EP0007424A1

EP0007424A1 - Burner device for combustion of liquid fuel

Info

Publication number: EP0007424A1
Application number: EP19790101956
Authority: EP
Inventors: Johannes Wilhelmus Graat; Hans Theodoor Remie; A.M. Verhagen
Original assignee: Smit Ovens Nijmegen BV
Current assignee: Smit Ovens Nijmegen BV
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1980-02-06
Also published as: EP0007424B1; SU1058521A3

Abstract

1. A burner device for combustion of liquid fuels, with a cylindrical vortex chamber (43), said chamber being closed at one side by a rear wall, said chamber opening at the other side into a combustion chamber with an aperture or apertures (44, 44') in the shell of the vortex chamber (43) for the supply of combustion air, the combustion air being introduced into the apertures (44, 44') and producing a vortex depression stream (cyclone), and with a cylindrical shell tube (63) positioned after the vortex chamber (43) and being open towards the furnace side, characterized by that the input aperture (30) for the fuel is positioned centrically in the rear wall of the vortex chamber (43), the fuel leaving the input aperture (30) as a compact jet, and that a baffle sleeve (76) is concentrically built into the shell tube (63), said baffle sleeve (76) comprising peripherically distributed suction ports (79), said suction ports being positioned within the range of the vortex chamber.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners im Bereiche stöchiometrischer Verbrennung, bei dem flüssiger Brennstoff und Verbrennungsluft in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis in einer Misch- und Zerstäubungskammer zusammengeführt werden, wobei aufgrund der Luftführung und -dosierung dort ein Unterdruck herstellbar ist, mit dessen Hilfe Brennstoff in die genannte Kammer eingesaugt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Brenneranordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a burner in the field of stoichiometric combustion, in which liquid fuel and combustion air are brought together in a substantially constant ratio in a mixing and atomizing chamber, a vacuum being able to be produced there due to the air guidance and metering, with the help of which fuel is sucked into said chamber. The invention further relates to a burner arrangement for performing the method.

Es ist eine Brennerkonstruktion bekannt (Niepenberg, Industrie-ölfeuerungen, Verlag Gustav Kopf & Co., Stuttgart, 2. Aufl.; 1973), bei dem eine zweistufige Luftzufuhr zum Öl angewandt ist. Das Öl gelangt durch Anwendung einer Injektorkonstruktion an einer Stelle mit Unterdruck in den zentralen Luftstrom, wird also durch die Luft angesaugt. Mit der zeitlich zugeführten Luftmenge kann gleichzeitig die angesaugte ölmenge variiert werden. Nach der genannben Literaturangabe läßt sich auch über einen bestimmten Brennerregelbereich das Verhältnis von öl zu Luft konstant halten. Bei dem bekannten Brenner wird nach dem Venturi-System durch die Luftführung ein Unterdruck erzeugt, in dessen Bereich der angesaugte Brennstoff eingelassen wird. Soweit aus der Literatur ersichtlich, muß der Brennstoff über eine Injektorkonstruktion herangeführt werden. Durch die hohe Luftgeschwindigkeit im Bereich der Düsenmündung erstreckt sich die Verbrennungsstrecke relativ lang, während in vielen Fällen die Flamme relativ kurz sein soll.A burner construction is known (Niepenberg, Industrie-Ölfeuerungen, Verlag Gustav Kopf & Co., Stuttgart, 2nd edition; 1973), in which a two-stage air supply to the oil is used. The oil gets into the central air flow at a point with negative pressure by using an injector construction, so it is sucked in through the air. The amount of oil drawn in can be varied at the same time with the amount of air supplied. According to the aforementioned literature, the ratio of oil to air can also be kept constant over a certain burner control range. In the known burner, according to the Venturi system, a negative pressure is generated by the air duct, in the area of which the sucked-in fuel is let in. As far as can be seen from the literature, the fuel must be introduced via an injector design. Due to the high air speed in the area The combustion path extends relatively long at the nozzle mouth, while in many cases the flame should be relatively short.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, einen Brenner der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß von der Konstruktion her keine Zerstäubungsdüse für den Brennstoff erforderlich ist, wobei trotzdem eine im wesentlichen stöchiometrische Verbrennung möglich ist. Die Verbrennung soll auf einer relativ kleinen Strecke stattfinden. Vernebelung und Vergasung müssen deshalb unter weitgehender Zerschlagung der Brennstoffteilchen in einem begrenzbaren Volumen stattfinden, so daß sich möglichst eine blaue Flamme ausbildet. Die dazu erforderliche Energie soll möglichstgering sein. Außerdem sollen Regelungsmöglichkeiten für den Betrieb des Brenners gegeben sein.It is therefore the task of improving a burner of the type described above in such a way that no atomizing nozzle for the fuel is required in terms of construction, although essentially stoichiometric combustion is still possible. The combustion should take place on a relatively small route. Nebulization and gasification must therefore take place with the fuel particles largely broken up in a limited volume, so that a blue flame is formed as far as possible. The energy required for this should be as low as possible. There should also be control options for the operation of the burner.

Diese Aufgaben werden bei Anwendung eines Verfahrens zum Betrieb eines Brenners gelöst, bei dem die Luft so geführt ist, daß sie innerhalb der Misch- und Zerstäubungskammer einen Zyklon ausbildet und bei dem der Brennstoff im Bereich der Achse des Zyklons eingeleitet wird.These objects are achieved using a method for operating a burner, in which the air is guided so that it forms a cyclone within the mixing and atomizing chamber and in which the fuel is introduced in the region of the axis of the cyclone.

Unter"Zyklon" soll hierbei eine Luftbewegung verstanden werden, die kreisförmig ist, wobei aufgrund der Fliehkräfte eine geringfügige Luftverdichtung zum Rand der Mischkammer hin erfolgt. Aufgrund dieser Luftführung ergibt sich überraschenderweise ein Unterdruck im Inneren des Zyklons, der dazu benutzt werden kann, den Brennstoff anzusaugen. Der Brenner benötigt demnach keine Brennstoffpumpe. Dazu ist lediglich erforderlich, daß der Brennstoff im ` Bereich der Achse des Zyklons eingeleitet wird, da hier der Unterdruck erfahrungsgemäß seinen Höchstwert erreicht.“Cyclone” is to be understood here to mean an air movement that is circular, with a slight air compression towards the edge of the mixing chamber due to the centrifugal forces. This air flow surprisingly results in a negative pressure inside the cyclone, which can be used to suck in the fuel. The burner therefore does not require a fuel pump. All that is required is that the fuel is introduced in the area of the cyclone's axis, since experience has shown that the negative pressure reaches its maximum value here.

Der eingeführte Brennstoff, der vorzugsweise in einem kompakten Strahl, jedoch auch leicht zerstäubt zugeführt werden kann, wird durch die Turbulenzen innerhalb der Luftbewegung sofort zerrissen und in feinste Teilchen aufgeteilt und bei entsprechenden Temperaturverhältnissen rußfrei verbrannt. Vorteilhaft ist dabei, wenn der Brennstoff im wesentlichen als kompakter Strahl mit einem Strahldurchmesser von 0,5 bis 2,0 mm zugeleitet wird. Dabei sei der in der Misch- und Zerstäubungskammer erzeugbare Unterdruck im Bereich des Düseneinlasses zwischen - 0,03 und - 0,15 bar gelegen.The fuel introduced, which can preferably be supplied in a compact jet, but can also be atomized slightly, is immediately torn apart by the turbulence within the air movement and divided into very fine particles and burned soot-free at the appropriate temperature conditions. It is advantageous if the fuel is supplied essentially as a compact jet with a jet diameter of 0.5 to 2.0 mm. The negative pressure that can be generated in the mixing and atomizing chamber in the area of the nozzle inlet is between - 0.03 and - 0.15 bar.

Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Brennstoffstrahlachse der Relativgeschwindigkeit des Luftstromes bei Eintritt in die Mischkammer etwa zwischen 40 und 250 m/sec. beträgt. Dabei wird diese Geschwindigkeit allerdings nicht direkt gemessen, sondern aufgrund von Messungen der Größen Q, A aus der nachfolgenden Gleichung ermittelt:

v =
v = Geschwindigkeit
Q = Menge an Luft in der Zeiteinheit;
A = Querschnittsfläche

It has also proven to be advantageous if the speed component perpendicular to the fuel jet axis of the relative speed of the air flow when entering the mixing chamber is approximately between 40 and 250 m / sec. is. However, this speed is not measured directly, but is determined on the basis of measurements of the quantities Q, A from the following equation:

v =
v = speed
Q = amount of air in the unit of time;
A = cross-sectional area

Unter einer "stöchiometrischen Verbrennung" im Sinne der Erfindung wird eine solche verstanden, bei der weder Ruß (gemessen nach BACHARRACH: Rußzahl 0), noch ein nennenswerter Sauerstoffanteil der Verbrennungsgase auftritt (Sauerstoffgehalt in der Größenordnung 0,01 bis 0,1 %). Je nach den Erfordernissen kann das Brennverfahren auch unter- oder überstöchiometrisch durchgeführt werden, ohne daß es zur Rußbildung kommt."Stoichiometric combustion" in the sense of the invention is understood to mean one in which neither soot (measured according to BACHARRACH: soot number 0) nor a significant proportion of oxygen in the combustion gases occurs (oxygen content in the order of 0.01 to 0.1%). Depending on the requirements, the combustion process can also be carried out under or above stoichiometry without soot formation.

Unter "flüssigen Brennstoffen" werden insbesondere Heizöle verstanden. Hierbei kann es sich um Heizöle EL, L oder S handeln. Die entsprechenden Viskositätswerte sind gemäß DIN festgelegt. Bei den ölen sinkt die Viskosität mit Erwärmung stark ab, so daß u. U. aus einem schweren Heizöl durch Erwärmung ein solches mit Viskositätseigenschaften eines mittelschweren Heiz- öles werden kann. Es eignen sich zur Verbrennung jedoch auch andere Stoffe, wie Alkohole, niedrig siedende Aliphate oder Aromate.Under "liquid fuels" in particular Understanding heating oils. These can be heating oils EL, L or S. The corresponding viscosity values are defined in accordance with DIN. In the case of oils, the viscosity drops sharply with heating, so that u. U. from a heavy heating oil can be heated by heating with viscosity properties of a medium-heavy heating oil. However, other substances such as alcohols, low-boiling aliphatics or aromatics are also suitable for combustion.

Vorzugsweise wird bei der Durchführung des Verfahrens die gesamte Verbrennungsluft auch als Zerstäubungsmedium eingesetzt, um deren Energiegehalt möglichst vollständig zu nutzen. Damit läßt sich auch erreichen, daß nur ein relativ geringer Luftdruck für die einströmende Verbrennungsluft eingehalten werden muß. Als weiterer, bedeutender Vorteil ist anzusehen, daß die Brennstoffteilchen mit der Luft völlig homogen durchmischt sind und damit eine sehr kurze Ausbrennzeit erreicht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht weiterhin, daß über weite Lastbereiche stöchiometrisch eine Verbrennung durchgeführt werden kann. Die Steuerung der Leistung kann dabei einfach dadurch durchgeführt werden, daß die zeitlich zugeführte Verbrennungsluftmenge durch Steuerung der Antriebsleitung des zugehörigen Ventilators verändert wird. Damit kann dem Verfahren eine sehr einfache Regelmöglichkeit zugrundegelegt werden.When carrying out the method, the entire combustion air is preferably also used as an atomizing medium in order to use its energy content as completely as possible. This also means that only a relatively low air pressure has to be maintained for the incoming combustion air. Another important advantage is that the fuel particles are completely homogeneously mixed with the air and thus a very short burnout time is achieved. The method according to the invention further enables combustion to be carried out stoichiometrically over wide load ranges. The control of the power can be carried out simply by changing the amount of combustion air supplied by controlling the drive line of the associated fan. The method can therefore be based on a very simple control option.

Die Brenneranordnung zur Durchführung des Verfahrens besitzt eine Eintrittsöffnung, der eine von einem Mantel umschlossene Misch- und Zerstäubungskammer nachgeordnet ist, in die der Brennstoffstrahl gelangt. Sie besitzt weiterhin wenigstens eine Öffnung, durch die die Verbrennungsluft der Misch- und Zerstäubungskammer zuführbar ist. Diese Merkmale finden sich auch bei dem eingangs genannten-Stand der Technik.The burner arrangement for carrying out the method has an inlet opening, which is followed by a mixing and atomizing chamber enclosed by a jacket, into which the fuel jet passes. It also has at least one opening through which the combustion air can be fed to the mixing and atomizing chamber. These features are also found in the prior art mentioned at the outset.

Die Brenneranordnung gemäß Erfindung unterscheidet sich von dem Stand der Technik dahingehend, daß die Öffnung bzw. die Öffnungen zur Zuführung der Verbrennungsluft in den Mantel der Misch- und Zerstäubungskammer eingearbeitet sind und eine Luftführung gestatten, bei der ein Zyklon innerhalb der Misch- und Zerstäubungskammer ausgebildet wird, und daß die Eintrittsöffnung für den Brennstoff zentrisch an der Stirnseite der Kammer angeordnet ist.The burner arrangement according to the invention differs from the prior art in that the opening or openings for supplying the combustion air are incorporated into the jacket of the mixing and atomizing chamber and permit air guidance in which a cyclone is formed within the mixing and atomizing chamber and that the inlet opening for the fuel is arranged centrally on the end face of the chamber.

üblicherweise wird die Luftführung zur Erzeugung eines Zyklons dadurch ermöglicht, daß die Zuführungsöffnungen schräg eingeschnitten sind, so daß ein Zuluftstrom tangential zu einem imaginären Kreis innerhalb der Mischkammer erfolgt und den Mischkammer-Inhalt in eine Drehung versetzt. Es ist jedoch auch möglich, entsprechend gestaltete Luftleitbleche oder Prallkörper zu verwenden, die den gleichen Effekt hervorrufen. Die Eintrittsöffnung für den Brennstoff ist "zentrisch" angeordnet; diese Wortwahl beinhaltet auch, daß von der exakten Zentrumslage abgewichen werden kann oder daß auch mehrere öffnungen vorzusehen sind. Wesentlich ist, daß der Brennstoff im Bereich des stärksten Unterdruckes zugeführt wird, um eine möglichst exakte hohe Fließgeschwindigkeit einhalten zu können.Usually the air flow for generating a cyclone is made possible by the fact that the supply openings are cut obliquely, so that a supply air flow occurs tangentially to an imaginary circle within the mixing chamber and rotates the contents of the mixing chamber. However, it is also possible to use appropriately designed air baffles or impact bodies which produce the same effect. The inlet opening for the fuel is arranged "centrally"; This choice of words also means that it is possible to deviate from the exact central position or that several openings have to be provided. It is essential that the fuel is supplied in the region of the strongest negative pressure in order to be able to maintain the highest possible flow rate.

Vorzugsweise besitzt der Mantel der Misch- und Zerstäubungskammer eine zylindrische Innenwand, bei der über Umfang und Länge verteilt einzelne Bohrungen oder Schlitze als Öffnungen vorgesehen sind, wobei über den Umfang des Mantels verteilt in rotationssymmetrischer Anordnung drei bis zwanzig, vorzugsweise zwölf Bohrungen oder Schlitze verteilt sind.The jacket of the mixing and atomizing chamber preferably has a cylindrical inner wall, in which individual bores or slots are provided as openings distributed over the circumference and length, with three to twenty, preferably twelve bores or slots being distributed over the circumference of the jacket in a rotationally symmetrical arrangement .

Die Misch- und Zerstäubungskammer mündet entweder direkt in den zu erwärmenden Raum eines Heizkessels oder in einen von einem Brennermantel umgebenen Raum. In beiden Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die lichte Weite der Misch- und Zerstäubungskammer von den Brennstoffdüsen bzw. von der Brennstoffdüse bis zum Übergang in die Verbrennungskammer querschnittsgleich ist. Da der Brennstoff nicht zerstäubt, sondern vorzugsweise in einem kompakten Strahl zugeleitet wird, steht er unter nicht allzu hohem Druck. Er kann in einfacher Weise ein- und ausgeschaltet werden durch eine die Eintrittsöffnung schließende und öffnende, elektrisch zu betätigende Ventilnadel.The mixing and atomizing chamber either opens directly into the room to be heated in a boiler or into a room surrounded by a burner jacket Room. In both cases it has proven to be advantageous if the clear width of the mixing and atomizing chamber from the fuel nozzles or from the fuel nozzle to the transition into the combustion chamber is of the same cross-section. Since the fuel is not atomized, but is preferably fed in in a compact jet, it is not under too high a pressure. It can be switched on and off in a simple manner by means of an electrically operated valve needle that closes and opens the inlet opening.

Die beschriebene Brenneranordnung eignet sich vornehmlich dazu, für Haushaltsbrenner eingesetzt zu werden, die nur einen geringen Heizölverbrauch haben. Beispielsweise werden für Einfamilienhäuser sogenannten Kleinstbrenner gefordert, die einen ölverbrauch in der Größenordnung 1 - 3 kg öl pro Stunde aufweisen. Bei entsprechender Verkleinerung der Düse und Anpassung der übrigen Maße ist ein Brenner nach dem Prinzip der Stammanmeldung zu bauen, der funktioniert.The burner arrangement described is primarily suitable for being used for household burners which have only low fuel oil consumption. For example, so-called mini-burners are required for single-family houses, which have an oil consumption of the order of 1-3 kg of oil per hour. With a corresponding reduction in the size of the nozzle and adaptation of the remaining dimensions, a burner based on the principle of master registration must be built that works.

Es zeigt sich jedoch, daß das Gemisch aus zerstäubtem öl und Verbrennungsluft im Bereich des stöchiometrischen Verhältnis relativ schwer zu zünden ist. Erst wenn das Gemisch angereichert ist mit einem erhöhten Anteil an Öl ist eine Zündung des Gemisches durch eine Zündkerze, bei der sich zwischen zwei Elektroden ein Funken ausbildet, möglich. Die Schwierigkeit, sogenannte Blaubrenner zu zünden, die im Betrieb mit einem stöchiometrischen Verhältnis von Brennstoff und Luft arbeiten, werden bei bekannten Brennern dadurch gelöst, daß durch eine Klappensteuerung mit Hilfe eines Stellmotors zunächst die Luftzufuhr gedrosselt wird, so daß ein "fetteres" Brennstoff-Luft-Gemisch an der Zündvorrichtung vorbeistreichen kann (DE-OS 2.700.671). Die Brenneranlage wird jedoch verteuert, der Betrieb komplizierter und insbesondere das Wiederanzünden nach einem mißlungenen Startversuch schwieriger, wenn ein Brenner mit einer derartigen Anordnung für die Regelung der Startluft versehen ist. Ein weiterer Nachteil ist, daß bei einem mißlungenen Startversuch dann, wenn dieser nicht auf einem Fehlen von Brennstoff beruht, auch eine große Menge von Ruß und gecrackten Produkten freigesetzt wird, die die Brennkammer stark verschmutzen können.However, it turns out that the mixture of atomized oil and combustion air is relatively difficult to ignite in the range of the stoichiometric ratio. It is only when the mixture is enriched with an increased proportion of oil that the mixture can be ignited by a spark plug, in which a spark is formed between two electrodes. The difficulty of igniting so-called blue burners, which operate in operation with a stoichiometric ratio of fuel and air, is solved in known burners in that the air supply is initially throttled by means of a flap control with the aid of a servomotor, so that a "richer" fuel Air mixture can sweep past the ignition device (DE-OS 2,700,671). However, the burner system becomes more expensive, the operation more complicated and in particular, it is more difficult to re-ignite after a failed attempt to start if a burner is provided with such an arrangement for regulating the starting air. Another disadvantage is that a failed start attempt, if this is not due to a lack of fuel, also releases a large amount of soot and cracked products that can heavily contaminate the combustion chamber.

Es stellt sich daher die weitere Aufgabe, die Zündung zuverlässig einzuleiten, wobei von Anfang an das Brennstoff-Luft-Gemisch praktisch stöchiometrisch sein soll, ohne daß komplizierte Zusatzeinrichtungen erforderlich sind. Mißlungene Startversuche bei vorhandem öl sollen praktisch ausgeschlossen sein, da hierdurch eine er-hebliche Verschmutzungsgefahr hervorgerufen wird.There is therefore the further task of reliably initiating the ignition, the fuel-air mixture being intended to be practically stoichiometric from the start, without the need for complicated additional devices. Unsuccessful start attempts with existing oil should be practically excluded, since this creates a considerable risk of contamination.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Bereich der MZK ein beheizbarer Glühkörper im Strom des unverbrannten Brennstoff-Luft-Gemisches liegt.This object is achieved in that in the area of the MZK there is a heatable incandescent body in the flow of the unburned fuel-air mixture.

überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß bekannte Elektrodenzündkerzen, auch solche mit Lyra-Elektroden, offensichtlich wegen zu kurzer Zündzeiten, wegen geringer Energieübertragung oder wegen eines zu kleinen örtlichen Zündbereiches ein brennstoffarmes Gemisch nicht oder nur sehr unzuverlässig zünden können.Surprisingly, it has been shown that known electrode spark plugs, including those with Lyra electrodes, obviously cannot ignite or can only ignite a fuel-poor mixture very reliably because of ignition times that are too short, because of low energy transmission or because the local ignition area is too small.

Wird dagegen ein Glühkörper eingesetzt, der vorzugsweise als Drahtwendel oder Zündspirale ausgeführt ist, so kann das Gemisch an einem solchen Körper vorbeistreichen, wobei die Verbrennungsreaktion sofort einsetzt, wenn Brennstoff der Luft zugemischt wird. Fehlzündungen werden praktisch überhaupt nicht beobachtet. Offensichtlich sind Glühkörper als Zünder besonders gut geeignet, da sie auf einer relativ kleinen Fläche eine große Menge an Wärme an das Brennstoff-Luft-Gemisch örtlich übertragen können, so daß die Verbrennung zuverlässig eingeleitet wird.If, on the other hand, an incandescent body is used, which is preferably designed as a wire coil or ignition coil, the mixture can sweep past such a body, the combustion reaction starting immediately when fuel is added to the air. Misfires are practically not observed at all. Obviously, incandescent bodies are particularly well suited as igniters since they emit a large amount of heat to the fuel-air mixture in a relatively small area can be transmitted locally so that combustion is reliably initiated.

Der Einschaltvorgang des Brenners vollzieht sich in mehreren Schritten:

a) Die Luftzufuhr wird eingeschaltet und die Brennkammer vorgespült. Anschließend wird der Glühkörper erwärmt, wobei die Luftzufuhr eingeschaltet bleibt. Die Brennstoffzufuhr ist noch unterbrochen.
b) Nach Ablauf einer Aufheizzeit, bei der die Abkühlungsrate des Glühkörpers durch die Luft berücksichtigt ist, wird ein Brennstoffventil geöffnet und der Brennstoff der Luft - im endgültigen Verhältnis - zugemischt. Es kommt unmittelbar darauf zur Zündung, wenn die Oberflächentemperatur des Glühkörpers zu diesem Zeitpunkt reichlich über der Zündtemperatur liegt, d. h. etwa die Temperatur von 800⁰ C erreicht hat. Die Einleitung des Zündvorganges ist ein sehr komplexer Vorgang. Offensichtlich muß örtlich eine Energieübertragung kontinuierlich über längere Zeit auf das Brennstoff-Luft-Gemisch einwirken, damit es zur Einleitung der Brenn-Reaktion kommt. öltröpfchen, die auf die Oberfläche des Glühkörpers treffen, verdampfen dort und ergeben im Bereich der heißen Oberfläche ein besonders zündwilliges Gemisch.
c) Sobald die Zündung erfolgt ist, wird über einen Zündüberwacher, beispielsweise einen Ionisationsfühler, der Brennzustand angezeigt und der Zündstrom ausgeschaltet. Der Glühkörper kühlt ab,

The burner is switched on in several steps:

a) The air supply is switched on and the combustion chamber is rinsed. The incandescent body is then heated, the air supply remaining switched on. The fuel supply is still interrupted.
b) After a heating-up time, in which the cooling rate of the incandescent body by the air is taken into account, a fuel valve is opened and the fuel is mixed into the air - in the final ratio. Ignition occurs immediately when the surface temperature of the incandescent body is well above the ignition temperature at this point in time, ie has reached the temperature of 800 ^° C. The initiation of the ignition process is a very complex process. Obviously, an energy transfer locally has to act continuously on the fuel-air mixture over a long period of time so that the combustion reaction is initiated. Oil droplets that hit the surface of the incandescent body evaporate there and form a particularly ignitable mixture in the area of the hot surface.
c) As soon as the ignition has taken place, the ignition status is displayed via an ignition monitor, for example an ionization sensor, and the ignition current is switched off. The filament cools down

Bei der Brennerkonstruktion der Stammanmeldung wird vorzugsweise die MZK so konstruiert, daß sie querschnittsgleich von Anfang bis Ende ist. Die eine Stirnseite wird von der Stirnwand begrenzt, in der sich auch der oder die Eintrittsöffnungen für den Brennstoffstrahl befinden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Zündwendel oder den Glühdraht in Form eines Bogensegmentes mit einem öffnungswinkel zwischen 30 und 330° in kurzem Abstand von der öffnung der MZK anzubringen. Dabei wird die öffnung der MZK teilweise eingerahmt von dem Glühkörper. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Glühkörper oder die Zündwendel in einem Abstand von zwischen 5 und 30 mm von der Stirnseite der Brennkammer entfernt anzuordnen.When designing the burner for the parent application, the MZK is preferably designed so that it has the same cross-section from start to finish. One forehead side is delimited by the end wall, in which the inlet or openings for the fuel jet are also located. It has proven to be advantageous to attach the ignition coil or glow wire in the form of an arc segment with an opening angle between 30 and 330 ° at a short distance from the opening of the MZK. The opening of the MZK is partially framed by the incandescent body. Furthermore, it has proven to be advantageous to arrange the incandescent body or the ignition coil at a distance of between 5 and 30 mm from the end face of the combustion chamber.

Der Glühkörper wird allgemein so angebracht, daß er von dem turbulent aus der MZK austretenden Gemisch-Strahl möglichst intensiv durchsetzt wird, ohne voll im Kern oder in der Achse dieses Strahls zu liegen. Vorteilhaft ist es, ihn benachbart zu der Offnungskante der MZK anzubringen, da bekannt ist, daß sich an der Kante Abrißwirbel bilden. Wird die Kante abgerundet, damit aufgrund des Coanda-Effektes der Weg der Strömung aus der Achsenrichtung herausgetragen wird, so ist dieser Strömungsausbildung ebenfalls leicht die Anbringung des Glühkörpers anzupassen. Bei einer solchen Kantenabrundung bildet sich ein Flammenkegel mit einem öffnungswinkel zwischen 90 und 180° aus. Es wird vorgeschlagen, daß sich der Glühkörper in diesem Falle an die Stirnwand anschmiegt bzw. in eine Nut eingepaßt liegt.The incandescent body is generally attached in such a way that it is penetrated as intensely as possible by the mixture jet emerging turbulently from the MZK without being completely in the core or in the axis of this jet. It is advantageous to mount it adjacent to the opening edge of the MZK, since it is known that tear-off vortices form at the edge. If the edge is rounded off so that the path of the flow is carried out from the axial direction due to the Coanda effect, this flow formation can also be easily adapted to the attachment of the filament. With such a rounded edge, a flame cone is formed with an opening angle between 90 and 180 °. It is proposed that in this case the incandescent body nestles against the end wall or is fitted into a groove.

Üblicherweise liegt der Glühkörper bzw. die Zündspirale in dem zwischen MZK und Flammenfront liegenden, relativ kühlen Bereich der im Betrieb befindlichen Brenneranordnung. Hierdurch wird einmal gewährleistet, daß vor Beginn der Verbrennung das aus der MZK tretende Gemisch gut mit dem an der öffnung liegenden Glühkörper in Kontakt kommt. Nach Einleiten des Zündvorganges und Abschalten des Heizstromes liegt der Glühkörper dann praktisch außerhalb der Flammenfront und wird nur mäßig erwärmt, so daß er eine lange Lebensdauer hat.Usually, the incandescent body or the ignition coil is located in the relatively cool area of the burner arrangement that is in operation between the MZK and the flame front. This ensures that the mixture coming out of the MZK comes into good contact with the incandescent body located at the opening. After initiating the ignition process and switching off the heating current, the incandescent body lies then practically outside the flame front and is only moderately heated so that it has a long service life.

Der Glühkörper besteht vorzugsweise aus Keramik oder aus einer verzünderungsarmen Legierung, so daß er nicht oder kaum verzundern kann. Die Form des Glühkörpers kann sehr verschieden sein. Er soll schnell zu erwärmen sein und eine gut wärmeabgebende Oberfläche besitzen. Es können keramische, kegelförmige Glühkörper mit innenliegender Heizspirale, elektrisch beheizbare Bänder oder Wendel oder auch Plättchen verwendet werden. Eigenartigerweise reicht schon eine relativ kleine Fläche aus, wenn sie während des Zündvorganges kontinuierlich auf eine Temperatur von ca. 800° C gehalten werden kann. Die Beheizung kann selbstverständlich auch durch Induktion, HF-Erhitzung oder verwandte Verfahren geschehen.The incandescent body is preferably made of ceramic or a low-ignition alloy, so that it cannot or hardly can be scaled. The shape of the filament can be very different. It should be able to be warmed up quickly and have a good heat-emitting surface. Ceramic, cone-shaped incandescent bodies with an internal heating coil, electrically heated tapes or filaments or even platelets can be used. Strangely enough, a relatively small area is sufficient if it can be kept at a temperature of approximately 800 ° C. continuously during the ignition process. The heating can of course also be done by induction, HF heating or related processes.

Bei dem Betrieb der eingangs beschriebenen Brenneranordnung wird die für die Zerschlagung der öltröpfchen erforderliche Energie im wesentlichen nicht mehr über eine gesonderte ölpumpe umgesetzt, sondern einzig und allein durch die Strömungenergie der in die MZK einströmenden Verbrennungsluft. Bei üblichen Abmessungen für Öl- und Luftzuführungsöffnungen sind beispielsweise Luftdrücke von 0,04 - 0,1 bar erforderlich. Diese Luftdrücke erfordern relativ groß dimensionierte Ventilatoren, um den benötigten Luftdruck aufrecht zu erhalten.When the burner arrangement described at the outset is in operation, the energy required to break up the oil droplets is essentially no longer converted by a separate oil pump, but solely by the flow energy of the combustion air flowing into the MZK. With the usual dimensions for oil and air supply openings, for example, air pressures of 0.04 - 0.1 bar are required. These air pressures require relatively large fans to maintain the required air pressure.

Es stellt sich daher zur weiteren Verbesserung der Vorrichtung die Aufgabe, den Bedarf an Luftdruck herabzusetzen, um kleiner dimensionierte Ventilatoren verwenden zu können.It is therefore the task of further improving the device to reduce the need for air pressure in order to be able to use smaller fans.

Überraschenderweise kann diese Aufgabe dadurch gelöst werden, daß in das Mantelohr strömungslenkende Elemente eingebaut werden, die eine aus der Achse gerichtete zirkulierende Umwälzung des brennenden Gemischstromes hervorrufen.Surprisingly, this object can be achieved in that flow-directing elements flow into the jacket tube be installed, which cause a circulating circulation of the burning mixture flow directed from the axis.

Derartige Einbauten, die eine Zwangsrezirkulation eines Teiles des brennenden Gemisches hervorrufen, sind an sich bekannt. überraschend ist, daß ein großer Teil der in den Ventilatoren aufzuwendenden Energie offensichtlich gar nicht dazu verwendet wird, die Zirkulation und die Zerschlagung der Öltröpfchen aufrecht zu erhalten, sondern dazu, gegen den sich in dem Mantelrohr aufbauenden Stau entgegenzuarbeiten. Damit wird eine erhebliche Energie nutzlos verschwendet. Es hat sich nämlich gezeigt, daß dann, wenn gemäß Erfindung Einbauten vorgesehen werden, beispielsweise eine konzentrisch im Mantelrohr liegende, zylindrische Leithülse, die an ihrer im Bereich der MZK liegenden Seite mit peripher verteilten Ansaugöffnungen versehen ist, der aufzuwendende Luftdruck erheblich verringert werden kann. Typisches Beispiel: ohne Einbauten 600 mm Wassersäule - mit Einbauten 250 mm Wassersäule. Damit kann der Ventilatordruck wesentlich verringert werden, wodurch sich neben der Energieaufnahme auch wesentlich die Lärmbelästigung durch das Luftstromgeräusch verringert. Eine solch starke Verminderung des Aufwandes durch relativ einfache Einbauten ist für den vorliegenden Fall nicht zu erwarten. Vielmehr kann von einer Plausibilitätsbetrachtung her nur erwartet werden, daß die Hauptenergie des Luftstromes verwendet wird für die Erzeugung des Zyklons und die Überwindung der Luftreibung in den Zuleitungen und in den öffnungen, die in die MZK führen.Such internals, which cause forced recirculation of part of the burning mixture, are known per se. It is surprising that a large part of the energy to be used in the fans is obviously not used at all to maintain the circulation and breakdown of the oil droplets, but rather to counteract the build-up in the casing. This wastes considerable energy uselessly. It has been shown that if, according to the invention, internals are provided, for example a cylindrical guide sleeve lying concentrically in the casing tube and provided with peripherally distributed suction openings on its side in the region of the MZK, the air pressure to be used can be considerably reduced. Typical example: without built-in 600 mm water column - with built-in 250 mm water column. The fan pressure can thus be significantly reduced, which in addition to the energy consumption also significantly reduces the noise pollution caused by the airflow noise. Such a large reduction in effort through relatively simple installations is not to be expected for the present case. Rather, from a plausibility assessment, it can only be expected that the main energy of the air flow will be used to generate the cyclone and to overcome the air friction in the supply lines and in the openings that lead to the MZK.

Ein weiterer Effekt, der erreicht wird, ist, daß grössere Öltröpfchen, die aufgrund der Zentrifugalkraft sich mehr im äußeren Bereich der wirbelnden Strombe- we^gun^g befinden, nochmals zurückgeführt werden und damit eine längere Strecke zurücklegen, so daß sie vollständiger verdampfen können.Another effect that is achieved is that larger oil droplets, which we more in the outer region of the swirling Strombe- due to centrifugal force are un ^g ^g, can be recycled again and thus travel a longer distance, so that they fully can evaporate more and more.

Um die Leithülse an verschiedene Brennerbedingungen, Wärmebedarfszahlen und dergleichen anpassen zu können, wird sie gegenüber der Stirnwand der Brennkammer verstellbar angeordnet, wobei mit der Verstellung auch die lichte Weise der Ansaugöffnungen veränderbar ist. Konstruktiv kann dies einfach dadurch geschehen, daß die Leithülse an mehreren Trägern verschieblich befestigt ist.In order to be able to adapt the guide sleeve to different burner conditions, heat demand numbers and the like, it is arranged so as to be adjustable relative to the end wall of the combustion chamber, with the adjustment also being able to change the light way of the intake openings. This can be done structurally simply by the guide sleeve being slidably attached to several supports.

Eine Erhöhung des Umwälzeffektes kann weiterhin dadurch hervorgerufen werden, daß das Mantelrohr des Brenners die Leithülse überragt und im Uberstandsbereich eine Verengung aufweist.An increase in the circulation effect can furthermore be brought about by the fact that the casing tube of the burner projects beyond the guide sleeve and has a constriction in the protruding area.

Bei dem Betrieb des beschriebenen Brenners zeigt sich das Phänomen, daß durch das Mantelrohr eine relativ große Wärmemenge an die Umgebung der MZK übertragen wird. Offensichtlich aufgrund dieser Erwärmung kann sich der Brennstoffstrom durch die Eintrittsöffnung nach längerem Betrieb verringern, so daß die Leistung der Brenneranordnung sinkt. Auch der Sauerstoffgehalt kann sich von anfangs beispielsweise 1 % auf 5 % verringern.The operation of the burner described shows the phenomenon that a relatively large amount of heat is transferred to the surroundings of the MZK through the jacket tube. Obviously due to this heating, the fuel flow through the inlet opening can decrease after prolonged operation, so that the performance of the burner arrangement drops. The oxygen content can also drop from initially 1% to 5%, for example.

Es stellt sich damit die weitere Aufgabe, diese Erscheinung zu unterbinden und eine Vergleichmäßigung des Brennstoffstroms auch bei längerem Betrieb der Brenneranordnung sicherzustellen.The further task thus arises to prevent this phenomenon and to ensure that the fuel flow is evened out even when the burner arrangement is in operation for a long time.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem in das Mantelrohr der Brenneranordnung Perforationen eingelassen werden, die den Wärmestrom vom freien Ende des Mantelrohres zur Stirnwand des Brenners herabsetzen.This object is achieved in that perforations are made in the jacket tube of the burner arrangement, which reduce the heat flow from the free end of the jacket tube to the end wall of the burner.

Einzelheiten der Gestaltung der Perforationen, die vorzugsweise als Schlitze ausgebildet sind, gehen aus den Unteransprüchen hervor und werden in der Beschreibung der Figuren erläutert.Details of the design of the perforations, which are preferably designed as slots, go from the subclaims and are explained in the description of the figures.

Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine Brenneranordnung gemäß Erfindung;
Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II ... II;
Figur 3 in vergrößerter Darstellung die eigentliche Mischkammer mit dem Verschluß;
Figur 4 ein Detail der Brenneranordnung ähnlich Figur 1, jedoch in einer anderen Ausführungsform, nämlich mit einer Glühspirale;
Figur 5 eine Schnittansicht gemäß Linie V ... V der Figur 4;
Figur 6 eine Ubersichtszeichnung, die weitgehend der Figur 1 entspricht, jedoch ein anderes Mantelrohr aufweist;
Figur 7 eine Abwicklung des geschlitzten Mantelrohres gemäß Figur 6;
Figur 8 ein Detail einer anderen Ausführungsform (Mantelrohr mit Leithülse).

The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. The figures in the drawing show:

1 shows a burner arrangement according to the invention;
Figure 2 shows a section along the line II ... II;
Figure 3 is an enlarged view of the actual mixing chamber with the closure;
Figure 4 shows a detail of the burner arrangement similar to Figure 1, but in another embodiment, namely with a glow spiral;
Figure 5 is a sectional view according to line V ... V of Figure 4;
Figure 6 is an overview drawing which largely corresponds to Figure 1, but has a different casing tube;
7 shows a development of the slotted jacket tube according to FIG. 6;
Figure 8 shows a detail of another embodiment (jacket tube with guide sleeve).

In der Figur 1 ist eine Ausführungsform einer Brenneranordnung dargestellt. Der Brennstoffe üblicherweise Heizöl EL mit einer Viskosität von etwa 5 cSt bei 20° C, wird von einem Vorratsbehälter 31 über eine Leitung 32 dem eigentlichen Brenner zugeführt. Zwischen Vorratsbehälter und Brenner ist ein Schwimmerregler 33 eingebaut, der für einen stets gleichen Druck zwischen Brenner-Brennstoffeintritt und Niveau des Schwimmerreglers 33 sorgt. Damit ist für die Proportionalität zwischen Unterdruck und Menge an Brennstoff in der Zeiteinheit gesorgt. Die Leitung 32 endet in einer Bohrung 34, die in einem Ankergehäuse 54 endet. In dem Ankergehäuse ist beweglich gelagert ein Weicheisenanker 55, der von der Spule 56 in das Ankergehäuse 54 entgegen der Kraft einer Feder 57 hineingezogen werden kann. Der Anker 55 besitzt einen Kragen 58, der die Bewegung des Ankers in das Gehäuse 54 hinein begrenzt. Der Anker läuft auf der der Spule 56 abgewandten Seite in eine Ventilnadel 60 aus, die eine weitere Bohrung 30 öffnet und verschließt. Die Anker-Spulen-Anordnung ist enthalten in einer Gehäuse-Büchse 61, die mit einem zylindrischen Gehäuse 35 verschraubt ist, das von den beiden Grundseiten des Zylinders her zwei unterschiedlich große, zylindrische Bohrungen aufweist, die über die Bohrung 30 miteinander in Verbindung stehen. In der einen dieser Bohrungen im Inneren des Ankergehäuses 54 bewegt sich der Weicheisenkern 55; die andere ist die Misch- und Zerstäubungskammer 43 (MZK). Das Gehäuse 35 ist eingebettet in eine Stirnwand 51, die Teil des Brennergehäuses ist.1 shows an embodiment of a burner arrangement. The fuel, usually heating oil EL with a viscosity of approximately 5 cSt at 20 ° C., is fed from a storage container 31 to the actual burner via a line 32. A float regulator 33 is located between the storage container and the burner installed, which ensures a constant pressure between the burner fuel inlet and the level of the float regulator 33. This ensures the proportionality between the negative pressure and the amount of fuel in the unit of time. The line 32 ends in a bore 34 which ends in an armature housing 54. A soft iron anchor 55 is movably mounted in the armature housing and can be pulled into the armature housing 54 against the force of a spring 57 by the coil 56. The armature 55 has a collar 58 which limits the movement of the armature into the housing 54. The armature runs out on the side facing away from the coil 56 into a valve needle 60, which opens and closes a further bore 30. The armature-coil arrangement is contained in a housing bush 61, which is screwed to a cylindrical housing 35, which has two different-sized cylindrical bores from the two base sides of the cylinder, which are connected to one another via the bore 30. The soft iron core 55 moves in one of these bores in the interior of the armature housing 54; the other is the mixing and atomizing chamber 43 (MZK). The housing 35 is embedded in an end wall 51 which is part of the burner housing.

Um einen möglichst gleichmäßigen Fluß des Brennstoffes durch Vergleichmäßigung der Viskosität zu erreichen, ist in den Vorratsbehälter 31 eine Tankheizung 50 eingebaut. Diese kann entweder über einen gesonderten Stromkreis oder über einen Wärmeaustausch mit dem Zentralheizkessel-Austauscher beheizt werden. Selbstverständlich kann eine solche zusätzliche Heizung bei Vorliegen entsprechender Betriebsbedingungen auch entfallen.In order to achieve a flow of the fuel that is as uniform as possible by equalizing the viscosity, a tank heater 50 is installed in the reservoir 31. This can be heated either via a separate circuit or via heat exchange with the central boiler exchanger. Of course, such additional heating can also be omitted if appropriate operating conditions are present.

über einen in die Stirnwand 51 eingearbeiteten ringförmigen Luftkanal 36 mit Anschlußstutzen 37 wird über eine Luftleitung Luft herangeführt. Der Kanal besitzt ferner ein gewichtsbelastetes Ventil 38, mit dessen Hilfe verhindert wird, daß bei ausgeschalteter Brenneranordnung Luft durch dieLaitung in die Brennkammer eintritt und diese abkühlt. Die Zuluftleitung besitzt ferner ein Regelventil 39, über das die von einem Luftverdichter 40 angesaugte Luft mit einem Druck von etwa zwischen 0,03 bis 0,3 bar in den Luftkanal 36 eingedrückt wird.Air is brought in via an air line via an annular air duct 36 with connecting piece 37 machined into the end wall 51. The channel owns and a weighted valve 38 which prevents air from entering the combustion chamber through the conduit and cooling it when the burner assembly is turned off. The supply air line also has a control valve 39, via which the air drawn in by an air compressor 40 is pressed into the air duct 36 at a pressure of approximately between 0.03 and 0.3 bar.

Der Luftkanal 36 endet in den Luftkanälen 44, die zur Zuführung der Verbrennungsluft zur Misch- und Zerstäubungskammer 43 in den Mantel dieser Kammer eingearbeitet sind. Sie gestatten eine Luftzuführung, bei der eine wirbelförmige Luftbewegung (Zyklon) innerhalb der Kammer 43 ausgebildet ist. Zu diesem in der Kammer sich aus-. bildenden Zyklon ist die Eintrittsöffnung für den Brennstoff, d. h. die Bohrung 30, zentrisch an der Stirnseite der Kammer angeordnet.The air channel 36 ends in the air channels 44, which are incorporated into the jacket of this chamber for supplying the combustion air to the mixing and atomizing chamber 43. They allow an air supply in which a vortex-shaped air movement (cyclone) is formed within the chamber 43. To do this in the chamber. forming cyclone is the inlet opening for the fuel, d. H. the bore 30, arranged centrally on the end face of the chamber.

Der Mantel der Kammer 43 besitzt eine zylindrische Innenwandung, wobei insgesamt 12 rotationssymmetrisch verteilte Luftkanäle (Bohrungen) 44 vorhanden sind. Die Luftkanalsmündungen sind etwa a = 5 mm von der Austrittsöffnung der Bohrung 30 entfernt, gemessen von einer Projektion des Zentrums der Bohrungen 44 auf die Achse der Kammer 43.The casing of the chamber 43 has a cylindrical inner wall, a total of 12 rotationally symmetrically distributed air channels (bores) 44 being present. The air duct openings are approximately a = 5 mm from the outlet opening of the bore 30, measured from a projection of the center of the bores 44 onto the axis of the chamber 43.

Wesentlich ist, daß die Luftkanäle 44 so liegen, daß die Luft bei Eintritt in die Mischkammer in einem Winkel von 10 bis 60° in Abweichung von der Normalen-Richtung geführt ist. Die Luft wird demnach tangential an die Peripherie eines innerhalb der Mischkammer 43 gedachten Kreises geblasen, wie dies aus der Figur 3 hervorgeht. Es ist außerdem möglich, die Anblasrichtung der Luftkanäle 44 schräg zur Achse der Kammer 43 zu stellen, so daß die Richtung des Strahles etwas auf die Düsenmündung hin oder von dieser weggerichtet ist. Vorzugsweise ist die Mischkammer 43 so ausgelegt, daß sie querschnittsgleich von der Düse bis zur Mündung ist.It is essential that the air channels 44 lie so that the air is guided into the mixing chamber at an angle of 10 to 60 ° in deviation from the normal direction. The air is accordingly blown tangentially to the periphery of a circle imagined within the mixing chamber 43, as can be seen from FIG. 3. It is also possible to position the blowing direction of the air channels 44 at an angle to the axis of the chamber 43, so that the direction of the jet is directed somewhat towards or away from the nozzle mouth. The mixing chamber 43 is preferably designed in such a way that it has the same cross-section from the nozzle to the mouth.

Ferner ist möglich, statt eines Düsenkranzes auch mehrere in Achsenrichtung hintereinander liegende Düsenkränze (gestrichelt angedeutet mit Bezugszahl 49; vgl. Figur 3) vorzusehen.Furthermore, instead of one nozzle ring, it is also possible to provide a plurality of nozzle rings lying one behind the other in the axial direction (indicated by dashed lines with reference number 49; see FIG. 3).

Die Stirnwand 51 bildet den Abschluß eines üblichen Heizkessels, der mit den üblichen Austauscherrohren (nicht dargestellt) und Seitenwänden 52 ausgestattet ist. Aufgrund der guten Zerstäubung, Vermischung und Vergasung und anschließender Verbrennung mit kurzer Flamme kann darauf verzichtet werden, im Heizkessel , eine Ausmauerung anzubringen; die Kesselwandflächen können gekühlt sein. Es ist allerdings vielfach nützlich, einen Kühlmantel vorzusehen, in dem das zu erhitzende Kesselwasser vorgeheizt wird. Vorzugsweise wird weiterhin vorgesehen, daß an der Innenseite der Stirnwand ein Brennermantel 63 angeordnet ist, ` der gegenüber dem Durchmesser der Misch- und Zerstäubungskammer einen wesentlich größeren Durchmesser hat und deren Öffnung konzentrisch umgibt. Der Brennermantel 63 kann beispielsweise zylindrisch geformt oder kegelstumpfartig sich öffnend oder verjüngend ausgebildet sein. Andere Formen sind ebenfalls möglich.The end wall 51 forms the end of a conventional boiler, which is equipped with the usual exchanger tubes (not shown) and side walls 52. Due to the good atomization, mixing and gasification and subsequent combustion with a short flame, there is no need to install a brick lining in the boiler; the boiler wall surfaces can be cooled. However, it is often useful to provide a cooling jacket in which the boiler water to be heated is preheated. It is also preferably provided that a burner jacket 63 is arranged on the inside of the end wall, which has a substantially larger diameter than the diameter of the mixing and atomizing chamber and concentrically surrounds its opening. The burner jacket 63 can, for example, have a cylindrical shape or a frustoconical opening or taper. Other shapes are also possible.

Die starke Wirbelbewegung (Zyklon), die innerhalb der Mischkammer durch das Einblasen der Verbrennungs- und Zerstäubungsluft hervorgerufen wird, setzt sich demnach in Richtung Brennermantel 63 fort und sorgt für die Festlegung einer stabilen, konzentrierten Flamme.The strong vortex movement (cyclone), which is caused within the mixing chamber by blowing in the combustion and atomizing air, therefore continues in the direction of the burner jacket 63 and ensures the establishment of a stable, concentrated flame.

Der Brennstoffstrahl 45 (vgl. Fig. 3) tritt aus der Auslaßöffnung 30 nicht in Tröpfchenform, d. h. zersprüht heraus, sondern anfangs in einem kompakten Strahl mit z.B. 1 mm Durchmesser. Der ölverbrauch liegt bei einer solchen Anordnung, die unter 75 % Vollast gefahren wird, etwa bei 3 bis 4 kg öl pro Stunde. Aufgrund der Turbulenz und Zentrifugalkräfte, die innerhalb des Zyklons wirken, wird der Strahl innerhalb und außerhalb der Mischkammer voll erfaßt, in feine Tröpfchen zerteilt und anschließend im Bereich des Brennermantels verbrannt. Dabei ist festzustellen, daß die Tröpfchengröße so weit herabgesetzt ist, daß eine rußfreie, im wesentlichen mit blauer Flamme ausgestattete Verbrennung stattfindet.The fuel jet 45 (see FIG. 3) does not emerge from the outlet opening 30 in droplet form, ie sprayed out, but initially in a compact jet with a diameter of 1 mm, for example. With such an arrangement, the oil consumption is below 75% full load is driven, about 3 to 4 kg of oil per hour. Due to the turbulence and centrifugal forces that act within the cyclone, the jet inside and outside the mixing chamber is fully captured, divided into fine droplets and then burned in the area of the burner jacket. It should be noted that the droplet size is reduced to such an extent that a soot-free, essentially blue-flame combustion takes place.

Zur Auslösung der Verbrennung in der ersten Ausführungsform ist eine an sich bekannte Zündvorrichtung 47 vorgesehen, die einen Hochspannungs-Zündfunken zwischen zwei Elektroden erzeugt. Durch eine entsprechende Bohrung innerhalb der Stirnwand 51 sind die Elektroden-Hälse durchgeführt. Weiterhin ist zur Überwachung der Flamme ein Flammendetektor 46 vorgesehen, über den bei Ausbleiben der Flamme eine Abschaltung erfolgen kann.In order to initiate the combustion in the first embodiment, an ignition device 47 known per se is provided, which generates a high-voltage ignition spark between two electrodes. The electrode necks are passed through a corresponding bore within the end wall 51. Furthermore, a flame detector 46 is provided for monitoring the flame, via which a switch-off can take place if the flame is absent.

Dadurch, daß die Bohrung 30, durch die das öl einfließt, einen Durchmesser von 1 - 2 mm hat (je nach Ausführungsform auch Uber- und Unterschreitung dieser Werte), führen geringfügige, üblicherweise im Brennstoff enthaltene Verschmutzungen nicht zu einer Verstopfung der Einlaßöffnung, so daß die Betriebsanfälligkeit wesentlich herabgesetzt ist. Versuchsläufe haben gezeigt, daß bei Durchmesser der Bohrung 30 zwischen 1 und 2 mm und einem Druck der Zerstäubungsluft von 0,03 und 0,15 bar vor dem Eintritt in die Luftkanäle innerhalb der Mischkammer 43 ein Unterdruck erzeugt werden kann, der ausreicht, den Brennstoff - Heizöl EL - ohne zusätzliche Pumpen innerhalb der Leitung 32 anzusaugen und einen kompakten Strahl ausreichendem Durchsatzes (d. h. 2 - 3 kg Öl pro Stunde) zu erzeugen.Because the bore 30, through which the oil flows, has a diameter of 1-2 mm (depending on the embodiment, this value may also be exceeded or fallen short of), minor contaminations usually contained in the fuel do not lead to a blockage of the inlet opening, so that the vulnerability is significantly reduced. Test runs have shown that with a diameter of the bore 30 between 1 and 2 mm and a pressure of the atomizing air of 0.03 and 0.15 bar before the entry into the air channels within the mixing chamber 43, a vacuum can be generated which is sufficient, the fuel - Heating oil EL - without sucking in additional pumps within line 32 and generating a compact jet of sufficient throughput (ie 2-3 kg of oil per hour).

Eine weitere Regelmöglichkeit erhält die Brenneranordnung dadurch, daß der Schwimmregler 33 verschieden einstellbar ist, so daß die Brennstoffzufuhr reguliert werden kann.The Brenneran has another control option order in that the float regulator 33 can be adjusted differently so that the fuel supply can be regulated.

Es zeigt sich, daß die Durchmesser der Luftkanäle 44 bzw. 49 und der Durchmesser der Bohrung 30 aufeinander abgestimmt werden müssen. Beispielsweise hat sich erwiesen, daß zwölf Luftkanäle 44 mit je 3 mm Durchmesser, vor denen ein Luftdruck zwischen 0,03 und 0,3 bar ansteht, kompatibel sind mit einem Durchmesser der Bohrung 30 von 1 mm Durchmesser, wobei 2 - 3 kg öl pro Stunde (je nach Unterdruck) bei mittlerer Leistung einfließen. Dabei ist auch noch von Bedeutung, daß der durch den Niveauunterschied Schwimmerregler - Brennstoffeinlaß hervorgerufene Druckunterschied einer Brennstoffsäule zwischen O und 30 mm entspricht.It turns out that the diameter of the air channels 44 and 49 and the diameter of the bore 30 must be coordinated. For example, it has been found that twelve air channels 44, each with a diameter of 3 mm, in front of which an air pressure of between 0.03 and 0.3 bar is present, are compatible with a diameter of the bore 30 of 1 mm in diameter, 2-3 kg of oil per Flow in hour (depending on the vacuum) at medium power. It is also important that the pressure difference caused by the level difference between float regulator and fuel inlet corresponds to a fuel column between 0 and 30 mm.

Beobachtet wurde, daß beispielsweise bei Verkleinerung der öleinlaßbohrung 30 bei den genannten Bedingungen auf 0,5 mm keine stabile Flamme mehr herstellbar ist.It was observed that, for example, when the oil inlet bore 30 is reduced to 0.5 mm under the conditions mentioned, a stable flame can no longer be produced.

Da die Bedingungen für alle vorkommenden Betriebsbedingungen jedoch einzeln experimentell ermittelt werden müssen, was im fachmännischen Ermessen liegt, sei es bei diesen kurzen Hinweisen belassen.However, since the conditions for all occurring operating conditions must be determined experimentally individually, which is within the professional discretion, be it with these brief instructions.

Die Regelung der Brennerleistung kann durch Verstellung der Luftzufuhr durch den Verdichter 40 erfolgen, wo- durch der Unterdruck in der Mischkammer variabel ein- gestellt wird und damit die Brennstoff-Zufuhr durch Leitung 32 und Bohrung 30 gesteuert ist. Dabei sind zwischen den Stufen Vollast und Null zahlreiche Stufen möglich. Außerdem können die Bohrungen 44 bzw. 49 auch durch Schieber, Blenden und dergleicheh regelbar geöffnet und geschlossen werden.The burner output can be regulated by adjusting the air supply through the compressor 40, as a result of which the negative pressure in the mixing chamber is variably set and the fuel supply through line 32 and bore 30 is thus controlled. Numerous levels are possible between the full load and zero levels. In addition, the bores 44 and 49 can also be opened and closed in a controllable manner by means of slides, diaphragms and the like.

Der Brenner wird einfach dadurch abgestellt, daß die Bohrung 30 durch die Nadel 60 verschlossen wird. Es sind demnach keine komplizierten Lösch- und Auslaufregelungen, wie bei Zerstäubungsdüsen, erforderlich.The burner is simply switched off by closing the bore 30 by the needle 60. It No complicated extinguishing and leakage regulations, as with atomizing nozzles, are required.

In den Figuren 2, 3 sind Einzelteile der magnetischen Steuerung in etwas vergrößerter Form dargestellt. Es sind beispielsweise folgende Abmessungen gewählt: Durchmesser der Kammer 43: 15 mm, Durchmesser der Zuführungskanäle 44: 3 mm, Durchmesser des Brennstoffeinlasses 30: 1 mm, Länge der Kammer: 11 mm.Figures 2, 3 show individual parts of the magnetic control in a somewhat enlarged form. The following dimensions are selected, for example: diameter of the chamber 43: 15 mm, diameter of the feed channels 44: 3 mm, diameter of the fuel inlet 30: 1 mm, length of the chamber: 11 mm.

Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Kammer 43 sollte etwa 0,5 : 1 bis 1 : 0,5 betragen. Diese Maßbeispiele sind jedoch ohne Einschränkung zu betrachten. Sie dienen lediglich der Glaubhaftmachung der wirtschaftlichen Verwendungsweise der Erfindung.The ratio of length to diameter of chamber 43 should be about 0.5: 1 to 1: 0.5. However, these dimensional examples are to be considered without restriction. They only serve to substantiate the economic use of the invention.

In den Figuren 4 und 5 ist eine andere Ausführungsform des Brenners dargestellt. Die Brennstoff-Leitung 32 endet in einer Innenleitung 34, welche mit einer verschließbaren weiteren Bohrung 30' in Verbindung steht. Die Verschlußbohrung 30' kann mit Hilfe der steuerbaren Ventilnadel 60 geöffnet und verschlossen werden. Die weiteren Einzelheiten des Verschlußmechanismus ähneln dem der Fig. 1 und brauchen hier nicht näher erörtert zu werden.Another embodiment of the burner is shown in FIGS. The fuel line 32 ends in an inner line 34, which is connected to a closable further bore 30 '. The closure bore 30 'can be opened and closed using the controllable valve needle 60. The further details of the locking mechanism are similar to that of Fig. 1 and need not be discussed here.

Der flüssige Brennstoff tritt aus der Eintrittsöffnung 30 in die Misch- und Zerstäubungskammer 43 ein, die von einem zylindrischen Mantel umgeben ist, in den in Achsenrichtung hintereinanderliegend zwei Kränze von Luftkanälen 44, 44' enden. Die Kanäle sind von der Austrittsöffnung der Bohrung 30 vorzugsweise etwa 3 und 8 mm entfernt, gemessen von einer Projektion des Zentrums der Bohrungen 44, 44' auf die Achse der Kammer 43.The liquid fuel enters the mixing and atomization chamber 43 from the inlet opening 30, which chamber is surrounded by a cylindrical jacket, in which two rings of air channels 44, 44 ′ end one behind the other in the axial direction. The channels are preferably about 3 and 8 mm away from the outlet opening of the bore 30, measured from a projection of the center of the bores 44, 44 ′ onto the axis of the chamber 43.

Zur Zündung und Auslösung der Verbrennung ist bei dem Brenner gemäß Figuren 4 und 5 eine Zündwendel 70 vorgesehen, die aus einem etwa 1 mm dicken Draht aus einer warmfesten, verzunderungsarmen Chrom-Nickel-Legierung besteht. Der Glühdraht der Zündwendel ist so angeordnet, daß er von dem Strahl des unverbrannt ausströmenden Gemisches beim Ausströmen aus der Kammer 43 durchsetzt wird und diesen bei einer Eigentemperatur von etwa 700 - 900° C entzündet. Der Zündwendel 70 wird über elektrische Zuleitungen 71 die Energie für den Glühvorgang zugeführt.To ignite and trigger the combustion, an ignition coil 70 is provided in the burner according to FIGS. 4 and 5, which consists of an approximately 1 mm thick wire made of a heat-resistant, low-scaling chromium-nickel alloy. The filament of the ignition coil is arranged in such a way that it is penetrated by the jet of the unburned mixture as it flows out of the chamber 43 and ignites it at an intrinsic temperature of approximately 700-900 ° C. The ignition coil 70 is supplied with the energy for the annealing process via electrical leads 71.

Vorzugsweise wird der Glühdraht in Form einer Wendel oder Schraube gewickelt; es sind jedoch auch andere Konfigurationen denkbar, beispielsweise eine Zick-Zack-Biegung oder ein flaches Glühband. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Verwendung des Glühdrahtes ermöglicht, von Anfang an mit einem sehr mageren, praktisch stöchiometrischen Brennstoff-Luft-Gemisch zu fahren. Es ist daher nicht erforderlich, zunächst über eine bewegliche Klappe den Luftanteil geringer zu machen und anschließend nach erfolgter Zündung wieder zu erhöhen.The filament is preferably wound in the form of a helix or screw; however, other configurations are also conceivable, for example a zigzag bend or a flat glow band. Surprisingly, it has been shown that the use of the filament enables the driver to run with a very lean, practically stoichiometric fuel-air mixture right from the start. It is therefore not necessary to first reduce the amount of air by means of a movable flap and then to increase it again after the ignition.

Nach Beendigung des Zündvorganges wird die Wendel wieder abgeschaltet. Sie ist so angeordnet, daß sie in dem Bereich zwischen Offhungsebene 73 und Flammenfront liegt, also in einem verhältnismäßig kühlen Bereich, wodurch ihre Lebensdauer beträchtlich erhöht wird. Der Abstand von der Kante der MZK beträgt etwa zwischen 5 und 40 mm. Der Abstand von der öffnungsebene 73 bzw. Stirnwand 51 beträgt etwa zwischen 5 und 30 mm.After the ignition process has ended, the coil is switched off again. It is arranged in such a way that it lies in the area between opening plane 73 and flame front, that is to say in a relatively cool area, which considerably increases its service life. The distance from the edge of the MZK is approximately between 5 and 40 mm. The distance from the opening plane 73 or end wall 51 is approximately between 5 and 30 mm.

Zur Überwachung des Zündvorganges ist ein Ionisationsfühler 74 vorgesehen, mit dem kontinuierlich überwacht wird, ob eine Verbrennung innerhalb des Brennermantels stattfindet oder nicht.To monitor the ignition process, an ionization sensor 74 is provided, with which it is continuously monitored whether combustion takes place within the burner jacket or not.

Figur 5 zeigt einen Blick in den geschnittenen Brennermantel 63 hinein. Die Zündwendel 70 ist dabei bei waagerecht liegender Achse der Misch- und Zerstäubungskammer so angeordnet, daß sie unterhalb der öffnung der Kammer 43 angebracht ist und in Form eines Bogensegmentes nur einen relativ kurzen Abstand von der öffnung der Kammer 43 hat. An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß der Zündkörper oder die Zündwendel auch eine andere Lage einnehmen können, da es durchaus nicht erforderlich ist, den Glühkörper unterhalb der MZK anzuordnen. Die Wendel erfüllt die Forderung, daß die aus der Kammer 43 austretenden Wirbel einen möglichst großen Raum, der von der Wendel 70 eingenommen wird, durchsetzen und damit die Zündung sicher und zuverlässig initiieren.FIG. 5 shows a view into the cut burner jacket 63. The ignition coil 70 is arranged with the axis of the mixing and atomizing chamber lying horizontally in such a way that it is attached below the opening of the chamber 43 and is only a relatively short distance from the opening of the chamber 43 in the form of an arc segment. At this point, it should be pointed out that the ignition body or the ignition coil can also assume a different position, since it is absolutely not necessary to arrange the incandescent body below the MZK. The coil fulfills the requirement that the vortices emerging from the chamber 43 penetrate as large a space as possible, which is occupied by the coil 70, and thus initiate the ignition safely and reliably.

Die Kante 75 der MZK ist nach außen abgerundet, damit aufgrund des Coanda-Effektes der Weg der Strömung teilweise aus der Achsenrichtung herausgezogen wird. Hierdurch kann ein sehr stark auseinandergezogener Flammenkegel erzeugt werden, dessen öffnungswinkel zwischen 90 und 180° liegt. Bei dieser Gestaltung sollte der Glühkörper, insbesondere eine Zündwendel, sich an die' Stirnwand 51 anschmiegen bzw. in eine Nut eingepaßt sein.The edge 75 of the MZK is rounded outwards so that the path of the flow is partially pulled out of the axis direction due to the Coanda effect. In this way, a very widely spread flame cone can be generated, the opening angle of which is between 90 and 180 °. In this configuration, the incandescent body, in particular an ignition coil, should conform to the end wall 51 or be fitted into a groove.

In den Figuren 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brenneranordnung dargestellt. Der Brennstoff, üblicherweise Heizöl EL mit einer Viskosität von etwa 5 cSt bei 20° C, wird von dem Vorratsbehälter 31 über die Leitung 3& dem eigentlichen Brenner zugeführt. Weitere Einzelheiten sind bereits beschrieben worden.A further exemplary embodiment of a burner arrangement is shown in FIGS. 6 and 7. The fuel, usually heating oil EL with a viscosity of about 5 cSt at 20 ° C, is supplied from the reservoir 31 via line 3 & the actual burner. Further details have already been described.

Um den hohen Wärmestrom vom Rand des Mantelrohrs 63 zum Gebläse zu verringern, ist das Mantelrohr 63 gemäß den Figuren 6 und 7 in seinem letzten Drittel mit drei mal vier Schlitzen 80 versehen, die in Umfangsrichtung liegen und jeweils etwas überlappen. Die Schlitze haben eine Breite von etwa 1 mm und jeweils eine Länge von etwas weniger als ein Viertel der Umfangslänge des Mantelrohres 63. Im Endbereich der Schlitze sind Sicken 81 in das Mantelrohr eingedrückt, die die Festigkeit erhöhen.In order to reduce the high heat flow from the edge of the casing tube 63 to the blower, the casing tube 63 according to FIGS. 6 and 7 is provided in its last third with three times four slots 80, which extend in the circumferential direction lie and overlap slightly each. The slots have a width of approximately 1 mm and each have a length of slightly less than a quarter of the circumferential length of the casing tube 63. In the end region of the slots, beads 81 are pressed into the casing tube, which increase the strength.

Neben dieser Konfiguration sind selbstverständlich auch noch andere Anordnungen möglich, beispielsweise längere Schlitze, die jeweils etwa um die halbe Peripherie des Mantelrohres 63 reichen und ähnlich wie bei einer im Verbund gelegten Ziegelschicht einander überlappen, wobei beispielsweise drei oder vier parallel liegende Schlitze verwendet werden. Wesentlich ist, daß eine Unterbindung des Wärmestromes von dem freien Mantelrohrende zur Stirnwand 51 gegeben ist. Unter diesem Gesichtspunkt ist auch möglich, das Mantelrohr zweiteilig aufzubauen und einen Ring aus schwach wärmeleitendem Material, beispielsweise aus keramischem Fasermaterial, als Verbindungselement zwischen den beiden Mantelrohrteilen vorzusehen.In addition to this configuration, other arrangements are of course also possible, for example longer slots, each of which extends approximately around half the periphery of the casing tube 63 and overlap one another in a manner similar to that of a brick layer laid in a composite, for example using three or four slots lying in parallel. It is essential that the heat flow from the free casing tube end to the end wall 51 is prevented. From this point of view, it is also possible to construct the casing pipe in two parts and to provide a ring made of weakly heat-conducting material, for example ceramic fiber material, as a connecting element between the two casing pipe parts.

Auch können die Schlitze mehr zur Mitte des Mantelrohres - in Achsenrichtung gesehen - verschoben sein. Der Strom der heißen Verbrennungsgase und Flammenform werden vorzugsweise so berücksichtigt, daß sich die Schlitze vor dem Aufprallbereich der heißen Gase befinden, von der Misch- und Zerstäubungskammer aus gesehen.The slots can also be shifted more towards the center of the casing tube - seen in the axial direction. The flow of hot combustion gases and flame shape are preferably taken into account so that the slots are in front of the hot gas impact area, as seen from the mixing and atomizing chamber.

Bei Anwendung einer solchen Wärmestromunterbrechung zeigt es sich, daß der Bereich um die MZK und die Stirnwand 51 sich wesentlich weniger stark erhitzen, so daß die Bohrung 30 gleichmäßiger erwärmt bleibt und damit einen gleichförmigen _Brennstoffstrom auch über längere Laufzeiten hin gewährleistet.In application of such a heat power interruption, it is found that the area around the MCC and the end wall 51 will heat much less strong, so that the bore 30 remains more uniformly heated, and thus a uniform _B uel current over longer durations ensured out.

Zur Zündung und Auslösung der Verbrennung ist eine _Zündspirale vorgesehen, die von dem Strahl des unverbrannt ausströmenden Gemisches beim Ausströmen aus der Kammer 43 durchsetzt wird und diesen bei einer Eigentemperatur von 700 - 900° C entzündet. Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung eines Glühdrahtes es ermöglicht, von Anfang an ein sehr mageres, praktisch stöchiometrisches Brennstoff-Luft-Gemisch zu fahren.For ignition and initiation of the combustion, a _Z is ündspirale provided which is penetrated by the jet of uncombusted effluent mixture as it flows out of the chamber 43, and this at a natural temperature of 700 - 900 ° C ignites. It has been shown that the use of a glow wire makes it possible to run a very lean, practically stoichiometric fuel-air mixture right from the start.

Es sei auch noch die Möglichkeit erwähnt, das Mantelrohr an der an der Stirnwand mit Befestigungselementen, beispielsweise Ringelementen aus schwach wärmeleitender Keramik, zu befestigen.It should also be mentioned the possibility of attaching the jacket tube to the end wall with fastening elements, for example ring elements made from weakly heat-conducting ceramic.

In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsvariante vorgesehen. Innerhalb und konzentrisch zum Brennermantel 63 ist hierbei eine zylindrische Leithülse 76 vorgesehen, die über Stützen 77 an der Stirnwand 73 befestigt ist. Das in Wirbeln austretende Brennstoff-Luft-Gemisch wird teilweise hinter die Leithülse in den Zwischenraum 78 zwischen Hülse und Brennermantel 63 hineingezogen und über peripher verteilte Ansaugöffnungen 79 wieder in den achsennahen Gemischstrom hineingezogen. Die Strömungsrichtung ist durch die Pfeile deutlich gemacht. Die Leithülse besteht aus warmfestem Material. Sie kann auch zur Verstellung der Hülse in achsialer Richtung Langlöcher aufweisen, so daß die Hülse in verschiedenen Stellungen in Bezug auf entsprechende Träger, dabei verschiedene lichte Weiten der Ansaugöffnungen 79 vorgebend, festgelegt werden kann.A further embodiment variant is provided in FIG. A cylindrical guide sleeve 76 is provided inside and concentric to the burner jacket 63, which is fastened to the end wall 73 via supports 77. The fuel-air mixture escaping in vortices is partially drawn behind the guide sleeve into the intermediate space 78 between the sleeve and the burner jacket 63 and drawn back into the mixture flow near the axis via peripherally distributed suction openings 79. The direction of flow is indicated by the arrows. The guide sleeve is made of heat-resistant material. It can also have elongated holes for adjusting the sleeve in the axial direction, so that the sleeve can be fixed in different positions with respect to corresponding carriers, thereby specifying different clear widths of the suction openings 79.

Bei Anwendung einer Leithülse 76, deren Durchmesser etwa 50 - 80 % desjenigen des Bernnermantels ist, läßt sich überraschenderweise der Betriebsluftdruck des Ventilators wesentlich senken. Messungen haben ergeben, daß der Luftdruckbedarf bei gleicher Flammenqualität auf 50 % des Luftdrucks gesenkt werden kann, der ohne strömungsleitende Elemente möglich ist. Das Material der Leitelemente bzw. der Leithülse ist vorzugsweise ein keramisches, hochwarmfestes, gesintertes oder gepreßtes Fasermaterial aus Si-Al oder Zr-Carbiden, wie sie beispielsweise unter den Bezeichnungen REFRAX (Hersteller Carborundum) oder FIBERFAX bekannt sind.When using a guide sleeve 76, the diameter of which is approximately 50-80% of that of the Bernese jacket, the operating air pressure of the fan can surprisingly be significantly reduced. Measurements have shown that the air pressure requirement can be reduced to 50% of the air pressure without the same flame quality flow-conducting elements is possible. The material of the guide elements or the guide sleeve is preferably a ceramic, highly heat-resistant, sintered or pressed fiber material made of Si-Al or Zr carbides, as are known for example under the names REFRAX (manufacturer Carborundum) or FIBERFAX.

Zur Flammenstabilisierung trägt bei, daß der Brennermantel des Brenners die Leithülse überragt und im Überstandsbereich 82 eine Verengung 83 aufweist. Diese Verengung, in Form eines Kegelstumpfes ausgeführt, kann beispielsweise 5 - 20 % des größten Durchmessers verringern, so daß demnach nur noch 95 - 80 % des ursprünglichen Durchmessers - in bestimmten Fällen auch. noch weniger - zur Verfügung stehen.To stabilize the flame, the burner jacket of the burner projects beyond the guide sleeve and has a constriction 83 in the protruding area 82. This constriction, in the form of a truncated cone, can, for example, reduce 5-20% of the largest diameter, so that accordingly only 95-80% of the original diameter - in certain cases also. even less - are available.

Claims

₁. Verfahren zum Betrieb eines Brenners im Bereiche stöchiometrischer Verbrennung, bei dem flüssiger Brennstoff und Verbrennungsluft in einem im wesentlichen konstanten Verhältnis in einer Misch- und Zerstäubungskammer zusammengeführt werden, wobei aufgrund der Luftführung und -dosierung dort ein Unterdruck herstellbar ist, mit dessen Hilfe Brennstoff in die genannte Kammer eingesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft in der Misch-und Zerstäubungskammer einen Zyklon ausbildet und daß der Brennstoff im Bereich der Achse des Zyklons eingeleitet wird. _1st Method for operating a burner in the field of stoichiometric combustion, in which liquid fuel and combustion air are brought together in a substantially constant ratio in a mixing and atomizing chamber, a vacuum being able to be produced there due to the air guidance and metering, with the aid of which fuel is fed into the Said chamber is sucked in, characterized in that the air in the mixing and atomizing chamber forms a cyclone and that the fuel is introduced in the region of the axis of the cyclone.

2'. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Brennerleistung ausschließlich durch die Dosierung der in die Misch- und Zerstäubungskammer eingeführten Luft erfolgt.2 '. Method according to Claim 1, characterized in that the burner output is regulated exclusively by metering the air introduced into the mixing and atomizing chamber.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Misch- und Zerstäubungskammer erzeugbare Unterdruck im Bereich des Einlasses des Brennstoffes zwischen -0,04 und -0,1 bar liegt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the negative pressure which can be generated in the mixing and atomizing chamber in the region of the inlet of the fuel is between -0.04 and -0.1 bar.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im wesentlichen als kompakter Strahl mit einem Durchmesser von O,5 ... 2,0 mm zugeleitet wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the fuel is supplied essentially as a compact jet with a diameter of 0.5 ... 2.0 mm.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zur Brennstoffachse liegende Geschwindigkeitskomponente der Relativgeschwindigkeit des Luftstroms bei Eintritt in die Mischkammer etwa zwischen 40 und 250 m/sec. liegt.5. The method according to claim 1, characterized in that the perpendicular to the fuel axis speed component of the relative speed of the air flow upon entry into the mixing chamber approximately between 40 and 250 m / sec. lies.

6. Brenneranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Eintrittsöffnung, der eine von einem Mantel umschlossene Misch- und Zerstäubungskammer nachgeordnet ist, in die der Brennstoffstrahl gelangt, und mit wenigstens einer öffnung, durch die die Verbrennungsluft der Misch- und Zerstäubungskammer zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung bzw. die öffnungen (10; 11) zur Zuführung der Verbrennungsluft in den Mantel der Misch- und Zerstäubungskammer (43) eingearbeitet sind und eine Luftführung gestatten, bei der ein Zyklon innerhalb der Misch- und Zerstäubungskammer ausgebildet wird, und daß die Eintrittsöffnung (30) für den Brennstoff im wesentlichen zentrisch an der Stirnseite der Kammer (43) angeordnet ist.6. Burner arrangement for carrying out the method according to claim 1, with an inlet opening, which is followed by a sheathed mixing and atomizing chamber into which the fuel jet passes, and with at least one opening through which the combustion air can be fed to the mixing and atomizing chamber is characterized in that the opening or openings (10; 11) for supplying the combustion air are incorporated into the jacket of the mixing and atomizing chamber (43) and permit air guidance in which a cyclone is formed within the mixing and atomizing chamber and that the inlet opening (30) for the fuel is arranged substantially centrally on the end face of the chamber (43).

7. Brenneranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Misch- und Zerstäubungskammer eine zylindrische Innenwand besitzt, und daß über Umfang und Länge des Mantels verteilt einzelne Bohrungen (44; 49) oder Schlitze als Öffnungen vorgesehen sind, wobei über den Umfang des Mantels verteilt in rotationssymmetrischer Anordnung drei bis zwanzig, vorzugsweise zwölf Bohrungen oder Schlitze verteilt sind.7. Burner arrangement according to claim 6, characterized in that the jacket of the mixing and atomizing chamber has a cylindrical inner wall, and that individual bores (44; 49) or slots are provided as openings over the circumference and length of the jacket, wherein over the circumference of the jacket distributed in a rotationally symmetrical arrangement three to twenty, preferably twelve holes or slots are distributed.

8. Brenneranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft bei Eintritt in die Mischkammer in einem Winkel von 10 - 60° in Abweichung von der Normalen-Richtung geführt ist.8. Burner arrangement according to claim 7, characterized in that the air is guided into the mixing chamber at an angle of 10 - 60 ° in deviation from the normal direction.

9. Brenneranordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein der Misch- und Zerstäubungskammer nachgeordnetes Mantelrohr (63), das die Kammer konzentrisch umfaßt und zur Ofenseite hin offen ist.9. Burner arrangement according to claim 6, characterized by a mixing and atomizing chamber downstream jacket tube (63) which surrounds the chamber concentrically and is open to the furnace side.

1₀. Brenneranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Misch- und Zerstäubungskammer ein beheizbarer Glühkörper (70) im Strom des unverbrannten Brennstoff-Luftgemisches liegt.1 ₀ . Burner arrangement according to claim 6, characterized in that in the area of the mixing and atomizing chamber there is a heatable glow body (70) in the flow of the unburned fuel-air mixture.

11. Brenneranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper aus einer Keramikmasse oder aus einer verzunderungsarmen Legierung besteht.11. Burner arrangement according to claim 10, characterized in that the incandescent body consists of a ceramic mass or of a low-scaling alloy.

12. Brenneranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper aus einem elektrisch beheizbaren Glühdraht besteht.12. Burner arrangement according to claim 11, characterized in that the incandescent body consists of an electrically heatable filament.

13. Brenneranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühdraht als Zündwendel (70) gestaltet ist.13. Burner arrangement according to claim 12, characterized in that the filament is designed as an ignition coil (70).

14. Brenneranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper die Form eines Bandes hat.14. Burner arrangement according to claim 10, characterized in that the incandescent body has the shape of a strip.

15. Brenneranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper die Form eines Zylinders oder Kegels hat.15. Burner arrangement according to claim 10, characterized in that the incandescent body has the shape of a cylinder or cone.

16. Brenneranordnung nach Anspruch 10. oder 13 dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper oder die Zündwendel in Form eines Bogensegmentes mit einem öffnungswinkel zwischen 30 und 330° in einem Abstand zwischen 5 und 30 mm von der Stirnseite (51) der Brennkammer entfernt umd die Öffnung der MZK (43) angebracht ist.16. Burner arrangement according to claim 10 or 13, characterized in that the incandescent body or the ignition coil in the form of an arc segment with an opening angle between 30 and 330 ° at a distance between 5 and 30 mm from the end face (51) of the combustion chamber and around the opening the MZK (43) is attached.

17. Brenneranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühkörper in dem zwischen MZK und Flammenfront liegenden, relativ kühlen Bereich angeordnet ist.17. Burner arrangement according to claim 10, characterized in that the incandescent body is arranged in the relatively cool area lying between the MZK and the flame front.

18. Brenneranordnung nach Anspruch 10 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante der MZK abgerundet ist und sich demzufolge ein Flammenkegel mit einem öffnungswinkel zwischen 90 ... 180⁰ ergibt, und daß der Glühkörper an die Stirnwand angeschmiegt bzw. in eine Nut eingepaßt liegt.18. Burner arrangement according to claim 10 or 17, characterized in that the edge of the MZK is rounded and consequently there is a flame cone with an opening angle between 90 ... 180 ⁰ , and that the incandescent body conforms to the end wall or fitted into a groove lies.

19. Brenneranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in das Mantelrohr (63) strömungslenkende Elemente (76) eingebaut sind, die eine aus der Achse gerichtete zirkulierende Umwälzung des brennenden Gemischstromes hervorrufen.19. Burner arrangement according to claim 9, characterized in that in the casing tube (63) flow-directing elements (76) are installed, which cause a circulating out-of-axis circulation of the burning mixture flow.

20. Brenneranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten aus einer konzentrisch zum Mantelrohr liegenden, zylindrischen Leithülse (76) bestehen, die an ihrer im Bereich der MZK liegenden Seite mit peripher verteilten Ansaugöffnungen (79) versehen ist.20. Burner arrangement according to claim 19, characterized in that the internals consist of a concentric to the casing tube, cylindrical guide sleeve (76) which is provided on its side in the MZK side with peripherally distributed suction openings (79).

21. Brenneranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Leithülse in ihrer Achsenrichtung gegenüber der Stirnwand der Brennkammer verstellbar angeordnet ist, wobei mit der Verstellung auch die lichte Weite derAnsaugöffnungen verändert ist.Burner arrangement according to Claim 20, characterized in that the guide sleeve is arranged so as to be adjustable in its axial direction with respect to the end wall of the combustion chamber, the clearance of the suction openings also being changed with the adjustment.

22. Brenneranordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (63) die Leithülse (76) überragt und im Überstandsbereich (80) eine Verengung (81) aufweist.22. Burner arrangement according to claim 20, characterized in that the casing tube (63) projects beyond the guide sleeve (76) and has a constriction (81) in the protruding area (80).

23. Brenneranordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die strömungsleitenden Elemente (76) bzw. die Leithülse (76) aus temperaturfesten Keramik-Fasermaterial gepreßt sind.23. Burner arrangement according to claim 19 or 20, characterized in that the flow-guiding elements (76) or the guide sleeve (76) are pressed from temperature-resistant ceramic fiber material.

24. Brenneranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in das Mantelrohr (63) Perforationen eingelassen sind, die den Wärmestrom vom freien Ende des Mantelrohres zur Stirnwand der Brennkammer herabsetzen.24. Burner arrangement according to claim 9, characterized is characterized in that perforations are embedded in the jacket tube (63), which reduce the heat flow from the free end of the jacket tube to the end wall of the combustion chamber.

25. Brenneranordnung nach Anspruch14, dadurch gekennzeichnet, daß als Perforationen Schlitze (80) verwendet sind, die um die Peripherie herum überlappend angeordnet sind.25. Burner arrangement according to claim 14, characterized in that slots (80) are used as perforations, which are arranged to overlap around the periphery.

26. Brenneranordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (63) aus mehreren, über ein Ringelement aus schwach wärmeleitendem Material verbundenen Ringen besteht.26. Burner arrangement according to claim 24, characterized in that the jacket tube (63) consists of several rings connected by a ring element made of weakly heat-conducting material.

27. Brenneranordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (63) an der Stirnwand mit Befestigungselementen aus schwach wärmeleitendem Material befestigt ist.27. Burner arrangement according to claim 24, characterized in that the casing tube (63) is fastened to the end wall with fastening elements made of weakly heat-conducting material.