei durch in radialer Richtung verlaufende und mit
Hutzen abgedeckte Radialschlitze erzeugt.
Zusätzlich sind noch für höhere Leistungen äußere Luftzu
führungen für Frischluft vorgesehen.
Zusätzlich ist die Zerstäuberdüse mit den Zündelektroden
in einem abgeschlossenen Raum angeordnet, dem nur soviel
Frischluft zugeführt wird, wie zum Bewegen des Zündfunkens
erforderlich ist.
Die DE-PS 29 08 427 offenbart einen Brenner, bei welchem
zunächst unter Zugabe von Rauchgasen eine unterstöchiome
trische Verbrennung in einer primären Verbrennungszone mit
unmittelbarer Zufuhr eines den Brennstoffstrom umhüllenden
Mantelluftstroms erfolgt und anschließend in einer über
stöchiometrischen sekundären Verbrennungszone, in der
Restluft über den Umfangsbereich der primären Verbren
nungszone zugeführt wird, eine weitere Verbrennung er
folgt.
Die Restluft wird dabei koaxial um den jeweiligen Brenner
herum geregelt in mindestens zwei Teilströmen zugeführt,
die von der Brennermündung aus nach einer bestimmten
freien Strömungsstrecke die Flamme erreichen.
Aus der DE-OS 31 09 988 ist ein sogenannter Blaubrenner
bekannt, bei welchem über ein Mischrohr eine innere Rezir
kulation erzwungen wird, wobei dem aus einer Zerstäuber
düse austretenden Brennstoffstrahl einerseits diesen un
mittelbar umgebende Verbrennungsluft zugeführt wird und
andererseits radial außenliegend weitere Luftdurchtritts
bohrungen vorgesehen sind, die allerdings radial innerhalb
des Mischrohrs liegen.
Aus der EP-A-0 538 761 ist ein Brenner mit einer Rezirku
lation bekannt, bei welcher die äußere Rezirkulation durch
eine Längsrichtung der Schlitze erzeugt wird, wobei diese
Schlitze mit ihrer Längsrichtung in Umfangsrichtung ver
laufen.
Darüber hinaus wird Frischluft, die die Düse umströmt,
durch eine Blende in den Brennraum eingeblasen.
Ähnliche Brenner sind beispielsweise aus der DE-PS
27 00 671 oder der DE-PS 38 01 681 bekannt.
Bei diesen Brennern ist zur Ausbildung einer stabilen
Rezirkulationsströmung ein sogenanntes Mischrohr erforder
lich, welches eine einzige Rezirkulationsströmung von
heißem Gas festlegt und somit ein Blaubrennen der Flamme
ermöglicht.
Unter einem Blaubrennen der Flamme ist dabei zu verstehen,
daß diese Flamme einen im wesentlichen vollständig ver
gasten Brennstoff verbrennt, was insbesondere bei Verwen
dung von Öl als Brennstoff erforderlich macht, die aus der
Düse in den Brennstoffstrahl zunächst austretenden kleinen
Öltröpfchen bis zur Verbrennung durch die Flamme im
wesentlichen vollständig zu verdampfen.
Das Problem bei diesen bekannten Brennern besteht darin,
daß die Gesamtkonzeption des Brenners eine Abstimmung
aller Teile für eine einzige Brennerleistung erforderlich
macht, so daß ein Brenner für andere Brenner-Leistungen
eine völlige Neukonstruktion erfordert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Brenner der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß
in einfacher Weise unterschiedliche Brennerleistungen
realisierbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs be
schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Brenner auf unterschiedliche Brennerleistungen dadurch
einstellbar ist, daß die Düse hinsichtlich der den Brenn
stoffstrahl bildenden Brennstoffmenge einstellbar ist, daß
der in die Brennkammer eintretende Brennluftstrom ent
sprechend einer im wesentlichen vollständigen Verbrennung
des Brennstoffstrahls hinsichtlich seiner Luftmenge ein
stellbar ist, daß die Brennkammer so ausgebildet ist, daß
sie die Ausbildung unterschiedlicher Rezirkulationsströ
mungen zuläßt und daß der Brennluftstrom lokal relativ zum
Brennstoffstrahl derart in die Brennkammer eintritt, daß
dieser bei jeder Einstellung von Luftmenge und Brennstoff
menge, die eine blaubrennende Flamme erzeugende Rezirkula
tionsströmung stabilisiert.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu
sehen, daß mit ein und demselben Brenner unterschiedliche
Brennerleistungen erreichbar sind und daß bei all diesen
Brennerleistungen stets eine blaubrennende Flamme erzeug
bar ist, wobei bei den unterschiedlichen Brennerleistungen
aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeiten der
Flamme sich unterschiedliche Rezirkulationsströmungen in
der Brennkammer einstellen, die jedoch jeweils durch die
entsprechende lokale Zufuhr des Brennluftstroms stabili
siert werden.
Damit ist ein Brenner geschaffen, der die Möglichkeit
bietet, bei unterschiedlichen Leistungen stets eine
optimale Verbrennung zu gewährleisten.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Brennluft
strom in Form eines brennstoffstrahlnahen Teilstrom und in
Form eines bezüglich des brennstoffstrahlnahen Teilstroms
in definiertem Abstand radial außenliegenden rezirkula
tionsstabilisierenden Teilstroms in die Brennkammer ein
tritt. Diese erfindungsgemäße Aufteilung des Brennluft
stroms schafft eine vorteilhafte Möglichkeit, die Ausbil
dung der Rezirkulationsströmung in der jeweiligen Ein
stellung von Brennstoffmenge und Luftmenge zu stabili
sieren.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Teilströme
unabhängig von der eingestellten Luftmenge an jeweils dem
selben Ort in die Brennkammer eintreten.
Durch die lokale Festlegung des Eintritts der Teilströme
in die Brennkammer läßt sich die Stabilisierung der Rezir
kulationsströmung bei jeder Einstellung von Brennstoff
menge und Luftmenge besonders vorteilhaft mit einfachsten
Mitteln erreichen.
Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung einzelner
Ausführungsbeispiele wurde nicht darauf eingegangen, über
welche Teilströme die Luftmenge eingestellt wird.
Aus der Verbrennungsrechnung wäre es rein theoretisch
möglich, über den brennstoffstrahlnahen Teilstrom oder
über den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom oder
über beide die Luftmenge einstellbar zu machen.
Aus Gründen der Einfachheit und einer strömungsgünstigen
Lösung ist es jedoch vorteilhaft, wenn zur Einstellung der
Luftmenge nur einer der Teilströme zur Anpassung an die
Brennstoffmenge einstellbar ist.
Zur Stabilisierung der Rezirkulationsströmungen bei jeder
Einstellung vom Luftmenge und Brennstoffmenge hat es sich
als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der rezirkula
tionsstabilisierende Teilstrom hinsichtlich der Luftmenge
einstellbar ist. Über die Einstellbarkeit des rezirkula
tionsstabilisierenden Teilstroms läßt sich insbesondere
eine vorteilhafte Stabilisierung der Rezirkulations
strömung bei jeder Brennerleistung erreichen, da dieser
Teilstrom direkt auf die Ausbildung der Rezirkulations
strömungen einwirkt und somit eine Einstellung desselben
so vornehmbar ist, daß direkt die Rezirkulationsströmung
aufgrund des lokalen Eintritts dieses Teilstroms in die
Brennkammer stabilisierbar ist.
Vorzugsweise tritt der rezirkulationsstabilisierende Teil
strom in Form eines in Umfangsrichtung unterbrochenen
Ringstroms um deren Brennstoffstrahl in die Brennkammer
ein, wodurch die Stabilisierung der Rezirkulationsströmung
noch weiter verbessert wird, da an den Stellen der Unter
brechung eine "Durchströmung" des Ringstroms in radialer
Richtung in einfacher Weise möglich ist, während zwischen
den Unterbrechungen stabilisierende Wirbel erzeugt werden.
Da bei maximaler Brennstoffmenge eine maximale Gasge
schwindigkeit in der Flamme auftritt, ist es ferner be
sonders vorteilhaft, wenn die Luftmenge im rezirkulations
stabilisierenden Teilstrom bei maximaler Brennstoffmenge
maximal und bei minimaler Brennstoffmenge minimal ist, so
daß die Luftmenge des rezirkulationsstabilisierenden Teil
stroms bei maximaler Brennstoffmenge und somit größter
Gasgeschwindigkeit der Flamme ebenfalls eine ausreichende
Rezirkulationsströmung für ein Blaubrennen der Flamme in
der Brennkammer aufrechterhält.
Hinsichtlich der Einstellbarkeit der Rezirkulationsströ
mung hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die
Luftmenge im brennstoffstrahlnahen Teilstrom bei allen
Einstellungen der Brennstoffmenge konstant ist, so daß der
brennstoffstrahlnahe Teilstrom stets eine Grundversorgung
des Brennstoffstrahls mit Luft sicherstellt. Im Extremfall
ist die Luftmenge im brennstoffstrahlnahen Teilstrom so
dimensioniert, daß bei maximaler Brennstoffmenge die Luft
menge im rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom maximal
ist und bei minimaler Brennstoffmenge der Brennluftstrom
lediglich durch den brennstoffstrahlnahen Teilstrom ge
bildet wird.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfin
dungsgemäßen Brenners ist vorgesehen, daß die Luftmenge im
brennstoffstrahlnahen Teilstrom ungefähr in der gleichen
Größenordnung wie Luftmenge des maximalen rezirkulations
stabilisierenden Teilstroms beträgt, wobei dies insbeson
dere bei einem Brenner vorgesehen ist, dessen Brenner-Lei
stung um einen Faktor fünf variierbar ist.
Hinsichtlich der Ausrichtung des in die Brennkammer ein
tretenden rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms wurden
bislang keine näheren Angaben gemacht. So könnte bei
spielsweise vorgesehen sein, den rezirkulationsstabili
sierenden Teilstrom schräg zur Strömungsrichtung des
Brennstoffstrahls, beispielsweise parallel zu dessen
Kegelmantelflächen, in die Brennkammer eintreten zu
lassen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der
rezirkulationsstabilisierende Teilstrom im wesentlichen
parallel zur Strömungsrichtung des Brennstoffstrahls in
die Brennkammer eintritt.
Die Stabilisierungswirkung für die Rezirkulationsströ
mungen ist dann besonders groß, wenn der rezirkulations
stabilisierende Teilstrom in Form eines auf einem Kreis
zylinder liegenden Strombildes in den Brennerraum ein
tritt. Dieses Strombild könnte beispielsweise eine zylin
derförmige Strömung sein. Besonders vorteilhaft ist es
jedoch, wenn das Strombild aus parallelen Einzelströmen
zusammengesetzt ist, so daß sich insbesondere zwischen den
Einzelströmen Zwischenräume bilden, welche eine Ver
mischung der Rezirkulationsströmungen, insbesondere der
inneren Rezirkulationsströmung mit dem nichtbrennenden
Teil des Brennstoffstrahls erlauben.
Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Einzelteil
ströme in konstantem Winkelabstand voneinander angeordnet
sind, so daß zwischen jedem Einzelteilstrom ein Zwischen
raum verbleibt, durch den die innere Rezirkulationsströ
mung hindurchtreten kann, um zum
Brennstoffstrahl zu gelangen und diesen durch die von der
inneren Rezirkulationsströmung mitgeführten heißen Ver
brennungsgase aufzuheizen, damit eine bessere Verdampfung
der Öltröpfchen in diesem erfolgt.
Hinsichtlich der Dimensionierung der Winkelabstände und
der Einzelteilströme relativ zueinander wurden bislang
keine näheren Angaben gemacht. So ist vorteilhafterweise
vorgesehen, daß das Verhältnis des Winkelabstandes
zwischen zwei Einzelteilströmen zur Winkelbreite des Ein
trittsquerschnitts jedes Einzelteilstroms zwischen unge
fähr 10 und ungefähr 0,1 liegt. Besonders vorteilhaft ist
es, wenn das Verhältnis des Winkelabstands zur Winkel
breite des Eintrittsquerschnitts zwischen ungefähr 2 und
0,5, noch besser 1,5 und 0,7 liegt. Ein bevorzugtes Aus
führungsbeispiel sieht vor, daß das Verhältnis im Bereich
von ungefähr 1,1 liegt.
Hinsichtlich des rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms
wurde in der Beschreibung bislang lediglich darauf abge
stellt, daß dieser Rezirkulationsströmungen stabilisiert,
welche der Rezirkulationsströmungen, ob die äußere oder
die innere, wurde nicht näher spezifiziert.
Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel
bildet sich in der Brennkammer eine von der blaubrennenden
Flamme zum nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls
zurückverlaufende innere Rezirkulationsströmung aus,
welche von dem rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom
der Brennluft stabilisiert ist. Diese innere
Rezirkulationsströmung ist besonders wichtig bei einem
Flüssigkeitsbrenner für die Aufheizung der von der Düse
erzeugten Flüssigkeitströpfchen im nichtbrennenden Teil
des Brennstoffstrahls, da durch diese innere Rezirkula
tionsströmung heiße Verbrennungsgase von der Flamme
zurückgeführt werden zu dem nichtbrennenden Teil des
Brennstoffstrahls und damit dazu beitragen, die Flüssig
keitströpfchen zu verdampfen um letztlich wieder eine
blaubrennende Flamme zu erreichen.
Besonders günstig ist es dabei, wenn die innere Rezirku
lationsströmung von der Flamme ausgehend auf einer Innen
seite des Flammrohrs stromaufwärts entgegengesetzt zum
Brennstoffstrahl strömt und dadurch zwischen der Innen
seite des Flammrohrs und dem rezirkulationsstabili
sierenden Teilstrom geführt wird.
Vorzugsweise ist die innere Rezirkulationsströmung gelb
brennend ausgebildet.
Darüber hinaus ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die
innere Rezirkulationsströmung durch den rezirkulationssta
bilisierenden Teilstrom hindurchtritt, wobei dieser vor
zugsweise - wie bereits erwähnt - aus Einzelteilstrahlen
ausgebildet ist, um ein Hindurchtreten der inneren Rezir
kulationsströmung durch diesen zu erleichtern.
Hinsichtlich des Orts der Zufuhr des brennstoffstrahlnahen
Teilstroms in die Brennkammer wurden bislang keine näheren
Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel vor, daß der brennstoffstrahlnahe
Teilstrom im Bereich eines Umfangs des Düsenkopfs der Düse
in die Brennkammer einströmt.
Noch vorteilhafter ist es jedoch, insbesondere aufgrund
der räumlichen Gegebenheiten im Bereich der Düse, wenn der
brennstoffstrahlnahe Teilstrom entlang eines definierten
Außenprofils des Düsenkopfs strömt und somit in unmittel
barer Nähe des Brennstoffstrahls in die Brennkammer ein
tritt.
Im einfachsten Fall läßt sich der für den brennstoff
strahlnahen Teilstrom erforderliche Querschnitt dadurch
zur Verfügung stellen, daß der brennstoffstrahlnahe Teil
strom durch einen Durchlaß zwischen dem Düsenkopf und
einem Rand einer für den brennstoffstrahlnahen Teilstrom
vorgesehenen Einströmöffnung in die Brennkammer strömt, so
daß die Größe des Durchlasses den Strömungsquerschnitt für
den brennstoffstrahlnahen Teilstrom festlegt.
Eine besonders vorteilhafte Durchmischung des brennstoff
strahlnahen Teilstroms und des Brennstoffs in der Brenn
kammer ergibt sich dann, wenn die Einströmöffnung für den
brennstoffstrahlnahen Teilstrom Turbulenzen erzeugend aus
gebildet ist.
Im einfachsten Fall ist hierzu vorgesehen, daß die Ein
strömöffnung mit einer Wirbelkante oder einer Wirbel
schneide versehen ist.
Hinsichtlich der Art der Ausbildung des Brennstoffstrahls
wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Brennstoff
strahl einen von einer einfach zusammenhängenden Düsenöff
nung ausgehenden Kegel, insbesondere einen Vollkegel, bil
det, da sich dieser besonders einfach herstellen und auch
besonders einfach homogen mit möglichst homogener Tröpf
chengröße ausbilden läßt.
Hinsichtlich des Aufbaus des Brennergehäuses wurden im
Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen
keine detaillierten Angaben gemacht. So sieht ein vorteil
haftes Ausführungsbeispiel vor, daß das Brennergehäuse
eine Vorkammer umfaßt, in welchem die Düse angeordnet ist
und welche durch ein Trennelement von der Brennkammer
getrennt ist. Ein derartiger Aufbau des Brennergehäuses
hat den Vorteil einer großen Einfachheit und hoher kon
struktiver Flexibilität.
Hinsichtlich der Art der Ausbildung der Brennkammer wurden
im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzel
nen Ausführungsbeispiele keine detaillierten Angaben ge
macht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor,
daß sich die Brennkammer ausgehend von einer Ebene er
streckt, welche nahe der Düsenöffnung liegt, das heißt
also, daß sich vorteilhafterweise der Brennstoffstrahl un
mittelbar nach Austritt aus der Düsenöffnung in der Brenn
kammer erstreckt und nicht zum Teil bereits vor dieser
Brennkammer. Dies erlaubt insbesondere eine vorteilhafte
Vermischung der inneren und gegebenenfalls äußeren Rezir
kulationsströmungen mit dem Brennstoffstrahl, um eine
blaubrennende Flamme mit optimalen Verbrennungswerten, das
heißt insbesondere optimalem NOX und CO-Gehalt zu er
reichen.
Ferner ist es, insbesondere zur Ausbildung einer inneren
Rezirkulationsströmung, von Vorteil, wenn die Brennkammer
zwischen dem Trennelement und dem Bereich der Flammen
wurzel einen im wesentlichen konstanten Querschnitt auf
weist. Dieser Querschnitt gibt ausreichend Raum zur Aus
bildung und Führung der Rezirkulationsströmungen.
Das Trennelement kann in beliebiger Art und Weise ausge
bildet sein, beispielsweise ähnlich der EP 0 430 011. Be
sonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Trennelement
eine Blende ist, da diese konstruktive Lösung sich durch
ihre Einfachheit auszeichnet.
Die Blende könnte selbst eine gekrümmte Form aufweisen,
wie beispielsweise die der DE-OS 40 09 222. Besonders vor
teilhaft ist es jedoch, wenn sich die Blende in einer
Ebene erstreckt, da eine derartige Form der Blende einer
seits konstruktiv besonders einfach herzustellen ist und
andererseits den Vorteil hat, daß sie die Zumischung der
Rezirkulationsströmungen, das heißt sowohl der inneren als
auch der äußeren Rezirkulationsströmung, in besonders vor
teilhafter Weise ermöglicht.
Als besonders zweckmäßig für die Führung der Rezirkula
tionsströmungen und Zumischung derselben zum Brennstoff
strahl hat es sich erwiesen, wenn die Brennkammer einen
vom nichtbrennenden Teil des Brennstoffstrahls durch
setzten und sich um diesen herum erstreckenden Rezirkula
tionsraum aufweist. Ein derartiger Rezirkulationsraum hat
den großen Vorteil, daß sich in diesem die einzelnen
Rezirkulationsströmungen besonders
einfach führen, durch den rezirkulationsstabilisierenden
Teilstrom stabilisieren und auch definieren lassen, um die
erfindungsgemäßen konstanten Verbrennungsverhältnisse,
insbesondere in einer Brennkammer frei von mechanischen
strömungsführenden Elementen zu erhalten, die ihrerseits
den besonderen Vorteil hat, daß sie einerseits in ein
facher Weise eine Leistungsvariation zuläßt, andererseits
aber auch weniger Probleme mit unerwünschten Schadstoff
emissionen beim Anlaufen, das heißt Warmlaufen des
Brenners, aufweist.
Vorzugsweise ist der Rezirkulationsraum dabei so ausge
bildet, daß er sich mindestens bis zur Flammenwurzel er
streckt.
Hinsichtlich der Dimensionierung des Rezirkulationsraums
sind bislang keine näheren Angaben gemacht worden. So
sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der
Rezirkulationsraum einen Innendurchmesser aufweist,
welcher ungefähr 1,5 bis ungefähr 3 mal größer ist als der
Durchmesser des Teilkreises, von welchem ausgehend der
rezirkulationsstabilisierende Teilstrom in den Rezirku
lationsraum eintritt.
Noch vorteilhafter ist es, wenn der Rezirkulationsraum
einen Innendurchmesser aufweist, welcher ungefähr 2 bis
2,5 mal größer ist als der Durchmesser des Teilkreises.
Besonders vorteilhafte Verhältnisse sind dann erreichbar,
wenn der Rezirkulationsraum einen Durchmesser aufweist,
welcher größenordnungsmäßig ungefähr 2 mal so groß ist
wie der Durchmesser des Teilkreises.
Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, ins
besondere um eine räumlich stabile blaubrennende Flamme
zu erhalten, wenn sich an den Rezirkulationsraum ein
Flammraum anschließt.
Dieser Flammraum kann den gleichen Innendurchmesser wie
der Rezirkulationsraum aufweisen. Besonders vorteilhaft
ist es jedoch, wenn der Flammraum einen Innendurchmesser
aufweist, welcher maximal gleich groß oder kleiner als der
Rezirkulationsraum ist. Diese Lösung ist insbesondere bei
kleinen Brennerleistungen, beispielsweise kleiner 20 kW,
von Vorteil, da eine Verengung des Flammraums zur räum
lichen Stabilisierung der Flamme beiträgt und somit ein
räumliches Hin- und Herpendeln der Flamme im Flammraum
verhindert.
Eine hinsichtlich der Dimensionen besonders vorteilhafte
Lösung sieht dabei vor, daß der Innendurchmesser des
Flammraums im Bereich des ungefähr 0,6- bis 0,9-fachen des
Durchmessers des Rezirkulationsraumes liegt. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Innendurchmesser des Flamm
raums im Bereich des ungefähr 0,8-fachen des Innendurch
messers des Rezirkulationsraums liegt.
Im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der ein
zelnen Ausführungsbeispiele wurde zwar die äußere Rezir
kulationsströmung bereits angesprochen, hierauf jedoch
nicht näher eingegangen. So sieht ein vorteilhaftes Aus
führungsbeispiel vor, daß das Brennergehäuse mit Öffnungen
versehen ist, durch welche eine kaltes Verbrennungsgas
führende Rezirkulationsströmung in die Brennkammer ein
tritt.
Diese äußere Rezirkulationsströmung wird bekannterweise,
wie beispielsweise in der DE 40 09 222 beschrieben, den
Anteil der Stickoxide zu reduzieren.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht jedoch eine weiter
gehende Verwendung der äußeren Rezirkulationsströmung
dahingehend vor, daß die äußere Rezirkulationsströmung
nahe des Trennelements in die Brennkammer eintritt und so
groß ist, daß eine Flammenwurzel der blaubrennenden Flamme
einen Abstand von mindestens 1 cm von der Düse aufweist
und daß sich zwischen der Düse und der Flammenwurzel ein
nichtbrennender Teil des Brennstoffstrahls unter Zu
mischung von Brennluft kegelförmig ausbreitet.
Das heißt, bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die
äußere Rezirkulationsströmung nicht nur dazu eingesetzt,
den Anteil der Stickoxide zu reduzieren, sondern insbe
sondere auch dazu, um einen ausreichend großen nicht
brennenden Teil des Brennstoffstrahls in der Brennkammer
zu erhalten, welcher eine ausreichende Zumischung von
Brennluft und rezirkulierendem Gase ermöglicht.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel mit
einer inneren Rezirkulationsströmung wird ferner durch die
ausreichende Erstreckung des nichtbrennenden Teils des
Brennstoffstrahls auch eine ausreichende Zumischung der
heißen Gase der inneren Rezirkulationsströmung ermöglicht,
um die Flüssigkeitströpfchen im Brennstoffstrahl durch die
heißen Gase optimal zu verdampfen und damit eine blau
brennende Flamme zu gewährleisten.
Ein weiteres besonderes Ausführungsbeispiel der erfin
dungsgemäßen Lösung sieht vor, daß die äußere Rezirkula
tionsströmung nahe des Trennelements in die Brennkammer
eintritt und daß diese die innere Rezirkulationsströmung
gegenüber dem Trennelement abschirmt, welche sich als in
der Brennkammer von der blaubrennenden Flamme zum nicht
brennenden Teil des Brennstoffstrahls zurückverlaufende
Strömung ausbildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also die äußere Rezir
kulationsströmung noch zusätzlich dazu eingesetzt, die
innere Rezirkulationsströmung mit den heißen Gasen von dem
Trennelement fernzuhalten und somit eine zu starke Abküh
lung dieser Gase durch das kalte Trennelement zu verhin
dern und vielmehr diese Gase vor dem Trennelement mit
möglichst nicht zu starker Abkühlung, nämlich lediglich
durch die äußere Rezirkulationsströmung, dem Brennstoff
strahl zur Vermischung mit demselben zuzuleiten.
Die äußere Rezirkulationsströmung könnte prinzipiell in
beliebiger Art und Weise in die Brennkammer eintreten.
Beispielsweise wäre es denkbar, die äußere Rezirkulations
strömung mit der Brennluft in die Brennkammer einzuleiten.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die äußere Re
zirkulationsströmung getrennt von dem Brennluftstrom in
die Brennkammer eintritt, so daß durch die separate
Strömungsführung die Möglichkeit besteht, Lage und Verlauf
der äußeren Rezirkulationsströmung besser und vor allem
unabhängig von der Brennluft, die einem anderen Zweck,
nämlich der
Oxidation des Brennstoffs dient, zu führen. Beispielsweise
läßt sich mit dieser Führung der äußeren Rezirkulations
strömung einerseits deren Massenstrom einfacher und besser
definieren und somit ist auch die Länge des nichtbrennen
den Teils des Brennstoffstrahls einfacher festlegbar.
Darüber hinaus ist mit einer separaten Führung der äußeren
Rezirkulationsströmung auch die Abschirmung der inneren
Rezirkulationsströmung von der Trennwand weit einfacher
erreichbar.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die äußere Rezirkula
tionsströmung durch Rezirkulationsöffnungen im Flammrohr
direkt in die Brennkammer eintritt, so daß sich durch ent
sprechende Lage, Anordnung und Größe der Rezirkulations
öffnungen der Verlauf der Rezirkulationsströmung vorteil
haft festlegen läßt.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor,
daß eine Fläche der für den Eintritt des Brennluftstroms
in die Brennkammer vorgesehenen Öffnungen maximal ungefähr
der Fläche der im Flammrohr vorgesehen Öffnungen für die
äußere Rezirkulationsströmung entspricht.
Hinsichtlich des Brennluftstroms wurden im Zusammenhang
mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungs
beispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vor
teilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Brennluftstrom
durch die Vorkammer hindurchgeführt ist.
Ein besonders zweckmäßiges Ausführungsbeispiel sieht vor,
daß der Brennluftstrom durch das Trennelement hindurch in
die Brennkammer einfließt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Brennluftstrom vor
seinem Eintritt in die Brennkammer die Vorkammer durch
strömt, so daß eine sehr kompakte Bauweise des erfindungs
gemäßen Brenners möglich ist.
Hinsichtlich der Ausbildung der Brennkammer wurden im Zu
sammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen eben
falls keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteil
haftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Brennkammer von
einem Flammrohr des Brenners umschlossen ist, so daß
dieses Flammrohr des Brenners eine definierte geometrische
Umgebung der Brennkammer und somit insbesondere eine
definierte Ausbildung der Rezirkulationsströmungen zuläßt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Flamme eine in der
Brennkammer liegende Flammenwurzel aufweist, das heißt
sich die Brennkammer mit dem Flammrohr mindestens bis zur
Flammenwurzel erstreckt. Noch vorteilhafter ist es, wenn
sich die Brennkammer über die Flammenwurzel hinaus er
streckt, und zweckmäßigerweise einen wesentlichen Teil der
blaubrennenden Flamme noch umschließt.
Dieses Flammrohr ist zur Absenkung der Stickoxidemission
vorzugsweise mit Öffnungen zur Ausbildung einer äußeren
Rezirkulationsströmung versehen.
Ferner ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß in dem
Flammrohr ein Strömungsstabilisierungselement angeordnet
ist, welches sich von der Blende in Richtung eines Fußbe
reichs der Flamme bis maximal ungefähr über ein Viertel
des Abstands zwischen der Blende und der Flamme erstreckt.
Dieses Strömungsstabilisierungselement hat nichts zu tun
mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Mischrohr, da
das bekannte Mischrohr nur die Ausbildung einer einzigen
Rezirkulationsströmung zuläßt, während das erfindungsge
mäße Strömungsstabilisierungselement ebenfalls so ausge
bildet ist, daß es die Ausbildung mehrerer Rezirkulations
strömungen zuläßt, insbesondere die Ausbildung der für die
jeweiligen Brennstoffmengen und Luftmengen erforderlichen
Rezirkulationsströmungen.
Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, wenn das
Strömungsstabilisierungselement sich maximal über ungefähr
ein Sechstel des Abstands zwischen der Blende und dem Fuß
bereich der Flamme erstreckt.
Die vorstehend erläuterten Strömungsstabilisierungsele
mente sind jedoch für die ausreichende Stabilisierung von
Rezirkulationsströmungen nicht zwingend notwendig und
schaffen stets die Gefahr von Rußablagerungen im Brenner.
Insbesondere dann, wenn Rußablagerungen in der Brennkammer
so gut wie möglich verhindert werden sollen, ist vorteil
hafterweise vorgesehen, daß die Brennkammer frei von
innerhalb derselben angeordneten Strömungsstabilisierungs
elementen für die Rezirkulation ausgebildet ist.
Insbesondere ist dabei die Brennkammer - wie bereits ein
gangs erwähnt - mischrohrfrei ausgebildet.
Zur Frage der Einstellung der Luftmenge des Brennluft
stroms wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So
sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß zur
Einstellung der Luftmenge des Brennluftstroms eine Ein
stelleinrichtung vorgesehen ist.
Die Einstelleinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet,
daß bei einer Einstellung der Luftmenge der Ort des Ein
tritts des Brennluftstroms in die Brennkammer in radialer
Richtung zum Brennstoffstrahl im wesentlichen invariant
ist. Dies hat den großen Vorteil, daß durch die Festlegung
des Orts des Eintritts des Brennluftstroms eine optimale
Stabilisierung der Rezirkulation bei allen Einstellungen
von Brennstoffmenge und Brennluftmenge möglich ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die
Einstelleinrichtung lokal fixierte Öffnungen für den
Brennluftstrom aufweist, welche auf unterschiedliche Quer
schnitte einstellbar sind.
Zweckmäßigerweise ist dies konstruktiv so gelöst, daß die
Einstelleinrichtung ein drehbar an der Blende gelagertes
Einstellelement umfaßt, mit welchem der Querschnitt einer
in der Blende vorgesehenen Öffnung einstellbar ist.
Im einfachsten Fall ist dabei das Einstellelement als
drehbar an der Blende gelagerte Einstellscheibe ausge
bildet, welche in verschiedene Drehstellungen relativ zur
Blende und zu den in der Blende vorgesehenen Öffnungen
bringbar ist.
Alternativ dazu ist es möglich, das Einstellelement in
Form eines den Querschnitt der in der Blende vorgesehenen
Öffnung variierenden Verschlußelements, beispielsweise
eines Stopfens, auszubilden, welches auf die Öffnung zu
oder von dieser weg bewegbar ist.
Dieses Einstellelement kann einerseits so ausgebildet
sein, daß es in verschiedene diskrete Einstellpositionen
einstellbar ist.
Alternativ dazu, ist es vorteilhaft, wenn das Einstellele
ment kontinuierlich einstellbar ist, so daß damit konti
nuierlich die Querschnitte zwischen einem Maximalwert und
einem Minimalwert variierbar sind.
Die Einstelleinrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie
manuell, beispielsweise mit einem entsprechenden Werkzeug,
einstellbar ist.
Im Fall einer variablen Steuerung der Luftmenge ist es
besonders vorteilhaft, wenn die Einstelleinrichtung über
einen ansteuerbaren Stellantrieb einstellbar ist.
Hinsichtlich der Einstellbarkeit der Düse wurden bislang
ebenfalls keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Düse eine
Rücklaufdüse ist.
Eine derartige Rücklaufdüse läßt sich besonders einfach
dadurch einstellen, daß dieser ein einstellbares Rücklauf
ventil zugeordnet ist, welches ermöglicht, den Rücklauf
der Rücklaufdüse variabel einzustellen und somit auch die
von der Düse abgegebene Brennstoffmenge einzustellen.
Im einfachsten Fall ist das Rücklaufventil so ausgebildet,
daß mit diesem verschiedene Brennstoffmengen des Brenn
stoffstrahls fest einstellbar sind. Noch vorteilhafter ist
es jedoch, wenn das Rücklaufventil kontinuierlich ein
stellbar ist, so daß eine kontinuierliche Einstellung und
Anpassung der Brennstoffmenge möglich ist.
Insbesondere dann, wenn die Brennstoffmenge gesteuert
werden soll, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das
Rücklaufventil mittels eines Stellantriebs einstellbar ist.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfin
dungsgemäßen Lösung sieht vor, daß der Brenner eine
Steuerung aufweist, mit welcher die Brennstoffmenge und
die Luftmenge des Brennluftstroms einstellbar sind. Mit
einer derartigen Steuerung läßt sich insbesondere in ein
facher Weise eine optimale Einstellung sowohl der Brenn
stoffmenge als auch der Brennluftmenge, insbesondere im
Hinblick auf eine stöchiometrische oder nahstöchiome
trische Verbrennung, erreichen.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Steuerung den
Stellantrieb des Rücklaufventils ansteuert.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es vorteilhaft, wenn
die Steuerung den Stellantrieb der Einstelleinrichtung
ansteuert.
Im Fall einer Ansteuerung nur eines der beiden Stellan
triebe ist es denkbar, die Einstellung der Brennstoffmenge
oder der Luftmenge, oder umgekehrt, fest vorzugeben und
über den Stellantrieb für die jeweils andere Größe eine
Feineinstellung vorzunehmen. Besonders vorteilhaft ist es
jedoch, wenn die Steuerung sowohl den Stellantrieb des
Rücklaufventils als auch den Stellantrieb der Einstellein
richtung ansteuert.
Ferner ist es vorteilhaft, insbesondere um eine vollstän
dige Verbrennung des Brennstoffs zu gewährleisten, wenn
der Steuerung eine eine vollständige Verbrennung er
fassende Sonde zugeordnet ist.
Damit besteht zusätzlich noch die Möglichkeit, daß die
Steuerung die Luftmenge und die Brennstoffmenge ent
sprechend einer stöchiometrischen oder nahstöchiome
trischen Verbrennung einstellt.
Hinsichtlich der Vorgabe der Brennerleistung sind beim
Vorsehen einer erfindungsgemäßen Steuerung ebenfalls
mehrere Möglichkeiten denkbar. So sieht ein vorteilhaftes
Ausführungsbeispiel vor, daß der Steuerung Brennerlei
stungen fest vorgebbar sind. Alternativ dazu ist es denk
bar, daß der Steuerung Brennerleistungen variabel vorgeb
bar sind.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor,
daß die Steuerung entsprechend einer vorgegebenen Leistung
Brennstoffmenge und Luftmenge einerseits entsprechend
dieser Leistung und andererseits hinsichtlich einer
stöchiometrischen oder nahstöchiometrischen Verbrennung
regelt.
Im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Ausführungsbei
spielen wurde bislang davon ausgegangen, daß die Einstell
barkeit der Brennstoffmenge über die Düse durch ein und
dieselbe Düse möglich ist.
Alternativ dazu sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbei
spiel vor, daß die Brennstoffmenge dadurch einstellbar
ist, daß der Brenner als Bausatz mit in dasselbe Brenner
gehäuse einsetzbaren unterschiedlichen Düsen ausgebildet
ist. Die Einstellung der Brennstoffmenge erfolgt dadurch,
daß jeweils die entsprechende Düse in den Brenner einge
setzt wird.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Düsen alle im
wesentlichen dasselbe Sprühbild und insbesondere eine im
wesentlichen gleiche luftströmungsseitige Außenkontur auf
weisen und lediglich unterschiedliche Brennstoffmengen ab
geben.
Ferner sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel be
treffend die Einstellung der Luftmenge vor, daß die Luft
menge derart einstellbar, daß der Brenner als Bausatz mit
in dasselbe Brennergehäuse auswechselbar einsetzbaren
Einstellteilen für die Luftmenge des Brennluftstroms
ausgebildet ist. Durch das Vorsehen der unterschiedlichen
Einstellteile ist somit eine Einstellung des Brennluft
stroms möglich.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn mit den Einstell
teilen der lokale Eintritt des Brennluftstroms in die
Brennkammer ebenfalls einstellbar ist.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß bei allen Einstell
teilen mindestens ein Teilstrom des Brennluftstroms ein
stellbar ist.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn der Einströmort
der Teilströme bei allen Einstellteilen derselbe ist.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor,
daß bei den Einstellteilen der Brennstoffstrahl nahe Teil
strom konstant ist, während der rezirkulationsstabili
sierende Teilstrom mit unterschiedlichen Einstellteilen
auf unterschiedliche Werte einstellbar ist.
Hinsichtlich der konstruktiven Lösung ist bei einem beson
ders vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der
Bausatz für alle Brennerleistungen ein identisches
Brennergehäuse umfaßt.
Insbesondere ist vorgesehen, daß der Bausatz für alle
Brennerleistungen ein identisches Gebläse umfaßt.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Bausatz eine iden
tische Brennkammer umfaßt.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Bausatz bei allen
Brennerleistungen einen identischen Düsenstock umfaßt.
Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung
sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der
zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs
beispiel eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 2 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch eine
Düse des erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Frontbereichs
der Düse gemäß Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt längs Linie IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt längs Linie V-V in Fig. 1 bei maxi
malem oder auf null reduziertem rezirkulations
stabilisierendem Teilstrom mit teilweise wegge
brochener Einstellscheibe;
Fig. 6 einen Schnitt wie in Fig. 5 bei reduziertem re
zirkulationsstabilisierendem Teilstrom mit teil
weise weggebrochener Einstellscheibe;
Fig. 7 einen Schnitt wie in Fig. 5 bei minimalem rezir
kulationsstabilisierendem Teilstrom;
Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der Verhältnisse
in der Brennkammer bei teilweise weggebrochenem
Flammrohr;
Fig. 9 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung des
in Fig. 1 gezeigten Schnitts im Bereich der
Blende, bei maximalem rezirkulationsstabili
sierendem Teilstrom in der oberen und auf null
reduziertem minimalem rezirkulationsstabilisieren
dem Teilstrom in der unteren Hälfte;
Fig. 10 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines zweiten Ausfüh
rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 11 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines dritten Ausfüh
rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 12 einen Schnitt ähnliche Fig. 1 eines vierten Aus
führungsbeispiels;
Fig. 13 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines fünften Ausfüh
rungsbeispiels;
Fig. 14 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines sechsten Aus
führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 15 einen Schnitt längs Linie XII-XII in Fig. 14 bei
maximalem rezirkulationsstabilisierendem Teil
strom und der zur Einstellung desselben vorge
sehenen Blende;
Fig. 16 einen Schnitt wie in Fig. 15 bei eingesetzter
Blende für einen reduzierten rezirkulations
stabilisierenden Teilstrom; und
Fig. 17 einen Schnitt wie in Fig. 15 bei eingesetzter
Blende für den minimalen, auf Null reduzierten
rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Brenners, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein als ganzes mit
10 bezeichnetes Brennergehäuse mit einem Stützrohr 12 und
einem sich an dieses anschließenden Flammrohr 14.
In dem Stützrohr 12 ist in einem dem Flammrohr gegenüber
liegenden Endbereich ein als ganzes mit 16 bezeichnetes
Gebläse angeordnet, welches einen Gebläseantrieb 18 und
ein Gebläserad 20 umfaßt. Dieses Gebläse 16 erzeugt einen
das Stützrohr 12 durchsetzenden Luftstrom 22, welcher in
Richtung des Flammrohrs 14 strömt.
Ferner ist in dem Stützrohr 12 ein als ganzes mit 24 be
zeichneter Düsenstock angeordnet, welcher einen Düsen
träger 26 mit einer in diesen eingeschraubten Düse 28 auf
weist. Die Düse 28 ist dabei als nachfolgend noch im ein
zelnen beschriebene Rücklaufdüse ausgebildet und wird über
eine Düsenzuleitung 30 mit flüssigem Brennstoff,
insbesondere Öl, versorgt, während über eine Düsenrück
laufleitung 32 ein Teil des in der Düsenzuleitung 30 zu
geführten Brennstoffs wieder zurückfließt, wobei eine
Drosselung des Rücklaufs über ein in der Düsenrücklauf
leitung 32 angeordnetes einstellbares Rücklaufventil 34
möglich ist.
Die Einspeisung des Brennstoffs in die Düsenzuleitung 30
erfolgt über eine Brennstofförderpumpe 36, welche vorzugs
weise von dem Antrieb 18 des Gebläses 16 mitangetrieben
ist, insbesondere auf derselben Welle wie das Gebläserad
20 sitzt. Diese Brennstofförderpumpe 36 wird über eine
Pumpenzuleitung 38 mit Brennstoff gespeist und ist außer
dem mit einer Rücklaufleitung 40 verbunden, in welcher
überschüssiger Brennstoff von der Brennstoffförderpumpe 36
zurückfließt. In diese Rücklaufleitung 40 mündet auch die
Düsenrücklaufleitung 32 nach dem Rücklaufventil 34.
Wie in Fig. 2, 3 und 4 dargestellt, umfaßt die Düse 28
einen Düsenkopf 50, welcher seinerseits auf einen Düsen
körper 52 aufgeschraubt ist, und einen Drallkörper 54 auf
nimmt.
Der Düsenkopf 50 ist seinerseits ebenfalls noch in den
Düsenträger 26 eingeschraubt, so daß der Düsenkörper 52 in
einer Ausnehmung 56 des Düsenträgers 26 liegt, wobei die
Ausnehmung 56 einen Brennstoffzufuhrbereich 58 bildet,
welcher mit der Düsenzuleitung 30 verbunden ist und einen
Rücklaufbereich 60, welcher mit der Düsenrücklaufleitung
32 verbunden ist.
Der in dem Brennstoffzufuhrbereich 58 eintretende Brenn
stoff durchströmt vorzugsweise ein Filter 62 und strömt
dann über zwei einander gegenüberliegende Einlaufkanäle 64
des Düsenkörpers 52 in weiterführende Einlaufkanäle 66 im
Drallkörper 54 und von diesen, wie in Fig. 3 dargestellt,
in einen ringförmigen Einlaufraum 68 des Drallkörpers 54,
welcher durch ein den Drallkörper 54 stirnseitig ab
schließendes Abstützplättchen 70 verschlossen ist. Von dem
ringförmigen Einlaufraum 68 tritt der Brennstoff über
Drallkanäle 72 in einen radial innerhalb des ringförmigen
Einlaufraums 68 liegenden Drallraum 74 ein, in welchem
sich eine entsprechend der Ausrichtung der Drallkanäle 72
umlaufende Drallströmung ausbildet und von diesem Drall
raum 72 tritt der Brennstoff über einen ringförmig um
laufenden Spalt 76 in eine Abspritzbohrung 78 ein, aus
welcher ein kegelförmiger Brennstoffstrahl 80 austritt.
Der Abspritzbohrung 78 gegenüberliegend ist in dem Drall
körper 54 ein Rücklaufkanal 82 angeordnet, welcher den
Drallkörper 54 durchsetzt und in einen im Düsenkörper 52
angeordneten Rücklaufkanal 84 übergeht, der dann schließ
lich in den Rücklaufbereich 60 der Ausnehmung 56 mündet,
welcher dann seinerseits wiederum mit der Düsenrücklauf
leitung 32 in Verbindung steht.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäß verwendeten Düse
28 ergeben sich aus dem deutschen Patent 42 15 122, auf
welches in diesem Zusammenhang vollinhaltlich Bezug ge
nommen wird.
Der Düsenstock 24 mitsamt der Düse 28 ist innerhalb des
Stützrohrs 12 in einer Vorkammer 48 angeordnet, welche
ebenfalls von dem Luftstrom 22 durchsetzt ist.
Die Vorkammer 48 wird abgeschlossen durch eine als ganzes
mit 90 bezeichnete und in das Stützrohr 12 eingesetzte
Blende, an welche sich stromabwärts der Düse 28 gelegen
eine Brennkammer 92 anschließt, die von dem Flammrohr 14
umschlossen ist. Auch das Flammrohr 14 ist vorzugsweise an
dem Stützrohr 12 gehalten.
Die Blende 90 ist so angeordnet, daß die Abspritzbohrung
78 mit einer Düsenöffnung nahe bei oder in der Ebene 89
der Blende 90 liegt und der bei der Düse 28 austretende
Brennstoffstrahl 80 sich im wesentlichen vollständig in
der Brennkammer 92 ausbreitet.
Hierzu ist die Blende 90 mit einer koaxial zur Längsachse
86 der Düse 28 angeordneten Einströmöffnung 94 versehen.
Die Einströmöffnung 94 ist ferner so groß gewählt, daß
zwischen einem Rand 96 der Einströmöffnung 94 und einer
diesem Rand 96 zugewandten Außenseite 98 des Düsenkopfs 50
ein ringförmiger Durchlaß 100 verbleibt, durch welchen ein
brennstoffstrahlnaher Teilstrom 102 eines insgesamt von
der Vorkammer 48 in die Brennkammer 92 einströmenden
Brennluftstroms hindurchtritt.
Um die Strömungsgeschwindigkeit in dem Teilstrom 102 zu
reduzieren, ist der Rand 96 der Einströmöffnung 94 noch
mit einer Wirbelkante 104 versehen, welche zur
Wirbelbildung im Teilstrom 102 führt und beispielsweise
durch eine stufenförmige Querschnittsverengung der Ein
strömöffnung 94 gebildet ist.
Ein weiterer Teilstrom 106 des von der Vorkammer 48 in die
Brennkammer 92 eintretenden Brennluftstroms tritt durch
radial außerhalb der Einströmöffnung 94 in einem Kreis
ringbereich 108 angeordnete Öffnungen 110 hindurch, welche
auf einem Teilkreis 109 vorzugsweise in gleichen Winkel
abständen und mit Zwischenräumen 111 um den Mittelpunkt
des Kreisringbereichs 108 angeordnet sind.
Vorzugsweise haben die Öffnungen 110 bezogen auf den Teil
kreis 109 eine Erstreckung in Azimutalrichtung welche
einem Winkel entspricht, der ungefähr das Ein- bis Zwei
fache des der Erstreckung der Zwischenräume 111 ent
sprechenden Winkels beträgt.
Die Öffnungen 110 können sich jedoch in Azimutalrichtung
über einen Winkel erstrecken, der das ungefähr 0,1- bis
ungefähr 8-fache des Winkel der Erstreckung der Zwischen
räume 111 entspricht.
Die Öffnungen 110 sind dabei so angeordnet, daß der Teil
strom 106 des Brennluftstroms durch die Zwischenräume 111
zwischen den Öffnungen 110 in Form eines jeweils in Um
fangsrichtung unterbrochenen Ringstroms entsprechenden
Strömungsbildes in die Brennkammer 92 eintritt und damit
jeweils die Ausbildung einer inneren Rezirkulationsströ
mung 112 und auch einer äußeren Rezirkulationsströmung 119
in der Brennkammer 92
stabilisiert, so daß eine Flammenwurzel 114 einer sich in
der Brennkammer 92 ausbildenden Flamme 116 im wesentlichen
im selben Abstand von der Blende 90 steht, unabhängig von
einer vom Brennstoffstrahl 80 mitgeführten Brennstoffmenge
und einer entsprechenden durch die Teilströme 102 und 106
in die Brennkammer 92 eintretenden entsprechenden Brenn
luftmenge.
Die erfindungsgemäßen Strömungen in der Brennkammer 92,
dargestellt in Fig. 8 umfassen, somit den vollkegelför
migen Brennstoffstrahl 80 zylindrisch umschließende brenn
stoffstrahlnahen Teilstrom 102, welcher mit einer Strö
mungsrichtung 103 in die Brennkammer 92 eintritt, welche
parallel zu einer Strömungsrichtung 79 des Brennstoff
strahls 80 verläuft. Ferner den rezirkulationsstabili
sierenden Teilstrom 106 welcher mit einer zur Strömungs
richtung 79 parallelen Strömungsrichtung 107 in Form von
Einzelströmen 105 in die Brennkammer 92 eintritt, wobei
die Einzelströme 105 auf einem Kreiszylinder liegen, der
im Querschnitt auf der Blende 90 die Form des Kreisring
bereichs 108 aufweist und durch den mantelmittig liegenden
Teilkreis 109 festgelegt ist.
Die Flammenwurzel 114 schließt sich ihrerseits an einen
nichtbrennenden Teil 81 des Brennstoffstrahls 80, welcher
eine Länge von ungefähr 1 bis ungefähr 4 cm, vorzugsweise
ungefähr 1 bis ungefähr 3 cm aufweist, an und von dieser
ausgehend breitet sich die Flamme 116 aus, die sich an
einem Innenwandbereich 15 des Flammrohrs 14 anlegt, bevor
sie dieses verläßt.
Der Bereich der Brennkammer 92 von der Blende 90 bis zum
Innenwandbereich 15 an dem sich die Flamme 116 anlegt,
bildet einen sogenannten Rezirkulationsraum 91. In diesem
strömt einerseits in Form einer inneren Rezirkulation 112
heißes Gas zwischen dem Flammrohr 14 und dem Teilstrom 106
zurück in Richtung zur Blende 90 und vor der Blende 90
nach innen zwischen den Einzelströmen 105 hindurch in
Richtung des nichtbrennenden Teils 81 des Brennstoff
strahls 80 um den nicht brennenden Brennstoff auf dem Weg
zur Flammwurzel 115 und auch die Brennluft aufzuheizen.
Zusätzlich tritt über nach der Blende 90 im Flammrohr 14
angeordnete äußere Rezirkulationsöffnungen 118 kaltes Ver
brennungsgas aus dem jeweiligen Kessel in Form der äußeren
Rezirkulationsströmung 119 in den Rezirkulationsraum 91
blendennah ein und verhindert im wesentlichen eine Berüh
rung zwischen den heißen Gasen der inneren Rezirkulations
strömung 112 und der kalten Blende 90.
Die äußere Rezirkulationsströmung 118 tritt ferner
blendennah zwischen den Einzelströmen 105 hindurch und
vermischt sich dann mit dem Brennluftstrom 102, 106 um den
durch das Flammrohr 14 hindurchtretenden Massenstrom so
weit zu erhöhen, daß die Flammenwurzel 114 in einem kon
stanten Abstand von mindestens 2 cm von der Blende 90 und
somit auch von der Düse 28 stehen bleibt, daß der nicht
brennende Teil 81 des Brennstoffstrahls 90 lang genug ist,
um die Öltröpfchen in demselben annähernd vollständig zu
verdampfen.
Vorzugsweise ist die Fläche der als in Umfangsrichtung
langgezogene Schlitze ausgebildeten äußeren Rezirkula
tionsöffnungen 118 so bemessen, daß sie ungefähr gleich
der Summe der Flächen der Öffnungen 110 und der Einström
öffnung 94 ist.
Das Verhältnis, der Fläche der Rezirkulationsöffnungen 118
zur Fläche der zentralen Einströmöffnung 94 liegt zwischen
ungefähr 0,3 bis ungefähr 19,2, bevorzugt zwischen unge
fähr 0,9 und 5,1. An den Rezirkulationsraum 91 schließt
sich dann der Flammraum 117 an.
Vorzugsweise ist bei dem in Fig. 1 bis 9 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel der brennstoffstrahlnahe Teil
strom 102 so ausgebildet, daß dieser bei der kleinsten
Brennerleistung die entsprechende Rezirkulationsströmung
ohne den rezirkulationsstabilisierenden Teilstrom 106
stabilisiert (Fig. 9 untere Hälfte) und bei großen
Brennerleistungen dann der rezirkulationsstabilisierende
Teilstrom 106 die Stabilisierung übernimmt (Fig. 9 obere
Hälfte), die der brennstoffstrahlnahe Teilstrom 102 nicht
mehr leisten kann.
Bei anderer Dimensionierung des Brenners ist es auch
möglich, bei der kleinsten Leistung sowohl den brennstoff
strahlnahen Teilstrom 102 als auch einen minimalen rezir
kulationsstabilisierenden Teilstrom 106 vorzusehen.
Eine derartige Stabilisierung der Rezirkulationsströmungen
112 und 119 ist insbesondere dann erreichbar, wenn ein
Innendurchmesser des Rezirkulationsraums 91 der Brenn
kammer 92 das ungefähr 1,5- bis ungefähr 3,9-fache, noch
besser das ungefähr zwei- bis dreifache des Durchmessers
eines Teilkreises 109 des Kreisringbereichs 108 beträgt,
noch vorteilhafter ist es, wenn der Innendurchmesser des
Rezirkulationsraums 91 der Brennkammer 92 ungefähr das
2,2- bis ungefähr 2,5-fache des Durchmessers des Teil
kreises 109 beträgt.
Das Verhältnis des Durchmessers des Teilkreises 109 zum
Durchmesser der zentralen Einströmöffnung 94 liegt
zwischen ungefähr 1,0 und ungefähr 4,2 vorzugsweise
zwischen ungefähr 1,82 und ungefähr 2,0.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die zentrale Ein
strömöffnung 94 so dimensioniert ist, daß ein Außendurch
messer des Rezirkulationsraums 91 der Brennkammer 92 das
ungefähr 3,4- bis ungefähr 8,5-fache, noch besser das unge
fähr 4- bis ungefähr 6-fache, noch besser das ungefähr
4,4- bis ungefähr 5,9-fache des Durchmessers der zentralen
Einströmöffnung 94 beträgt.
Alle bevorzugten Verhältnisse sind, gegliedert nach
Brennerleistung in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Zur Anpassung der Brennluftmenge des Brennluftstroms an
unterschiedliche Brennerleistungen ist eine als ganzes mit
120 bezeichnete Einstelleinrichtung vorgesehen, welche,
wie in Fig. 5 bis 7 dargestellt, eine kreisringförmig
ausgebildete Einstellscheibe 122 umfaßt, welche mit den
Öffnungen 110 identische Öffnungen 124 aufweist, die eben
falls in den gleichen Winkelabständen wie die Öffnungen
110 und in demselben radialen Abstand von einer Mitte des
Kreisringbereichs 108 angeordnet sind. Die kreisringför
mige Einstellscheibe 122 liegt ihrerseits, wie in Fig. 9
vergrößert dargestellt, in einer in der Blende 90 vorge
sehenen zylinderscheibenförmigen Vertiefung 126, welche
zur Vorkammer 48 hin offen ist. Die drehbare Führung der
Einstellscheibe erfolgt über die Lagerung derselben mit
ihrem Außenrand 128 an einem zylinderförmigen Rand 130 der
Vertiefung 126.
Die Einstellscheibe 122 ist dabei so einstellbar, daß, wie
in Fig. 5 bis 7 dargestellt, entweder die Öffnungen 124
deckungsgleich mit den Öffnungen 110 liegen, so daß der
maximale Querschnitt für den die einzelnen Öffnungen 110
ersetzenden Teilstrom 106 zur Verfügung steht, oder so
verdrehbar, daß die Öffnungen 124 nicht mehr deckungs
gleich zu den Öffnungen 110 liegen und lediglich die ein
ander überlappenden Bereiche der Öffnungen 110 und 124 den
Teilstrom 106 passieren lassen, so daß die Luftmenge des
Teilstroms 106 reduziert ist, wie in Fig. 6 dargestellt.
Der Teilstrom 106 kann, wie in Fig. 7 dargestellt, völlig
unterbrochen werden, nämlich dann, wenn die Öffnungen 124
auf Lücke zwischen den Öffnungen 110 stehen.
Zur Verdrehung der Einstellscheibe 122 ist diese in einem
Teilbereich ihres Außenrandes mit einer Verzahnung 132
versehen, in welche eine Verzahnung 134 eines als ganzes
mit 136 bezeichneten Einstellritzels der
Einstelleinrichtung 120 eingreift. Dieses Einstellritzel
ist seinerseits drehbar an der Blende 90 gelagert, und im
einfachsten Fall in einer weiteren zylinderförmigen Lager
vertiefung 138 in der Blende 90 gelagert, wobei die dreh
bare Lagerung durch das Anliegen der Verzahnung 134 an
zylindrischen Wandflächen 140 der Lagervertiefung 138 er
folgt. Dabei öffnet sich die Lagervertiefung 138 zur Vor
kammer 48 hin.
Sowohl die Einstellscheibe 122 als auch das Einstellritzel
136 sind in ihren jeweiligen Vertiefungen 126 bzw. 138
durch in Fig. 9 zeichnerisch nicht dargestellte Fixierele
mente gehalten, so daß sie jeweils bodenseitig an den Ver
tiefungen anliegen.
Im Fall des ersten Ausführungsbeispiels ist das Einstell
ritzel 136 beispielsweise selbsthemmend in der Lagerver
tiefung 138 gelagert und beispielsweise mit einem Schlitz
142 versehen, welcher es ermöglicht, mit einem üblichen
Schraubendreher das Einstellritzel 136 zu verdrehen, so
daß damit auch eine Einstellung der Einstellscheiben 122
möglich ist, wobei die jeweiligen Einstellungen der Ein
stellscheiben 122 durch das selbsthemmende Einstellritzel
136 aufrechterhalten werden.
Das erste Ausführungsbeispiel funktioniert nun so, daß bei
unterbrochenem Teilstrom 106 als Brennluftmenge lediglich
die vom Teilstrom 102 durch den Durchlaß 100 in die Brenn
kammer 92 einströmende Brennluft zur Verfügung steht. Ent
sprechend dieser Luftmenge erfolgt eine Einstellung der
von der Düse 28 in den Brennstoffstrahl 80 abgegebenen
Brennstoffmenge, wobei die Brennstoffmenge so eingestellt
wird, daß die Flamme 116 blau brennt und sich eine
stöchiometrische oder nahstöchiometrische Verbrennung
einstellt. Diese Einstellung der Brennstoffmenge erfolgt
über die Einstellung des Rücklaufventils 34 und somit über
den über die Düsenrücklaufleitung 32 in die Rücklauf
leitung 40 von der Düse 28 zurücklaufenden Brennstoffstrom.
Bei größeren Leistungen kann durch Verstellung der Ein
stellscheibe 122 zusätzlich zum brennstoffstrahlnahen
Teilstrom 102 des Brennluftstroms der Teilstrom 106 bei
tragen, wobei dieser Teilstrom 106 bei höheren Brenner
leistungen die Rezirkulationsströmung 112 zusätzlich
stabilisiert. Bei maximaler Brennluftmenge im Teilstrom
106 steht für den Eintritt des Brennluftstroms von der
Vorkammer 48 in die Brennkammer 92 die ungefähr 2-fache
Querschnittsfläche zur Verfügung als bei vollständig
unterbundenem Teilstrom 106.
Eine Nachstellung der von der Düse 28 in den Brennstoff
strahl 80 abgegebenen Brennstoffmenge erfolgt durch die
bereits erwähnte Einstellung des Rücklaufventils 34 mit
entsprechender Drosselung des von der Düse 28 zurück
laufenden Brennstoffs.
Bei allen Leistungseinstellungen des erfindungsgemäßen
Brenners ist ein Abstand der Flammenwurzel 114 der Flamme
116 von der Blende 90 im wesentlichen konstant und es ist
bei allen Leistungseinstellungen des Brenners ein Blau
brennen der Flamme 116 mit im wesentlichen stöchiome
trischer oder nahstöchiometrischer Verbrennung einstellbar.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsge
mäßen Brenners, dargestellt in Fig. 10, sind diejenigen
Teile, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch
sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Hinsichtlich
der Beschreibung dieser Teile kann somit auf die Ausfüh
rungen zum ersten Ausführungsbeispiel voll inhaltlich
Bezug genommen werden.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, welches
keinerlei zusätzliche Strömungs-Führungselemente in der
Brennkammer 92 aufweist, ist bei dem zweiten Ausführungs
beispiel ein Strömungsführungsring 150 vorgesehen, welcher
im Abstand von der Blende 90 angeordnet ist, und sich mit
seiner Vorderkante 152 bis maximal bis zu einem Viertel
eines Abstandes zwischen der Blende 90 und dem Fußbereich
114 der Flamme 116 erstreckt. Ferner ist der Strömungsfüh
rungsring 150 mit einer der Blende 90 zugewandten Hinter
kante 154 im Abstand von der Blende 90 angeordnet, so daß
die Rezirkulationsströmung 112 zwischen der in der Kante
154 und einer Vorderseite 156 der Blende 90 von seiten der
Blende 90 in den Strömungsführungsring 150 eintreten kann.
Der Strömungsring 150 dient dabei ebenfalls noch zu einer
zusätzlichen Stabilisierung der Rezirkulationsströmung
112, wobei ein signifikanter Abstand zwischen der Vorder
kante 152 und dem Fußbereich 114 der Flamme 116 erforder
lich ist, um bei unterschiedlichen Leistungseinstellungen
des erfindungsgemäßen Brenners die Ausbildung einer
starken Rezirkulationsströmung 112 zu gewährleisten und
die Wirkung des rezirkulationsstabilisierenden Teilstroms
106 zu unterstützen.
Vorzugsweise ist der Strömungsführungsring 150 mit Stegen
158 an der Blende 90 gehalten.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsge
mäßen Brenners, dargestellt in Fig. 11, sind diejenigen
Teile, die mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch
sind, mit demselben Bezugszeichen versehen, so daß hin
sichtlich der Beschreibung dieser Teile ebenfalls vollin
haltlich auf die Ausführung zum ersten Ausführungsbeispiel
Bezug genommen werden kann. Im Gegensatz zum ersten Aus
führungsbeispiel ist hier für die Einstellung des Rück
laufventils 34 ein Stellantrieb 160 vorgesehen und für die
Einstellung des Einstellritzels 136 ein Stellantrieb 162,
welche beide über eine gemeinsame Steuerung 164 ansteuer
bar sind.
Dieser Steuerung 164 sind über einen Eingang 166 Lei
stungseinstellungen des erfindungsgemäßen Brenners vorge
baut, wobei die Steuerung 164 zu jeder Leistungsein
stellung am Eingang 166 die entsprechende Einstellung des
Rücklaufventils 34 und des Stellantriebs 162 der Ein
stelleinrichtung 120 vornimmt. Beispielsweise ist dies
durch in einem Speicher der Steuerung 164 festvorgebbare
Stellungen der Stellantriebe 160 und 162 durchführbar.
Um zusätzlich sicherzustellen, daß die Flamme 116 als
blaubrennende Flamme den Brennstoff stöchiometrisch oder
nahstöchiometrisch verbrennt, ist zusätzlich noch eine
Lambdasonde 168 im Abgasstrom der Flamme 116 angeordnet,
welche ebenfalls mit der Steuerung 164 verbunden ist, so
daß die Steuerung 164 nach Grobeinstellungen der Leistung
über die Stellantriebe 160 und 162 noch zusätzlich in der
Lage ist, eine Feineinstellung entweder der Brennluftmenge
oder der Brennstoffmenge vorzunehmen, um stöchiometrische
oder nahstöchiometrische Verbrennungsbedingungen einzu
halten.
Die Steuerung 164 ist im einfachsten Fall so aufgebaut,
daß über einen Einstellgeber, beispielsweise manuell, die
jeweils gewünschten Leistungen des erfindungsgemäßen
Brenners einstellbar sind.
In einer verbesserten Ausführungsform des dritten Ausfüh
rungsbeispiels ist die Steuerung 164 so ausgebildet, daß
über eine Gesamtsteuerung einer Anlage, beispielsweise
einer Heizanlage, in welche der erfindungsgemäße Brenner
integriert ist, eine Vorgabe für die jeweils erforderliche
Leistung des erfindungsgemäßen Brenners erfolgt, so daß
die Steuerung 164 dann je nach angeforderter Leistung des
erfindungsgemäßen Brenners die Stellantriebe 160 und 162
entsprechend einstellt und eine Feineinstellung aufgrund
der Meßwerte der Lambdasonde 168 vornimmt.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig.
12, sind diejenigen Teile, die mit den vorstehenden Aus
führungsbeispielen identisch sind, mit denselben Bezugs
zeichen versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf
die Ausführungen zu diesen Ausführungsbeispielen vollin
haltlich Bezug genommen wird.
Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen ist
das Flammrohr 14 im Bereich des auf den Rezirkulationsraum
91 folgenden Flammraums 117 radial über seine Länge bis
zum vorderen Ende 170 verengt, so daß der Innenwandbereich
15 an dem die Flamme 116 anliegt bereits radial nach innen
versetzt ist.
Dieses Flammrohr erlaubt es insbesondere bei kleinen
Brennerleistungen, vorzugsweise kleiner 20 kW, eine stabil
im Flammrohr 14 stehende Flamme 116 zu erhalten. Ferner
verhindert diese Geometrie ein unerwünschtes Einziehen von
Rauchgasen vom vorderen Ende des Flammrohres 14.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig.
13, wird, in gleicher Weise wie beim vierten Ausführungs
beispiel, bezüglich der mit denselben Bezugszeichen ver
sehenen Teile auf die voranstehenden Ausführungen Bezug
genommen.
Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen er
folgt ein Verschließen der Öffnungen 110 mittels konischer
Stopfen 172 welche an Stäben 174 gehalten und in axialer
Richtung des Stützrohrs 12 beweglich über eine Führung 176
am Düsenstock 24 im Stützrohr 12 geführt sind. Je nach
dem, wie weit die konischen Stopfen 172 in die Öffnungen
110 hineinragen, ist eine Reduzierung der Querschnitts
fläche jeder Öffnung 110 möglich.
Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Brenners, dargestellt in Fig. 14, sind diejenigen
Teile, die mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
identisch sind, mit denselben
Bezugszeichen versehen, so daß bezüglich dieser Teile
ebenfalls auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbei
spiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem
sechsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 14
bis 17, ebenfalls eine Leistungseinstellung möglich, je
doch ist bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsge
mäße Brenner in Form eines Bausatzes aufgebaut. Anstelle
einer als Rücklaufdüse ausgebildeten Düse 28 mit einer
Düsenrücklaufleitung 32 und einem in dieser vorgesehenen
Rücklaufventil 34 zur Einstellung des Brennstoffstroms
sind ein Satz von mehreren Düsen 228 vorgesehen, welche
jeweils das gleiche Sprühbild und dieselbe luftströmungs
seitige Außenkontur und somit die gleiche Form des Brenn
stoffstrahls 80, jedoch bei unterschiedlichen Brennstoff
mengen liefern. Bei diesen Düsen 228 erfolgt die Brenn
stoffzufuhr über die Brennstofförderpumpe 36 und die
Düsenzuleitung 30, eine Düsenrücklaufleitung 32 erübrigt
sich jedoch.
Die jeweils unterschiedlichen Düsen 228 entsprechen dabei
unterschiedlichen Leistungen des erfindungsgemäßen
Brenners.
Zur Anpassung des Brennluftstroms an die unterschiedlichen
Brennstoffmengen der unterschiedlichen Düsen 228 sind
mehrere Blenden 290a bis 290c vorgesehen, wobei die Blende
290a der die größte Brennstoffmenge abgebenden Düse 228,
die Blende 290c der die kleinste Brennstoffmenge abgeben
den Düse zugeordnet ist und die Blende 290b einer Düse
228 zugeordnet ist, deren Brennstoffmenge zwischen der
maximalen und der minimalen Brennstoffmenge liegt.
Die Blenden 290a bis c unterscheiden sich in dem Quer
schnitt der für den Teilstrom 106 vorgesehenen Öffnungen
210, nicht jedoch hinsichtlich deren Lage, wobei die
Öffnungen 210a mit den Öffnungen 110 hinsichtlich des
Gesamtquerschnitts der Öffnungen identisch sind, während
die Öffnungen 210b einen Gesamtquerschnitt zeigen, welcher
einer Zwischeneinstellung, beispielsweise dargestellt in
Fig. 6, entspricht und somit auch einer Zwischenleistung
der entsprechenden Düse 228. Bei der Blende 290c fehlen
die Öffnungen 210 gänzlich, so daß dieser der in Fig. 7
dargestellten Stellung der Einstelleinrichtung 120 ent
spricht, in welcher der Teilstrom 106 völlig unterbunden
ist und der Brennluftstrom lediglich durch den Teilstrom
102 gebildet wird.
Je nach in dem Düsenstock 24 montierter Düse 228 ist eine
der Blenden 290a bis 290c in das Stützrohr 12 einzubauen,
wobei bei dem vierten Ausführungsbeispiel die Blenden 190
herausnehmbar im Stützrohr gehalten sind. Hierzu ist bei
spielsweise an dem Düsenstock 24 mittels eines Halterings
292 ein Dreibein 294 gehalten, welches die jeweilige
Blende 290 auf ihrer der Vorkammer 48 zugewandten Seite
296 beaufschlagt und diese gegen einen Dichtungsring 298
in Richtung des Flammrohrs 14 drückt. Dabei ist der Düsen
stock 26 als Ganzes in Richtung einer Längsachse 300 des
Stützrohrs 12 verschieblich und mit
einer in Fig. 14 nicht dargestellten Feder in Richtung des
Flammrohrs 12 beaufschlagt. Somit ist ein Herausnehmen der
Blende 290 in Richtung der Vorkammer 48 möglich, während
die Blende 290 in Richtung des Flammrohrs 14 durch das
beispielsweise als Dichtungsring 298 ausgebildete Wider
lager fixiert ist.
Ferner ist die Brennkammer 92 in gleicher Weise wie vor
zugsweise im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbei
spiel dargestellt, frei von mechanischen Strömungsfüh
rungselementen ausgebildet, so daß bei Einbau der der je
weiligen Leistung entsprechenden Düse 228 und der jeweils
entsprechenden Blende 290 ebenfalls eine stabile Ausbil
dung der jeweils geeigneten Rezirkulationsströmung 112
gewährleistet ist und ebenfalls gewährleistet ist, daß die
Flamme 116 als blaubrennende Flamme eine stöchiometrische
oder nahstöchiometrische Verbrennung liefert. Ferner ist
durch die entsprechend für den Teilstrom 106 zur Verfügung
gestellten Querschnitte der Öffnungen 210 eine dem ersten
Ausführungsbeispiel entsprechende Funktion sichergestellt.
Claims (78)
1. Brenner für flüssige oder gasförmige Medien, um
fassend ein Brennergehäuse,
einen in dem Brennergehäuse angeordneten Düsenstock mit einer einen Brennstoffstrahl erzeugenden Düse,
eine Brennkammer, in welcher sich der Brennstoff strahl ausbreitet, und
ein Gebläse zur Erzeugung eines in die Brennkammer eintretenden Brennluftstroms, wobei in der Brenn kammer aus dem Brennstoffstrahl und dem Brennluft strom eine aufgrund einer stabilen Rezirkulations strömung blaubrennende Flamme erzeugbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner auf unterschiedliche Leistungen dadurch einstellbar ist, daß die Düse (28, 228) hinsichtlich der den Brennstoffstrahl (80) bildenden Brennstoffmenge einstellbar ist, daß der in die Brennkammer (92) eintretende Brennluftstrom ent sprechend einer wesentlichen vollständigen Ver brennung des Brennstoffstrahls (80) hinsichtlich seiner Luftmenge einstellbar ist,
daß die Brennkammer (92) so ausgebildet ist, daß sie die Ausbildung unterschiedlicher Rezirkulations strömungen (112) zuläßt und
daß der Brennluftstrom (102, 106) lokal relativ zum Brennstoffstrahl (80) derart in die Brennkammer (92) eintritt, daß dieser bei jeder Einstellung von Luft menge und Brennstoffmenge die für eine blaubrennende Flamme (116) erzeugende Rezirkulationsströmung (112) stabilisiert.
einen in dem Brennergehäuse angeordneten Düsenstock mit einer einen Brennstoffstrahl erzeugenden Düse,
eine Brennkammer, in welcher sich der Brennstoff strahl ausbreitet, und
ein Gebläse zur Erzeugung eines in die Brennkammer eintretenden Brennluftstroms, wobei in der Brenn kammer aus dem Brennstoffstrahl und dem Brennluft strom eine aufgrund einer stabilen Rezirkulations strömung blaubrennende Flamme erzeugbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brenner auf unterschiedliche Leistungen dadurch einstellbar ist, daß die Düse (28, 228) hinsichtlich der den Brennstoffstrahl (80) bildenden Brennstoffmenge einstellbar ist, daß der in die Brennkammer (92) eintretende Brennluftstrom ent sprechend einer wesentlichen vollständigen Ver brennung des Brennstoffstrahls (80) hinsichtlich seiner Luftmenge einstellbar ist,
daß die Brennkammer (92) so ausgebildet ist, daß sie die Ausbildung unterschiedlicher Rezirkulations strömungen (112) zuläßt und
daß der Brennluftstrom (102, 106) lokal relativ zum Brennstoffstrahl (80) derart in die Brennkammer (92) eintritt, daß dieser bei jeder Einstellung von Luft menge und Brennstoffmenge die für eine blaubrennende Flamme (116) erzeugende Rezirkulationsströmung (112) stabilisiert.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brennluftstrom in Form eines brennstoffstrahl
nahen Teilstroms (102) und in Form eines bezüglich
des brennstoffstrahlnahen Teilstroms (102) in defi
niertem Abstand radial außenliegenden rezirkulations
stabilisierenden Teilstroms (106) in die Brennkammer
eintritt.
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Teilströme (102, 106) unabhängig von der einge
stellten Luftmenge an jeweils demselben Ort in die
Brennkammer (92) eintreten.
4. Brenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich
net, daß zur Einstellung der Luftmenge mindestens
einer der Teilströme (102, 106) zur Anpassung an die
Brennstoffmenge einstellbar ist.
5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom (106)
hinsichtlich der Luftmenge einstellbar ist.
6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Luftmenge im rezirkulationsstabilisierenden Teil
strom (106) bei maximaler Brennstoffmenge maximal und
bei minimaler Brennstoffmenge minimal ist.
7. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Luftmenge im brennstoff
strahlnahen Teilstrom (102) bei allen Einstellungen
der Brennstoffmenge konstant ist.
8. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der rezirkulationsstabili
sierende Teilstrom (106) im wesentlichen parallel
zur Strömungsrichtung (79) des Brennstoffstrahls
(80) in die Brennkammer (92) eintritt.
9. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der rezirkulationsstabili
sierende Teilstrom (106) in Form eines auf einem
Kreiszylinder liegenden Strombildes in die Brenn
kammer (92) eintritt.
10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Strombild aus parallelen Einzelteilströmen (105)
zusammengesetzt ist.
11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelteilströme (105) im konstanten Winkel
abstand (111) zueinander angeordnet ist.
12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis des Winkelabstandes (111)
zwischen zwei Einzelteilströmen (105) zur Winkel
breite des Eintrittsquerschnitt jedes Einzelteil
stroms zwischen ungefähr 10 und ungefähr 0,1 liegt.
13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis des Winkelabstandes (111)
zwischen zwei Einzelteilströmen (105) zur Winkel
breite des Eintrittsquerschnitts jedes Einzelteil
stroms (105) zwischen ungefähr 2 und 0,5 liegt.
14. Brenner nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis des Winkelabstandes (111)
zwischen zwei Einzelteilströmen (105) zur Winkel
breite des Eintrittsquerschnitts jedes Einzelteil
stroms (105) im Bereich von ungefähr 1,5 und 0,7
liegt.
15. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß sich in der Brennkammer (92)
eine von der blaubrennenden Flamme (116) zum nicht
brennenden Teil (81) des Brennstoffstrahls (80)
zurückverlaufende innere Rezirkulationsströmung
(112) ausbildet und daß der rezirkulationsstabi
lisierende Teilstrom (106) der Brennluft die innere
Rezirkulationsströmung (112) stabilisiert.
16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Rezirkulationsströmung (112) von der
Flamme (116) ausgehend auf einer Innenseite des
Flammrohrs (14) stromaufwärts entgegengesetzt zum
Brennstoffstrahl strömt.
17. Brenner nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß die innere Rezirkulationsströmung
(112) gelbbrennend ist.
18. Brenner nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die innere Rezirkulationsströ
mung (112) durch den rezirkulationsstabilisierenden
Teilstrom (106) hindurchtritt.
19. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teil
strom (102) im wesentlichen parallel zur Strömungs
richtung (79) des Brennstoffstrahls (80) in die
Brennkammer (92) eintritt.
20. Brenner nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß der brennstoffnahe Teilstrom (102) den Brenn
stoffstrahl (80) umströmend in die Brennkammer (92)
eintritt.
21. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teil
strom (102) im Bereich eines Umfangs eines Düsen
kopfs (50) der Düse (28, 228) in die Brennkammer
(92) einströmt.
22. Brenner nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom (102) entlang
einer definierten Außenkontur (98) des Düsenkopfs
(50) strömt.
23. Brenner nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teil
strom (102) durch dieselbe zentrale Einströmöffnung
(94) wie der Brennstoffstrahl (80) in die Brenn
kammer (92) eintritt.
24. Brenner nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß der brennstoffstrahlnahe Teilstrom
(102) durch einen Durchlaß (100) zwischen dem Düsen
kopf (28, 228) und einem Rand einer für den brenn
stoffstrahlnahen Teilstrom (102) vorgesehenen Ein
strömöffnung (94) in die Brennkammer (92) strömt.
25. Brenner nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einströmöffnung (94) für den brennstoff
strahlnahen Teilstrom (102) turbulenzerzeugend aus
gebildet ist.
26. Brenner nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einströmöffnung (94) mit einer Wirbelkante
(104) versehen ist.
27. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffstrahl
(80) einen von einer einfach zusammenhängenden
Düsenöffnung ausgehenden Kegel bildet.
28. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Brennergehäuse (10)
eine Vorkammer (48) umfaßt, in welcher die Düse (28,
228) angeordnet ist und welche durch ein Trennele
ment (90, 290) von der Brennkammer (92) getrennt ist.
29. Brenner nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet daß
die Brennkammer (92) sich ausgehend von einer Ebene
(89) erstreckt, welche nahe der Ebene der Düsenöff
nung liegt.
30. Brenner nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Brennkammer (92) zwischen dem
Trennelement (90) und dem Bereich der Flammenwurzel
(114) einen im wesentlichen konstanten Querschnitt
aufweist.
31. Brenner nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trennelement (90) eine
Blende ist.
32. Brenner nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,
daß die Blende (90) sich in einer Ebene (89) er
streckt.
33. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (92) einen
vom nichtbrennenden Teil (82) des Brennstoffstrahls
(80) durchsetzten und sich um diesen herum er
streckenden Rezirkulationsraum (91) aufweist.
34. Brenner nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rezirkulationsraum (91) sich mindestens bis
zur Flammenwurzel (114) erstreckt.
35. Brenner nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Rezirkulationsraum (91) einen
Innendurchmesser aufweist, welcher ungefähr 1,5 bis
ungefähr 3 mal größer ist als der Durchmesser des
Teilkreises (109) von welchem ausgehend der rezirku
lationsstabilisierende Teilstrom in den Rezirkula
tionsraum (91) eintritt.
36. Brenner nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rezirkulationsraum (91) einen Innendurch
messer aufweist, welcher ungefähr 2 bis ungefähr 2,5
mal größer ist als der Durchmesser des Teilkreises
(109).
37. Brenner nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rezirkulationsraum (91) einen Innendurch
messer aufweist, welcher ungefähr 2,5 mal so groß
ist wie der Durchmesser des Teilkreises (109).
38. Brenner nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an den Rezirkulationsraum
(91) ein Flammraum (117) anschließt.
39. Brenner nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet,
daß der Flammraum (117) einen Innendurchmesser auf
weist, welcher gleich groß oder kleiner als der des
Rezirkulationsraums (91) ist.
40. Brenner nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser des Flammraums (117) im
Bereich des ungefähr 0,6 bis ungefähr 0,9-fachen
Innendurchmessers des Rezirkulationsraums (91)
liegt.
41. Brenner nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser des Flammraums (117) im
Bereich des ungefähr 0,8-fachen Innendurchmessers
des Rezirkulationsraums (91) liegt.
42. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das Brennergehäuse (10)
mit Öffnungen (118) versehen ist, durch welche eine
kaltes Verbrennungsgas führende Rezirkulations
strömung (119) in die Brennkammer (92) eintritt.
43. Brenner nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Rezirkulationsströmung (119) nahe des
Trennelements (90) in, die Brennkammer (92) eintritt
und so groß ist, daß eine Flammenwurzel (114) der
blaubrennenden Flamme (116) einen Abstand von min
destens 1 cm von der Düse (28) aufweist und daß sich
zwischen der Düse (28) und der Flammenwurzel (114)
ein nichtbrennender Teil (81) des Brennstoffstrahls
(80) unter Zumischung von Brennluft (102, 106)
kegelförmig ausbreitet.
44. Brenner nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekenn
zeichnet, daß die äußere Rezirkulationsströmung
(119) nahe des Trennelements (90) in die Brennkammer
(92) eintritt und daß dieser die innere Rezirkula
tionsströmung (112) gegenüber dem Trennelement (90)
abschirmt, welche sich als in der Brennkammer (92)
von der blaubrennenden Flamme (116) zum nicht
brennenden Teil (81) des Brennstoffstrahl (80)
zurück verlaufende Strömung ausbildet.
45. Brenner nach einem der Ansprüche 42 bis 44, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere Rezirkulationsströ
mung (119) getrennt von dem Brennluftstrom (102,
106) in die Brennkammer (92) eintritt.
46. Brenner nach einem der Ansprüche 42 bis 45, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere Rezirkulationsströ
mung (119) durch Rezirkulationsöffnungen (118) im
Flammrohr (14) direkt in die Brennkammer (92) ein
tritt.
47. Brenner nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Fläche für den Eintritt des Brennluftstroms
(102, 106) in die Brennkammer (92) vorgesehenen
Öffnungen (94, 110) maximal ungefähr der Fläche der
im Flammrohr (14) vorgesehenen Öffnungen (118) für
die äußere Rezirkulationsströmung (119) entspricht.
48. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Brennluftstrom (102,
106) durch das Trennelement (90) hindurch in die
Brennkammer (92) eintritt.
49. Brenner nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennluftstrom (102, 106) durch die Vor
kammer (48) hindurch geführt ist.
50. Brenner nach einem der Ansprüche 32 oder 49, dadurch
gekennzeichnet, daß die Blende (90, 290) eine der
Düse (28, 228) zugewandte Einströmöffnung (94) für
den brennstoffstrahlnahen Teilstrom (102) aufweist.
51. Brenner nach einem der Ansprüche 9 bis 50, dadurch
gekennzeichnet, daß die Blende (90, 290) relativ zu
der Einströmöffnung (94) für den brennstoffstrahl
nahen Teilstrom (102) radial außenliegende Öffnungen
(110, 210) für den rezirkulationsstabilisierenden
Teilstrom (106) aufweist.
52. Brenner nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnungen (110, 210) in einem radial fest
gelegten Kreisringbereich (108) der Blende (90, 290)
liegen.
53. Brenner nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kreisringbereich (108) einen Teilkreisdurch
messer (109) aufweist, welcher in einem Bereich von
ungefähr 0,25 bis ungefähr 0,5 eines Außendurch
messers der Brennkammer (92) liegt.
54. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (92) von
einem Flammrohr (14) umschlossen ist.
55. Brenner nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flamme (116) eine in der Brennkammer
liegende Flammenwurzel (114) aufweist.
56. Brenner nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Brennkammer (92) über die Flammenwurzel
(114) hinaus erstreckt.
57. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Flammrohr (14)
ein Strömungsstabilisierungselement (150) angeordnet
ist, welches sich von der Blende (90) in Richtung
eines Fußbereichs (114) der Flamme (116) bis maximal
ungefähr zu einem Viertel des Abstands zwischen der
Blende (90) und dem Fußbereich (114) der Flamme
(116) erstreckt.
58. Brenner nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet,
daß sich das Strömungsstabilisierungselement (150)
bis ungefähr maximal ein Sechstel des Abstandes
zwischen der Blende (90) und der Flammenwurzel (114)
der Flamme (116) erstreckt.
59. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 56, dadurch
gekennzeichnet, daß die Brennkammer (92) frei von
innerhalb derselben angeordneten mechanischen
Strömungsstabilisierungselementen (150) für die
Rezirkulationsströmung (112) ausgebildet ist.
60. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Luft
menge des Brennluftstroms (106) eine Einstellein
richtung (120) vorgesehen ist.
61. Brenner nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstelleinrichtung (120) so ausgebildet
ist, daß sich der Eintritt des Brennluftstroms (102,
106) in radialer Richtung bezüglich des Brennstoff
strahls (80) bei Einstellung der Luftmenge nicht
ändert.
62. Brenner nach Anspruch 60 oder 61, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einstelleinrichtung (120) lokal
fixierte Öffnungen (110) für den Brennluftstrom
(106) aufweist, welche auf unterschiedliche Quer
schnitte einstellbar sind.
63. Brenner nach einem der Ansprüche 60 bis 62, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (120)
ein drehbar an der Blende (90) gelagertes Einstell
element (122) umfaßt, mit welchem der Querschnitt
einer in der Blende (90) vorgesehenen Öffnung (110)
einstellbar ist.
64. Brenner nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet,
daß das Einstellelement eine drehbar an der Blende
(90) gelagerte Einstellscheibe ist.
65. Brenner nach einem der Ansprüche 60 bis 64, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (120)
über einen ansteuerbaren Stellantrieb (162) ein
stellbar ist.
66. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (28) eine Rück
laufdüse ist.
67. Brenner nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rücklaufdüse (28) ein einstellbares Rück
laufventil (34) zugeordnet ist.
68. Brenner nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet,
daß das Rücklaufventil (34) mittels eines Stellan
triebs (160) einstellbar ist.
69. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner eine Steue
rung (164) aufweist, mit welcher die Brennstoffmenge
und die Luftmenge des Brennluftstroms einstellbar
sind.
70. Brenner nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerung (164) eine eine vollständige Ver
brennung erfassende Sonde (168) zugeordnet ist.
71. Brenner nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerung (164) die Luftmenge und/oder die
Brennstoffmenge entsprechend einer stöchiometrischen
Verbrennung regelt.
72. Brenner nach einem der Ansprüche 69 bis 71, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steuerung (164) eine
Brennerleistung vorgebbar ist.
73. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Brennstoffmenge da
durch einstellbar ist, daß der Brenner als Bausatz
mit in dasselbe Brennergehäuse (10) einsetzbaren
unterschiedlichen Düsen (228) ausgebildet ist.
74. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge derart
einstellbar ist, daß der Brenner als Bausatz mit in
dasselbe Brennergehäuse (10) auswechselbar einsetz
baren Einstellteilen (290) für die Luftmenge des
Brennluftstroms ausgebildet ist.
75. Brenner nach Anspruch 74, dadurch gekennzeichnet,
daß mit den Einstellteilen (290) der lokale Eintritt
des Brennluftstroms (102, 106) in die Brennkammer
(92) ebenfalls einstellbar ist.
76. Brenner nach Anspruch 74 oder 75, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei allen Einstellteilen (290) min
destens ein Teilstrom (106) des Brennluftstroms ein
stellbar ist.
77. Brenner nach einem der Ansprüche 74 bis 76, dadurch
gekennzeichnet, daß der Einströmort der Teilströme
(102, 106) bei allen Einstellteilen (290) derselbe
ist.
78. Brenner nach einem der Ansprüche 74 bis 77, dadurch
gekennzeichnet, daß bei den Einstellteilen (290) der
brennstoffstrahlnahe Teilstrom (102) konstant ist,
während der rezirkulationsstabilisierende Teilstrom
(106) mit unterschiedlichen Einstellteilen (290) auf
unterschiedliche Werte einstellbar ist.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4430888A DE4430888A1 (de) | 1993-12-18 | 1994-08-31 | Einstellbarer Blaubrenner |
EP95905078A EP0683884B1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Einstellbarer blaubrenner |
DE59409667T DE59409667D1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Einstellbarer blaubrenner |
AT95905078T ATE199452T1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Einstellbarer blaubrenner |
PCT/EP1994/004205 WO1995016883A1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Einstellbarer blaubrenner |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4343430 | 1993-12-18 | ||
DE4430888A DE4430888A1 (de) | 1993-12-18 | 1994-08-31 | Einstellbarer Blaubrenner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4430888A1 true DE4430888A1 (de) | 1995-07-06 |
Family
ID=6505503
Family Applications (5)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4430888A Withdrawn DE4430888A1 (de) | 1993-12-18 | 1994-08-31 | Einstellbarer Blaubrenner |
DE4430889A Withdrawn DE4430889A1 (de) | 1993-12-18 | 1994-08-31 | Verbrennungsoptimierter Blaubrenner |
DE59410396T Expired - Lifetime DE59410396D1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Verbrennungsoptimierter Blaubrenner |
DE59409667T Expired - Lifetime DE59409667D1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Einstellbarer blaubrenner |
DE59409666T Expired - Lifetime DE59409666D1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Verbrennungsoptimierter blaubrenner |
Family Applications After (4)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4430889A Withdrawn DE4430889A1 (de) | 1993-12-18 | 1994-08-31 | Verbrennungsoptimierter Blaubrenner |
DE59410396T Expired - Lifetime DE59410396D1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Verbrennungsoptimierter Blaubrenner |
DE59409667T Expired - Lifetime DE59409667D1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Einstellbarer blaubrenner |
DE59409666T Expired - Lifetime DE59409666D1 (de) | 1993-12-18 | 1994-12-17 | Verbrennungsoptimierter blaubrenner |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1030106B1 (de) |
DE (5) | DE4430888A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0777084A3 (de) * | 1995-11-29 | 1998-08-26 | MEKU Metallverarbeitungs GmbH | Mischeinrichtung für einen Brenner |
DE19735345A1 (de) * | 1997-08-14 | 1999-02-18 | Viessmann Werke Kg | Öl- und Gasgebläsebrenner |
EP1116916A1 (de) * | 2000-01-11 | 2001-07-18 | Robert Bosch Gmbh | Gasheizgerät mit pneumatisch geregeltem Vormischbrenner |
DE102010063524A1 (de) | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Bodo Wyrwa | Einstellbarer Brenner für vergasten flüssigen Brennstoff, insbesondere an Öl-Heizungsanlagen und ein mittels des einstellbaren Brenners realisiertes Verfahren |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19539246A1 (de) * | 1995-10-21 | 1997-04-24 | Asea Brown Boveri | Airblast-Zerstäuberdüse |
US6206686B1 (en) | 1998-05-01 | 2001-03-27 | North American Manufacturing Company | Integral low NOx injection burner |
US7704375B2 (en) | 2002-07-19 | 2010-04-27 | Shell Oil Company | Process for reducing corrosion in a condensing boiler burning liquid fuel |
DE20317839U1 (de) * | 2003-11-18 | 2005-03-31 | Meku Metallverarbeitung | Mischeinrichtung für einen Brenner |
DE102004009787B3 (de) * | 2004-02-28 | 2005-08-11 | Bbt Thermotechnik Gmbh | Mischeinrichtung für einen Öl- oder Gas-Gebläsebrenner |
DE102007053658B4 (de) * | 2007-11-10 | 2010-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Brenner für flüssige Brennstoffe |
US8622737B2 (en) * | 2008-07-16 | 2014-01-07 | Robert S. Babington | Perforated flame tube for a liquid fuel burner |
CN116642180B (zh) * | 2023-04-07 | 2023-11-17 | 沧州市天龙燃烧设备有限公司 | 一种全自动油气混烧低氮燃烧器 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4209221A1 (de) * | 1992-03-21 | 1993-09-23 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Stickoxidarmer brenner |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2700671C2 (de) | 1977-01-08 | 1988-07-28 | Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln | Blaubrennender Ölbrenner |
DE2712564C2 (de) | 1977-03-22 | 1983-10-27 | Max Weishaupt Gmbh, 7959 Schwendi | Brenner für flüssige Brennstoffe |
DE2908427C2 (de) | 1979-03-05 | 1983-04-14 | L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach | Verfahren zur Verminderung der NO↓X↓-Emission bei der Verbrennung von stickstoffhaltigen Brennstoffen |
DE3109988A1 (de) * | 1981-03-14 | 1982-12-02 | Klaus 2000 Hamburg Eckloff | Vergaser-oelbrenner |
JPH0232531B2 (ja) * | 1984-05-01 | 1990-07-20 | Korona Kk | Ekitainenryonenshosochi |
FR2582781A1 (fr) * | 1985-06-04 | 1986-12-05 | Mueller Rudolf | Bruleur pour chaudiere a combustion liquide avec circuit de recyclage des gaz de combustion |
DE3801681C1 (en) | 1988-01-21 | 1989-05-18 | Deutsche Forschungs- Und Versuchsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt Ev, 5300 Bonn, De | Method for burning gaseous or liquid fuel and burner for carrying out this method |
DE3906854C1 (en) | 1989-03-03 | 1990-10-31 | Buderus Heiztechnik Gmbh, 6330 Wetzlar, De | Burner tube for a blue-burning oil burner |
DE4009222A1 (de) | 1989-07-13 | 1991-01-24 | Elco Oel & Gasbrenner | Brenner zur stoechiometrischen verbrennung von fluessigen oder gasfoermigen brennstoffen |
DE3938786A1 (de) | 1989-11-23 | 1991-05-29 | Elco Oel & Gasbrenner | Brenner zur verbrennung von fluessigen oder gasfoermigen brennstoffen |
WO1992020964A1 (de) * | 1991-05-24 | 1992-11-26 | Sci Mercimmo | Verfahren und brenner zur schadstoffarmen verbrennung |
IT1253128B (it) | 1991-10-25 | 1995-07-10 | Rbl Spa | Bruciatore perfezionato per la combustione di combustibili fluidi |
DE4201060C2 (de) * | 1992-01-17 | 1994-07-14 | Man B & W Diesel Ag | Brenner für vergasten flüssigen Brennstoff |
ATE142324T1 (de) * | 1992-02-28 | 1996-09-15 | Fuellemann Patent Ag | Brenner, insbesondere oelbrenner oder kombinierter oel/gas-brenner |
-
1994
- 1994-08-31 DE DE4430888A patent/DE4430888A1/de not_active Withdrawn
- 1994-08-31 DE DE4430889A patent/DE4430889A1/de not_active Withdrawn
- 1994-12-17 DE DE59410396T patent/DE59410396D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-17 DE DE59409667T patent/DE59409667D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-17 DE DE59409666T patent/DE59409666D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-12-17 EP EP00111167A patent/EP1030106B1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4209221A1 (de) * | 1992-03-21 | 1993-09-23 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Stickoxidarmer brenner |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-Z.: "Wärmetechnik" 1/1989, S. 15-20 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0777084A3 (de) * | 1995-11-29 | 1998-08-26 | MEKU Metallverarbeitungs GmbH | Mischeinrichtung für einen Brenner |
DE19735345A1 (de) * | 1997-08-14 | 1999-02-18 | Viessmann Werke Kg | Öl- und Gasgebläsebrenner |
DE19735345C2 (de) * | 1997-08-14 | 2000-05-25 | Viessmann Werke Kg | Öl- oder Gasgebläsebrenner |
EP1116916A1 (de) * | 2000-01-11 | 2001-07-18 | Robert Bosch Gmbh | Gasheizgerät mit pneumatisch geregeltem Vormischbrenner |
DE102010063524A1 (de) | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Bodo Wyrwa | Einstellbarer Brenner für vergasten flüssigen Brennstoff, insbesondere an Öl-Heizungsanlagen und ein mittels des einstellbaren Brenners realisiertes Verfahren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4430889A1 (de) | 1995-07-06 |
DE59409667D1 (de) | 2001-04-05 |
EP1030106A2 (de) | 2000-08-23 |
DE59410396D1 (de) | 2004-12-30 |
DE59409666D1 (de) | 2001-04-05 |
EP1030106B1 (de) | 2004-11-24 |
EP1030106A3 (de) | 2000-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2539993C2 (de) | Brenner für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff | |
DE2828826C2 (de) | ||
DE3842842A1 (de) | Atmosphaerischer brenner | |
DE2729321C2 (de) | Verfahren zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff sowie Brennereinrichtung zurDurchführung des Verfahrens | |
DE2460740A1 (de) | Brennkammer fuer gasturbinentriebwerke | |
DE2953648C2 (de) | Flüssigbrennstoffbrenner | |
DE4430888A1 (de) | Einstellbarer Blaubrenner | |
EP0347834A2 (de) | Brennerkopf für einen Gebläsegasbrenner | |
EP0683883B1 (de) | Verbrennungsoptimierter blaubrenner | |
DE2643293A1 (de) | Oelbrenner | |
DE9103964U1 (de) | Brenner für flüssige Brennstoffe | |
DE102005038662A1 (de) | Brennkopf und Verfahren zur Verbrennung von Brennstoff | |
EP2037173B1 (de) | Brennerkopf und Verfahren zur einstufigen Verbrennung von Brennstoff in einer vom Brennerkopf beabstandeten Verbrennungszone | |
DE2428622A1 (de) | Brennerkopf, insbesondere fuer gasfoermige brennstoffe | |
EP2287530B1 (de) | Mischeinrichtung für einen brenner | |
DE4008692C2 (de) | Mischeinrichtung für Ölgebläsebrenner | |
DE2410141A1 (de) | Brenner fuer fluide brennstoffe | |
EP0683884B1 (de) | Einstellbarer blaubrenner | |
DE2345838A1 (de) | Brenner | |
WO1979000468A1 (en) | Oil-burner for low heating powers and process for its operation | |
EP0773404A2 (de) | Brenner | |
DE3901126A1 (de) | Brenner zur stoechiometrischen verbrennung von fluessigen oder gasfoermigen brennstoffen | |
EP0913631B1 (de) | Ölfeuerungsanlage mit reduzierter Stickstoffoxid (NOx) - Emissionen | |
DE202009010691U1 (de) | Mischkopf mit axial verstellbarem Düsenstock | |
EP0699867A2 (de) | Brennereinrichtung für einen gasartigen Brennstoff |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT- UND RAUMFAHRT E.V., 5 |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DEUTSCHES ZENTRUM FUER LUFT-UND RAUMFAHRT E.V., 51 |
|
8130 | Withdrawal |