EP0585441A1 - Stickoxidarmer brenner. - Google Patents

Stickoxidarmer brenner.

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EP0585441A1
EP0585441A1 EP93906562A EP93906562A EP0585441A1 EP 0585441 A1 EP0585441 A1 EP 0585441A1 EP 93906562 A EP93906562 A EP 93906562A EP 93906562 A EP93906562 A EP 93906562A EP 0585441 A1 EP0585441 A1 EP 0585441A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
recirculation
burner according
tube
burner
slide
Prior art date
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Granted
Application number
EP93906562A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0585441B1 (de
Inventor
Winfried Buschulte
Erich Adis
Manfred Bader
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR filed Critical Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Publication of EP0585441A1 publication Critical patent/EP0585441A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0585441B1 publication Critical patent/EP0585441B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 
    • 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 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/50—Control of recirculation rate

Definitions

  • the invention relates to a burner for generating hot gas with a burner tube, comprising a support tube and a flame tube adjoining it, with a nozzle arranged in the support tube, from which a fuel jet emerges, with an orifice separating a prechamber and a combustion chamber in the burner tube has a central passage penetrated by the fuel jet, with recirculation openings arranged in the flame tube and permitting external recirculation of cooled flue gas, and with an element for suppressing the external recirculation during a starting phase of the burner.
  • Such burners are known from DE-PS 39 06 854.
  • the disadvantage of such burners is that due to the heating of the elements provided for the suppression of the external recirculation during the starting phase, their function is impaired.
  • the invention is therefore based on the object of improving a burner of the generic type in such a way that reliable suppression of the external recirculation is possible during the starting phase.
  • suppression of the external recirculation during the starting phase is to be understood as a suppression of the external recirculation given in warm burners by more than 50%, preferably more than 70% and in special cases by more than 85%.
  • a complete suppression of external recirculation represents an extreme case of the teaching according to the invention.
  • a particularly advantageous variant of the solution according to the invention provides that the element for suppressing the external recirculation is an element which shuts off a recirculation gas flow within the burner tube in a slide-like manner. With such a slide-like element, the recirculation gas flow in the burner tube can be suppressed in a structurally simple manner and thus also reliably.
  • a structurally particularly simple solution provides that the slide-like element is a slide having an annular jacket and movable in the axial direction. This is the structurally simplest and therefore the cheapest to implement.
  • the slide has a sealing surface that is cylindrical with respect to the axis. With this cylindrical sealing surface, the slide can be arranged in a simple manner in the burner tube.
  • a somewhat more complex, but functionally improved solution provides that the slide-like element has an annular sealing surface with respect to the axis, which is in a substantially perpendicular to the axis Level lies.
  • This construction of the sealing surface problems of different heating of the individual parts, which occur with a cylindrical sealing surface, can be avoided, since the sealing surface is perpendicular to the direction of displacement of the slide and thus all different tolerances resulting from the displacement of the slide-like element are compensated.
  • the tightness of a sealing surface arranged in this way is considerably greater and can be achieved with extremely simple means.
  • this solution offers the advantage that an intermediate space, for example between the flame tube and the slide-like element, can be kept sufficiently large, so that there is no risk that the slide-like element and the adjusting mechanism provided for this purpose will differ due to different heating of the Clamp parts.
  • the sealing surface perpendicular to the axis prevents any unburned oil from dripping out of the burner tube, which could lead to pollutant emissions.
  • the slide-like element is part of a cladding tube running inside the support tube.
  • the slide-like element is preferably a collar of the cladding tube protruding beyond the diaphragm in the direction of the combustion chamber.
  • the collar of the cladding tube can be sealingly applied to an annular bead in the flame tube.
  • the collar is preferably provided with an annular flange and the annular bead is also provided with a sealing element or is designed as such.
  • the slide-like element is an end section of the cladding tube which is closed off by the cover.
  • This section can expediently be placed against an annular bead in the flame tube.
  • the cladding tube carries the nozzle assembly, for example over a tripod.
  • a particularly favorable and preferred solution provides that the cladding tube as a whole can be displaced in the axial direction in the burner tube with the nozzle assembly and the diaphragm.
  • the slide-like element is a shielding ring dividing a recirculation space into an inner and an outer recirculation space.
  • the slide-like element is not only there to suppress the recirculation gas flow to the outer recirculation, but at the same time it separates the recirculation space into an inner and an outer recirculation space.
  • the shielding ring can be sealingly applied to the screen to suppress the external recirculation.
  • the shielding ring can be moved from a position at a distance from the diaphragm, in which it allows external recirculation, to a position in sealing contact with the diaphragm.
  • an annular sealing surface lying outside a projection of a mixing tube onto the panel is formed between the diaphragm and the shielding ring, that is to say that the sealing surface lies outside the mixing tube.
  • the mixing tube is not carried by the diaphragm as in the solutions described above, but if the shielding ring carries the mixing tube, so that the movement of the shielding ring simultaneously results in a movement of the mixing tube he follows. In this way, the mixing ratios created by the mixing tube in the mixing space can be changed in a simple manner simultaneously with the movement of the shielding ring.
  • the displaceability of the shielding ring can be implemented in a structurally particularly simple manner if the shielding ring can be displaced through the struts passing through the diaphragm.
  • This solution is particularly advantageous in the context of the present invention, since it also ensures an adjustment mechanism for the shielding ring which lies outside the hot parts of the burner.
  • the actuating mechanism is rather cooled by the cold combustion air flowing into the combustion chamber.
  • the struts In order to be able to keep and guide the struts and thus also the shielding ring carried by them in a simple manner in the axial direction, provision is preferably made for the struts to be displaceable in the axial direction on the nozzle block arranged in a non-displaceable manner in the support tube are led.
  • the nozzle assembly thus simultaneously forms a guide for the alignment of the struts in the support tube.
  • the external recirculation was suppressed by the slide-like element, ie the recirculation gas flow was shut off in the manner of a slide.
  • an alternative and preferred embodiment of the solution according to the invention provides that the element for suppressing the external recirculation suppresses a suction of cooled flue gas via the recirculation openings by opening a fresh air supply.
  • the recirculation gas flow is not switched off in a slide-like manner, but that the intake of cooled flue gas is suppressed by supplying fresh air to the recirculation space by means provided for this purpose, so that the cooled flue gas drawn in when the burner is in the warm operating state is replaced by the supplied fresh air and thus the suction of the cooled flue gas is suppressed as part of the external recirculation.
  • this is achieved in that the element for suppressing the external recirculation opens up a fresh air supply into the recirculation space, ie that fresh air is directly fed into the recirculation space in which a negative pressure is present. so that to a lesser extent cooled flue gas is sucked into the recirculation room.
  • the element for suppressing the recirculation can be used to supply fresh air from the antechamber into the recirculation space.
  • the element for suppressing the external recirculation can be used to produce a fresh air supply into an outer recirculation space which is separated from an inner recirculation space.
  • the recirculation space is thus also advantageously separated, in particular by a shielding element, into an outer and an inner recirculation space, so that the outer recirculation can be selectively and specifically suppressed by fresh air entering this outer recirculation space is feasible.
  • the ventilation openings in the panel can be closed by a closure element.
  • the closure element can be designed in a wide variety of ways, for example as a slide or the like. It is structurally favorable if the closure elements are closure plugs which can be moved in the axial direction.
  • closure elements are arranged in the antechamber, since they are then exposed to the cold fresh air flow and can be cooled by it.
  • closure elements In order to achieve a defined guidance of the closure elements, it is preferably provided that they are displaceably guided in the axial direction on the nozzle block held stationary in the support tube, so that a defined orientation of the closure elements can be achieved in a simple manner.
  • another preferred exemplary embodiment of the solution according to the invention provides that the fresh air supply takes place in the vicinity of the recirculation opening. This can be realized in a constructively advantageous manner if the fresh air supply can be produced in an annular space following the recirculation opening.
  • the fresh air supply can be controlled by a closure element arranged in the prechamber.
  • the supply of fresh air can be implemented in a structurally advantageous manner if the closure element can be used to release or close fresh air from the antechamber leading to the intermediate space.
  • a solution is particularly simple in which the ventilation openings can be closed with a sealing surface that is cylindrical with respect to the axis.
  • the extent to which the suppression is maintained during the starting phase was not discussed.
  • the burner has an internal recirculation, since optimal combustion values can be achieved with the internal recirculation.
  • an embodiment of the solution according to the invention has proven to be optimal, in which a stationary alignment of the nozzles, orifice and mixing tube in combination with predetermined internal and external recirculations is defined, so that no misalignment of the burner properties is possible and only in the starting phase the suppression of the external recirculation according to the invention and the subsequent release in the warm operating state is possible.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a burner according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a second exemplary embodiment of a burner according to the invention
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a third exemplary embodiment of a burner according to the invention
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a fourth exemplary embodiment of a burner according to the invention
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through a fifth exemplary embodiment of a burner according to the invention.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through a sixth exemplary embodiment of a burner according to the invention.
  • the invention relates to a wide variety of oil or gas burners and is discussed below using the example of a so-called blue burner, ie a burner in which oil is completely burned with a blue flame.
  • the invention is not limited to such blue burners.
  • the effects according to the invention can also be achieved with preheating burners and yellow burners.
  • a first exemplary embodiment of a burner according to the invention shown in FIG. 1, comprises a burner tube, designated as a whole by 10, which has a support tube 12 which is mounted on a burner frame, not shown in the drawing.
  • This support tube 12 carries a flame tube 14 also encompassed by the burner tube 10, the support tube 12 and the flame tube 14 being connected to one another, for example, by a fold.
  • a prechamber designated as a whole by 16 is arranged in the support tube 12 and extends as far as a diaphragm 18, which forms a partition between the prechamber 16 and a combustion chamber 20, which is essentially arranged in the flame tube 14.
  • the aperture 18 is held centered in the support tube 12 and arranged at the transition from the support tube 12 into the flame tube 14, the aperture 18 with an outer ring flange 22 being supported on the one hand on an inside 17 of the support tube 12 and on the other hand facing the flame tube 14 Bears against an insulating ring 24, which ensures thermal insulation of the insulation against false air between the flame tube 14 and the ring flange 22.
  • a nozzle assembly designated as a whole by 26, with a nozzle 28, this nozzle 28 preferably being aligned coaxially with a central axis 30 of the burner tube 10.
  • the nozzle 28 has an outlet 32 which is arranged in the direction of the central axis 30 at a short distance upstream of a surface 34 of the orifice 18 facing the prechamber 16.
  • a fuel jet 36 emerges from this outlet 32, which passes through a central passage 38 of the orifice 18 and spreads in the combustion chamber 20 within the flame tube 14 downstream of the orifice 18.
  • the nozzle assembly 26 is preferably still held with a base 38 on the screen 18 and this is preferably guided in the support tube 12.
  • mixing tube is adjacent to the aperture 18, which is provided in connection with the aperture 18 with peripheral apertures 42, through which recirculation of flue gas of 'an inside of the flame tube 14 and outside of the mixing tube 40 recirculation space 44 into a mixing space 46 located inside the mixing tube 40, which is also penetrated by the fuel jet 36.
  • Combustion air is also fed to the mixing chamber 46 from the pre-chamber 16 via openings 48 in the aperture 18 which are arranged around the passage 38 and which are preferably molded on their side facing the pre-chamber 16 and thus to reduce the noise of the burner contribute.
  • recirculation space 44 While the burner according to the invention is running, on the one hand there is an internal recirculation 50 which starts from an end 52 of the mixing tube facing away from the orifice 18 and flows back to the circumferential openings 42 as well as an external recirculation 54 in which cooled flue gases rise in the boiler space flow around the outside of the flame tube 14 and pass through recirculation openings 56, which are preferably arranged in the periphery thereof near the end of the flame tube 14 facing the support tube.
  • This external recirculation 54 enables the combustion temperature to be reduced and thus the nitrogen oxide content of the burner to be reduced.
  • a slide 62 which bears against the inside 58 of the cylinder tube with a cylindrical outside 60 is arranged in the interior of the flame tube 14 and is designed as a cylindrical ring and can thus be displaced in the direction of the central axis 30 within the flame tube 14 that either the recirculation openings 56 are closed or released.
  • the ring-shaped slide 62 is only guided through its outer side 60 on the inner side 58 of the flame tube and to Closing the recirculation openings is displaced in the direction of the diaphragm 18, so that its jacket 64 stands on the inside 58 of the flame tube 14 in front of the recirculation openings 56 and closes them.
  • the slide 62 is displaced away from the diaphragm 18, so that the jacket 64 releases the recirculation openings.
  • a linkage 66 is provided as the control means for actuating the slide 62, which is passed through an opening 68 of the diaphragm 18 and is guided inside the support tube 12 through the prechamber 16, in particular an area of the prechamber 16 cooled by the combustion air flowing to the combustion chamber 20 and runs to an actuator 70 which is, for example, a hydraulic or pneumatic cylinder or another linear displacement unit.
  • the slide 62 with its jacket 64 can thus be moved in front of the recirculation openings 56 and thus suppresses the external recirculation 54 into the mixing space 46, so that the burner burns stably in the start phase.
  • the slide 62 is displaced in the direction away from the diaphragm 18 via the actuating member 70 and the linkage 66, namely until the jacket 64 clears the recirculation openings 56.
  • the burner burns again with external recirculation and thus reduced nitrogen oxide content.
  • FIG. 2 is provided with the same reference numerals insofar as it has parts identical to the first exemplary embodiment, so that reference is made in full to the statements relating to the first exemplary embodiment.
  • the diaphragm 18 is held on a cladding tube 72 which runs coaxially to the supporting tube 12 within the latter.
  • the cladding tube 72 has a front section 74 which is closed on the jacket side and which, on the one hand, supports the panel 18, but extends beyond it and forms a collar 76a which projects beyond the panel 18 in the direction of the combustion chamber 20 and on its front side, the panel 18 facing away from an annular flange 78 is formed to catch dripping oil during the starting process and then to evaporate there.
  • the screen 18 carries the mixing tube 40, which is also designed identically to the first exemplary embodiment.
  • the recirculation openings 56 are provided in direct connection to the support tube 12 in the flame tube 14.
  • the collar 76a extends from the diaphragm 18 into the combustion chamber 20 to such an extent that the outer surface 80 thereof can be positioned within the flame tube 14 in front of the recirculation openings 56.
  • the flame tube 14 is provided with an annular bead 76b projecting on the inside 58 thereof, in which a sealing ring 84 is inserted on the side facing the panel 18, the annular bead 76b with the sealing ring 84 on a side opposite the panel the recirculation openings 56 is arranged.
  • the sealing ring 84 has such a radius that the ring flange 78 of the collar 76a can be placed against it and thus a sealing surface lying in a plane 86 perpendicular to the central axis 30 is created between the sealing ring 84 and the ring flange 78, which is also on the faceplate 18 opposite side of the recirculation openings 56.
  • the outer recirculation 54 can thus be completely suppressed by applying the ring flange 78 to the sealing ring 84. According to the invention, however, it is also sufficient to suppress the outer recirculation 54 by not providing a complete seal between the collar 76a and the annular bead 76b, so that the sealing ring 84 is also not absolutely necessary.
  • the annular flange 78 lifts off the sealing ring 84 and can be retracted to the extent that the annular flange 78 on the side of the orifice 18 facing the orifice Recirculation openings 56 and thus the recirculation openings 56 again allow the external recirculation 54 into the recirculation space 44 " .
  • the outer surface 80 preferably lies neither on the inner side 58 of the flame tube 14 nor on an inner side of the support tube 12, but runs at a distance from these. Sealing against an inner side 17 of the support tube 12 takes place by means of an annular seal 90 lying between this and the outer surface 80, which is preferably fastened on the closed section 74 of the cladding tube 72.
  • a seal is thus made once in the plane 86 between the ring flange 78 and the sealing ring 84 and once between the outer surface 80 and the inside 88 of the support tube 12 by means of the ring seal 90.
  • the cladding tube 72 also extends further into the pre-chamber 16, but is perforated in this area through a large number of openings 92, so that the combustion air flowing into the combustion chamber 20 can pass through the cladding tube.
  • the nozzle assembly 26 is arranged, which is supported on the cladding tube 72 via holding arms 94 forming a tripod.
  • the actuating member 70 is arranged on a side opposite the orifice 18 on the burner frame 94, which is, for example, a hydraulic cylinder which can be actuated by the pressure of the oil supplied to the nozzle 28, this pressure using a valve 98 for the hydraulic cylinder 70 can be switched on or off.
  • a piston rod 100a of the hydraulic cylinder 70 engages the nozzle assembly 26 via a holder 100b and displaces it with the cladding tube 72 in the direction of the central axis 30 either in the direction of the combustion chamber 20 or in the opposite direction, preferably a spring 104 is provided, which acts on the nozzle assembly 26 in the direction of the combustion chamber 20, so that, without the action of the actuating element 70, the cladding tube 72 is also displaced in the direction of the combustion chamber and rests with its ring flange 78 on the sealing ring 84 within the flame tube.
  • the nozzle stock is pulled back in the direction away from the combustion chamber 20 and thus also the already described opening of the recirculation openings 56 after the starting phase.
  • the advantage of the second exemplary embodiment can be seen in the fact that firstly there is a seal within the flame tube 14 and secondly by a movement in the direction of the central axis 30, so that the plane 86 in which the seal takes place is perpendicular to the central axis 30 stands.
  • the recirculation openings 56 can be dimensioned such that their slot width is smaller, and on the other hand their circumferential extent is larger, so that the cooled flue gases are distributed more evenly from the external recirculation 54 and, moreover, only a small adjustment path for the displacement of the cladding tube 72 to suppress the external recirculation 54 is required.
  • all the elements for suppressing recirculation that is to say the collar 76a with the annular flange 78 and the annular bead 76b with the sealing ring 84, and also the ring seal 90 are located within the combustion chamber 10, and in the same way the control means 100a, 100b are for the actuation of the elements 76 for suppressing the external recirculation 54 is arranged inside the burner tube 10, specifically in the support tube 12, in particular in an area which is flowed through by cold combustion air for the combustion chamber 20.
  • a third exemplary embodiment shown in FIG. 3 is constructed similarly to the second exemplary embodiment.
  • the third exemplary embodiment differs from the second exemplary embodiment in that the cladding tube 72 is not provided with a collar 76a, but extends to the level of an end face of the diaphragm 18, but not beyond it.
  • An end section 76a 'of the cladding tube 72 takes over the function of the collar 76a and, together with the cladding tube 72, is so far in the direction of the combustion chamber displaceable so that it can be positioned with its front surface 80 ′ within the flame tube 14 in front of the recirculation openings 76 in order to suppress the external recirculation 54.
  • the flame tube is provided, in the same way as in the second embodiment, with the annular bead 76b projecting on the inside 58, which, however, does not have a sealing ring 84 but only an end-side contact surface 83 facing the end face 90 of the diaphragm, which is arranged downstream of the recirculation openings 56.
  • the contact surface 83 has such a radial extent that the end section 76a 'of the cladding tube 72 can be placed against it, in particular with the end face 19 of the diaphragm 18, so that an im between the end contact surface 83 and the end face 90 substantially tight seal can be reached with a sealing surface lying in plane 86 perpendicular to the central axis 30, the plane 86 being downstream of the recirculation openings 56 and additionally the ring seal 90 also ensuring a seal between the cladding tube 72 and the support tube 12 .
  • Suppression of the external recirculation 54 is sufficient in the third exemplary embodiment for the starting phase of the burner when the recirculation is suppressed substantially, that is to say more than 50% or in particular more than 70%, so that it is sufficient if the end section 76a 'with the end face 90 in is a small distance from the end face 83, which can be of the order of one millimeter.
  • the remaining gap still allows a small amount of recirculation, but does not lead to the disturbances in the starting phase mentioned at the beginning.
  • the hydraulic cylinder 70 initially displaces the cladding tube 72 with the end section 76a ′ in the direction of the annular bead 76b in the start phase in such a way that the external recirculation is suppressed, but then after the Starting the burner moves the end section 76a 'away from the ring bead 76b successively in several steps after defined periods of time, thus increasingly suppressing the suppression of the external recirculation 54 until the complete recirculation has ended after the start phase 54 is permitted through the recirculation openings 56.
  • Such actuation of the hydraulic cylinder 70 is preferably carried out by applying pressure to the hydraulic cylinder with the pressure of the fuel supplied to the nozzle 28 by means of the valve 98.
  • the burner tube 10 is likewise formed from the support tube 12 and the flame tube 14 and, in addition, the diaphragm 18 is held stationary in the center of the support tube 12, the ring flange 22 of which extends to the inside 17 of the support tube 12.
  • the aperture 18 rests with the annular flange 22 on the insulating ring 24 and is thus thermally insulated against false air from the flame tube 14 and the support tube 12 by this insulating ring 24.
  • the recirculation openings 56 are arranged in the flame tube 14.
  • the nozzle assembly 26 is connected to the cover 18 via the base 38.
  • the orifice 18 does not support the mixing tube 40, but the mixing tube 40 is in turn held by a shielding ring 110 which, starting from an end face 112 of the mixing tube 40 facing the orifice 18, extends in a radial direction ⁇ direction extends outward to the inside 58 of the flame tube, and forms an annular space 114 between itself and the inside 58, in which the recirculation openings 56 open regardless of the position of the shielding ring 110. Furthermore, the shielding ring 110 forms a surface 116 facing the orifice 18, which runs parallel to a surface 118 of the orifice 18 facing the combustion chamber 20.
  • surface 118 and surface 116 are perpendicular to plane 86 ' to the central axis 30.
  • the shielding ring 110 also closes with its outer edge 120 essentially tightly with the inside 58 and thus always separates the recirculation space 44, specifically into a recirculation space 44a, into which the inner recirculation 50 leads, and a recirculation space 44b, in which the outer recirculation 54 leads through the recirculation openings 56.
  • the outer recirculation space 54 thus feeds cooled flue gas to the mixing tube 40 via its end face 112 facing the orifice 18, while the inner recirculation space feeds hot flue gas to the mixing tube 40 via the peripheral openings 42.
  • the shielding ring 110 can now be displaced such that its surface 116 abuts the surface 118 of the screen 18 and thus separates the outer recirculation space 44b from the mixing space 46, so that the outer recirculation 54 is suppressed.
  • the shielding ring 110 can be displaced in the direction of the combustion chamber 20 so that a channel leading from the annular space 114 into the mixing space 46 is formed between the surface 118 and the surface 116 of the shielding ring 110, so that the external recirculation 54 can take place .
  • a linkage 122 is provided, each of which has openings 120 in the diaphragm struts 122a which start from a guide ring 122b guided on the nozzle assembly 26.
  • This guide ring is in turn connected to the actuator 70 via a linkage 122c.
  • the guide ring 122b which is slidably mounted on a cylinder surface 128 of the nozzle assembly 26, results in the surface 116 being guided parallel to the surface 118.
  • a shielding ring 110 is arranged in the fourth exemplary embodiment, but is fixed with the surface 116 at a constant distance from the surface 118 of the screen 18.
  • the shielding ring 110 thus separates the outer recirculation 54 from the inner recirculation 50 through the recirculation openings 56.
  • the shielding ring 110 thus acts as a separation between the outer recirculation 54 and the inner recirculation 50, but cannot be displaced in order to prevent the outer recirculation 54.
  • ventilation openings 130a are provided lying radially on the outside, which are located radially outside of a projection of the mixing tube 40 onto the orifice 18 with respect to the axis 30.
  • Ventilation openings 130a can be closed with closure elements 130b, the closure elements 130b in the simplest case being closure plugs which can be inserted into the ventilation openings 130a parallel to the direction of the axis 30 in order to close them.
  • closure plugs sit on pins 132a, which in turn are guided on a cylinder surface 134 with a guide ring 132b on the nozzle assembly 26 in the direction of the axis 30.
  • the guide ring 132b is in turn displaceable by a linkage 132c which is connected to the actuator 70.
  • the ventilation opening 130a and the sealing plugs 130b are thus largely immune to the high temperatures in the shielding ring 110 shielded the combustion chamber 20, so that in the area of the same, in particular when the ventilation openings 130a are closed by means of the sealing plugs 130b, no problems arise due to uneven heating.
  • the ventilation openings 130a are opened so that the external recirculation 54 is suppressed. Thereafter, the ventilation openings 130a are closed by means of the sealing plugs 130b by moving the linkage 132c with the guide ring 132b and the pins 132a in the direction of the diaphragm 18, so that the usual negative pressure builds up in the outer recirculation space 44b which is used to insert the outer ones Recirculation 54 through the recirculation openings 56 is required.
  • inflow openings 148 are provided in the flame tube 14, but these are not the actual recirculation openings.
  • the inflow openings 148 are overlapped on the outside of the flame tube 14 by a sleeve 140 of the burner tube 10 which, in relation to the axis 30, is at a radial distance from an outer wall 142 of the flame tube and one Outer wall 144 of the support tube runs.
  • the sleeve 140 extends over the inflow openings 148 in the direction of a downstream end of the flame tube 14 and ends with the recirculation opening 56 for the cooled flue gas used for external recirculation 54 from the boiler room, so that during the warm operating state and outside In the starting phase of this flue gas, it first flows through the recirculation opening 56 into a space 150 between the sleeve 140 and the outside 142 of the flame tube 14 and from this space 150 through the inflow openings 148 into the recirculation space 44.
  • the sleeve 140 also extends over a front section 152 of the support tube 12 and overlaps ventilation openings 154a which connect the intermediate space 150 with the antechamber 16.
  • the sleeve 140 abuts the ventilation openings 154a on the outside 144 of the support tube 12 with a flange 156 and is preferably held by this flange 156 from the support tube 12, so that the intermediate space 150 is only accessible from the boiler space via the recirculation opening 56 is.
  • the ventilation openings 154a can be closed by a slide 154b which is arranged in the interior of the support tube 12 and is guided with an outer surface 158 on the inside 17 of the support tube 12.
  • This slide 154b comprises an annular casing 160 which supports the outer surface 158 and in which two grooves 162 are machined at a distance from one another in the direction of the axis 30 are in which the sealing rings 164 are located.
  • the sealing rings are at such a distance that when the outside 158 of the slide 154b stands in front of the ventilation openings 154a and closes them, on both sides of the ventilation openings 154a for a seal between the slide 154b and the inside 17 of the support tube 12 worries.
  • the slide 154b is moved in the direction away from the orifice 18 so that it opens the ventilation openings 154a, fresh air can flow in through the ventilation openings 154a from the antechamber 16 into the intermediate space 150 and therefore suppresses the inflow of cold flue gases via the recirculation opening 56 , so that cold flue gases no longer flow into the recirculation space 44 through the inflow openings 148, but essentially fresh air.
  • the external recirculation 54 is thus suppressed during the start-up phase of the burner and the mixing space 46 is additionally supplied with oxygen-rich fresh air via the peripheral openings 42.
  • a linkage 166 is guided through the antechamber 16 and is connected to the actuating member 70.

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Description

B E S C H R E I B U N G
Stickoxidarmer Brenner
Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Heißgaserzeugung mit einem Brennerrohr, umfassend ein Stützrohr und ein sich daran anschließendes Flammrohr, mit einer im Stütz- röhr angeordneten Düse, aus welcher ein Brennstoffstrahl austritt, mit einer im Brennerrohr eine Vorkammer und eine Brennkammer voneinander trennenden Blende, welche einen vom Brennstoffstrahl durchsetzten zentralen Durchlaß auf¬ weist, mit im Flammrohr angeordneten und eine äußere Re¬ zirkulation von ausgekühltem Rauchgas zulassenden Rezirku- lationsöffnungen, und mit einem Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation während einer Startphase des Brenners.
Eine Unterdrückung der äußeren Rezirkulation ist erforder¬ lich, weil während des Startvorgangs für die Erwärmung der äußeren Rezirkulationsgase dem Vergasungsvorgang des Brennstoffes und der Flamme zu viel Wärme entzogen wird, so daß ein Abreißen oder Erlöschen der Flamme eintritt.
Derartige Brenner sind aus der DE-PS 39 06 854 bekannt. Der Nachteil derartiger Brenner besteht darin, daß auf¬ grund der Erwärmung der für die Unterdrückung der äußeren Rezirkulation während der Startphase vorgesehenen Elemente deren Funktion beeinträchtigt ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß während der Startphase eine zuverlässige Unterdrückung der äußeren Rezirkulation möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Brenner der eingangs be¬ schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation inner¬ halb des Brennerrohrs angeordnet und über ein durch ein Inneres des Stützrohrs geführtes Ansteuermittel ansteuer¬ bar ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß mit dieser das Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation innerhalb des Brennerrohrs ange¬ ordnet ist und daher bereits geringeren Temperaturen aus¬ gesetzt ist, und daß außerdem durch die Führung der An¬ steuermittel durch das Stützrohr diese der in den Brenn¬ raum strömenden gekühlten Verbrennungsluft ausgesetzt sind und somit ebenfalls von hohen Temperaturen abgeschirmt sind, so daß insgesamt bei der erfindungsgemäßen Lösung die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme vermieden werden.
Unter dem Begriff Unterdrückung der äußeren Rezirkulation während der Startphase ist dabei eine Unterdrückung der bei warmen Brenner gegebenen äußeren Rezirkulation um mehr als 50%, vorzugsweise mehr als 70% und in besonderen Fällen von mehr als 85% zu verstehen. Eine vollständige Unterdrückung der äußeren Rezirkulation stellt einen Extremfall der erfindungsgemäßen Lehre dar. Eine besonders vorteilhafte Variante der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß das Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation ein einen Rezirkulationsgasstrom innerhalb des Brennerrohrs schieberähnlich abstellendes Element ist. Mit einem derartigen schieberähnlichen Ele¬ ment läßt sich in konstruktiv einfacher Weise und damit auch zuverlässig der Rezirkulationsgasstrom im Brennerrohr unterdrücke .
Eine konstruktiv besonders einfache Lösung sieht dabei vor, daß das schieberähnliche Element ein einen ringför¬ migen Mantel aufweisender und in axialer Richtung beweg¬ licher Schieber ist. Dies ist die konstruktiv einfachste und somit am kostengünstigsten zu realisierende Lösung.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Schieber eine bezüglich der Achse zylindrische Dichtfläche aufweist. Mit dieser zylindrischen Dichtfläche läßt sich der Schieber in einfacher Weise in dem Brennerrohr anordnen.
Aus konstruktiven Gründen ist es weiterhin günstig, wenn der Schieber an einer Innenseite des Flammrohrs geführt ist, so daß jegliche zusätzlichen Maßnahmen für die Füh¬ rung des Schiebers entfallen können.
Die vorstehend beschriebene Lösung ist eine der konstruk¬ tiv einfachsten und somit billigsten Lösungen. Eine etwas aufwendigere, aber von der Funktion her verbesserte Lösung sieht vor, daß das schieberähnliche Element eine bezüglich der Achse ringförmige Dichtfläche aufweist, welche in einer zu der Achse im wesentlichen senkrecht stehenden Ebene liegt. Mit dieser Konstruktion der Dichtfläche lassen sich Probleme unterschiedlicher Erwärmung der einzelnen Teile, die bei einer zylindrischen Dichtfläche auftreten, vermeiden, da die Dichtfläche senkrecht zur Verschieberichtung des Schiebers steht und somit sämtliche sich unterschiedlich ergebenden Toleranzen durch die Ver¬ schiebung des schieberähnlichen Elements ausgeglichen werden. Damit ist insbesondere die Dichtigkeit bei einer derart angeordneten Dichtfläche wesentlich größer und mit äußerst einfachen Mitteln zu erreichen.
Ferner ist es besonders vorteilhaft bei dieser Lösung, daß der Verschiebeweg des schieberähnlichen Elements relativ klein gehalten wird.
Außerdem bietet diese Lösung den Vorteil, daß ein Zwi¬ schenraum beispielsweise zwischen dem Flammrohr und dem Schieberähnlichen Element hinreichend groß gehalten werden kann, so daß keine Gefahr besteht, daß sich das schieber¬ ähnliche Element und der hierzu vorgesehene Stellmechanis¬ mus aufgrund unterschiedlicher Erwärmung der Teile ver¬ klemmen.
Außerdem verhindert die senkrecht zur Achse stehende Dichtfläche ein Abtropfen von eventuell unverbranntem Öl aus dem Brennerrohr heraus, was zu Schadstoffemissionen führen könnte.
Eine besonders vorteilhafte konstruktive Lösung sieht vor, daß das schieberähnliche Element Teil eines innerhalb des Stützrohrs verlaufenden Hüllrohrs ist. Vorzugsweise ist dabei das schieberähnliche Element ein über die Blende in Richtung der Brennkammer vorstehender Kragen des Hüllrohrs.
Um ein in der senkrecht auf der Achse stehenden Ebene eine gute Abdichtung zu erreichen, ist vorgesehen, daß der Kragen des Hüllrohrs gegen einen Ringwulst im Flammrohr dichtend anlegbar ist. Vorzugsweise sind dabei der Kragen mit einem Ringflansch und der Ringwulst noch mit einem Dichtelement versehen oder als solches ausgebildet.
Hinsichtlich der Anordnung der Blende wurden in diesem Zusammenhang keine näheren Angaben gemacht. So ist es besonders vorteilhaft, wenn das Hüllrohr die Blende trägt.
Alternativ zum Vorsehen eines Kragens sieht eine weitere Lösung vor, daß das schieberähnliche Element ein stirn¬ seitiger von der Blende abgeschlossener Abschnitt des Hüllrohrs ist.
Dieser Abschnitt ist zweckmäßigerweise gegen einen Ring¬ wulst im Flammrohr anlegbar.
Weiterhin ist es bei dieser Lösung günstig, wenn das Hüll¬ rohr den Düsenstock, beispielsweise über ein Dreibein, trägt.
Eine besonders günstige und bevorzugte Lösung sieht vor, daß das Hüllrohr als Ganzes mit dem Düsenstock und der Blende in axialer Richtung im Brennerrohr verschiebbar ist. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsge¬ mäßen Lösung sieht vor, daß das schieberähnliche Element ein einen Rezirkulationsraum in einen inneren und einen äußeren Rezirkulationsraum aufteilender Abschirmring ist.
In diesem Fall ist das schieberähnliche Element somit nicht nur dazu da, den Rezirkulationsgasstrom zu der äußeren Rezirkulation zu unterdrücken, sondern nimmt gleichzeitig eine Trennung des Rezirkulationsraums in einen inneren und einen äußeren Rezirkulationsraum vor.
In diesem Fall läßt sich ein Abstellen des Rezirkulations- gasstroms dann besonders einfach erreichen, wenn der Ab¬ schirmring zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation dichtend an der Blende anlegbar ist. Das heißt, daß der Abschirmring von einer im Abstand von der Blende stehenden Position, in welcher er die äußere Rezirkulation zuläßt, in eine an der Blende dichtend anliegende Position beweg¬ bar ist.
Damit sind in dem Abschirmring zwei vorteilhafte Funktio¬ nen vereinigt, so daß bei konstruktiv einfacher Lösung eine erhebliche Verbesserung der Funktion des Brenners erreichbar ist.
Günstig ist es dabei, wenn zwischen der Blende und dem Abschirmring eine außerhalb einer Projektion eines Misch¬ rohrs auf die Blende liegende ringförmige Dichtfläche ge¬ bildet ist, d. h. , daß die Dichtfläche außerhalb des Mischrohrs liegt. In diesem Fall ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Mischrohr nicht wie bei den vorstehend beschriebenen Lö¬ sungen von der Blende getragen ist, sondern wenn der Ab¬ schirmring das Mischrohr trägt, so daß mit der Bewegung des Abschirmrings gleichzeitig eine Bewegung des Misch¬ rohrs erfolgt. Damit lassen sich in einfacher Weise auch die vom Mischrohr geschaffenen Mischungsverhältnisse im Mischraum gleichzeitig mit der Bewegung des Abschirmrings verändern.
Die Verschiebbarkeit des Abschirmrings läßt sich konstruk¬ tiv besonders einfach dann realisieren, wenn der Abschirm¬ ring durch die Blende durchsetzende Streben verschiebbar ist. Diese Lösung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft, da sie ebenfalls einen Verstell¬ mechanismus für den Abschirmring sicherstellt, welcher außerhalb der heißen Teile des Brenners liegt. Der Stell¬ mechanismus wird vielmehr durch die in den Brennraum ein¬ strömende kalte Verbrennungsluft gekühlt.
Um die Streben und somit auch den von diesen getragenen Abschirmring in einfacher Weise in axialer Richtung ausge¬ richtet halten und führen zu können, ist vorzugsweise vor¬ gesehen, daß die Streben in axialer Richtung an dem unver- schieblich im Stützrohr angeordneten Düsenstock verschieb- lich geführt sind. Der Düsenstock bildet somit gleichzei¬ tig eine Führung für die Ausrichtung der Streben in dem Stützrohr. Im Rahmen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbei- spiele wurde die äußere Rezirkulation durch das schieber¬ ähnliche Element unterdrückt, d. h. der Rezirkulationsgas¬ strom wurde in der Art eines Schiebers abgestellt.
Eine Alternative und bevorzugte Ausführung der erfindungs¬ gemäßen Lösung sieht im Gegensatz zu den vorstehend be¬ schriebenen Ausführungsbeispielen vor, daß das Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation ein Ansaugen von abgekühltem Rauchgas über die Rezirkulationsöffnungen durch Eröffnung einer Frischluftzufuhr unterdrückt. Das heißt, daß kein schieberähnliches Abstellen des Rezirku- lationsgasstroms erfolgt, sondern daß das Ansaugen von abgekühltem Rauchgas dadurch unterdrückt wird, daß eine Frischluf zufuhr über hierzu vorgesehene Mittel in den Rezirkulationsraum erfolgt, so daß das im warmen Betriebs¬ zustand des Brenners angesaugte abgekühlte Rauchgas durch die zugeführte Frischluft ersetzt wird und somit das An¬ saugen des abgekühlten Rauchgases im Rahmen der äußeren Rezirkulation unterdrückt wird.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist dies da¬ durch realisiert, daß das Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation eine Frischluftzufuhr in den Rezir¬ kulationsraum eröffnet, d. h. , daß in den Rezirkulations¬ raum, in welchem ein Unterdruck vorliegt, direkt Frisch¬ luft zugeführt wird, so daß in geringerem Maße abgekühltes Rauchgas in den Rezirkulationsraum eingesaugt wird. Besonders zweckmäßig läßt sich dies dadurch realisieren, daß mit dem Element zur Unterdrückung der Rezirkulation eine Frischluftzufuhr von der Vorkammer in den Rezirkula¬ tionsraum herstellbar ist. Mit dieser Lösung wird die Frischluftzufuhr sehr einfach realisiert, da bereits in der der Brennkammer benachbarten Vorkammer Frischluft zur Verfügung steht.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß mit dem Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation eine Frischluftzu¬ fuhr in einen äußeren Rezirkulationsraum herstellbar ist, welcher von einem inneren Rezirkulationsraum getrennt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls somit in vor¬ teilhafter Weise, insbesondere durch ein Abschirmelement der Rezirkulationsraum in einen äußeren und einen inneren Rezirkulationsraum getrennt, so daß sich die äußere Rezir¬ kulation selektiv und gezielt dadurch unterdrücken läßt, daß Frischluft in diesen äußeren Rezirkulationsraum ein¬ führbar ist.
Konstruktiv besonders einfach läßt sich dies dadurch rea¬ lisieren, wenn das die Frischluftzufuhr in den Rezirkula¬ tionsraum eröffnende Element radial außenliegend von Öff¬ nungen für die Zufuhr von Verbrennungsluft aus der Vorkam¬ mer angeordnet ist. Das heißt, daß in der Blende zusätz¬ lich zu den Öffnungen für die Zufuhr von Verbrennungsluft während aller Betriebszustände des Brenners noch eine zu¬ sätzliche Möglichkeit zur Herstellung einer Frischluftzu¬ fuhr während der Startphase vorgesehen ist. Die Frischluftzufuhr aus der Vorkammer läßt sich besonders einfach dadurch realisieren, wenn diese über Belüftungs¬ öffnungen in der Blende erfolgt.
Um diese Frischluftzufuhr nach der Startphase wieder unterdrücken zu können, ist vorgesehen, daß die Belüf¬ tungsöffnungen in der Blende durch ein Verschlußelement verschließbar sind. Das Verschlußelement kann in unter¬ schiedlichster Art und Weise ausgebildet sein, beispiels¬ weise als Schieber oder ähnliches. Konstruktiv günstig ist es, wenn die Verschlußelemente in axialer Richtung beweg¬ bare Verschlußstopfen sind.
Um den Einfluß unterschiedlicher Erwärmung möglichst gering zu halten, ist ferner vorgesehen, daß die Ver¬ schlußelemente in der Vorkammer angeordnet sind, da sie dann dem kalten Frischluftstrom ausgesetzt und von diesem kühlbar sind.
Um eine definierte Führung der Verschlußelemente zu er¬ reichen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß diese an dem stationär in dem Stützrohr gehaltenen Düsenstock in axialer Richtung verschieblich geführt sind, so daß in einfacher Weise eine definierte Ausrichtung der Verschlu߬ elemente erreichbar ist.
Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Frischluftzu¬ fuhr direkt in den Rezirkulationsraum sieht ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lö¬ sung vor, daß die Frischluftzufuhr in der Nähe der Rezir- kulationsöffnung erfolgt. Dies läßt sich konstruktiv vorteilhaft dann realisieren, wenn die Frischluftzufuhr in einen auf die Rezirkulations- öffnung folgenden ringförmigen Zwischenraum herstellbar ist.
Vorzugsweise ist hierzu vorgesehen, daß die Frischluftzu¬ fuhr durch ein in der Vorkammer angeordnetes Verschlußele¬ ment steuerbar ist. Konstruktiv günstig läßt sich die Frischluftzufuhr dann realisieren, wenn mit dem Verschluß- element eine Frischluft aus der Vorkammer dem Zwischenraum zuführende Belüftungsöffnung freigebbar oder verschließbar ist.
Besonders einfach ist eine Lösung, bei welcher mit dem Verschlußelement die Belüftungsöffnungen mit einer bezüg¬ lich der Achse zylindrischen Dichtfläche verschließbar sind.
Von der Funktion her hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Verschlußelement an einer Innenseite des Stützrohrs geführt ist, da diese Lösung eine weitere Führung des Verschlußelement erübrigt und außerdem eine zuverlässige Funktion gewährleistet, da das Stützrohr keinen hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
Im Zusammenhang mit der Erläuterung der bisherigen Ausfüh¬ rungsbeispiele wurde nicht darauf eingegangen in welchem Maß die Unterdrückung während der Startphase aufrecht er¬ halten wird. Im einfachsten Fall wäre es denkbar, nach der Startphase die Unterdrückung der äußeren Rezirkulation in einem Zug aufzuheben. Noch vorteilhafter ist es jedoch, nach der Startphase oder bereits gegen Ende derselben die Unter¬ drückung der äußeren Rezirkulation sukzessive zu redu¬ zieren. Dies kann im einfachsten Fall durch eine stufen¬ weise Reduktion, beispielsweise nach Ablauf definierter Zeiträume erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn die Reduktion der Unterdrückung kontinuierlich er¬ folgt, um einen kontinuierlichen Übergang zu dem warmen Betriebszustand ohne Unterdrückung der äußeren Rezirkula¬ tion zu gewährleisten.
Darüber hinaus ist es bei der vorliegenden Erfindung be¬ sonders vorteilhaft, wenn der Brenner eine innere Rezir¬ kulation aufweist, da mit der inneren Rezirkulation opti¬ male Verbrennungswerte erreichbar sind.
Darüber hinaus hat sich "auch, insbesondere um eine Erwär¬ mung des Düsenstocks mit der Düse auf hohe Temperaturen zu verhindern, die Lösung erwiesen, daß im warmen Betriebszu¬ stand nach der Startphase die äußere Rezirkulation in einen stromabwärts der Düse liegenden Innenraum des Bren¬ ners durch die Rezirkulationsöffnungen eintritt, so daß die äußere Rezirkulation weder den Düsenstock noch die Düse passiert und diese unzweckmäßigerweise aufheizt.
Hinsichtlich der Wartungsfreundlichkeit hat sich eine Aus¬ führungsform der erfindungsgemäßen Lösung als optimal er¬ wiesen, bei welcher eine stationäre Ausrichtung von Düsen, Blende und Mischrohr in Kombination mit vorgegebenen inneren und äußeren Rezirkulationen festge¬ legt ist, so daß keinerlei Dejustage der Brennereigen¬ schaften möglich ist und lediglich noch in der Startphase die erfindungsgemäße Unterdrückung der äußeren Rezirkula¬ tion und die spätere Freigabe im warmen Betriebszustand möglich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nach¬ folgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstel¬ lung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs¬ beispiel eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 2. einen Längsschnitt durch ein zweites Ausfüh¬ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausfüh¬ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausfüh¬ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausfüh¬ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners und
Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein sechstes Ausfüh¬ rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners. Die Erfindung bezieht sich auf die unterschiedlichsten Öl- oder Gasbrenner und wird nachfolgend am Beispiel eines sogenannten Blaubrenners erörtert, also eines Brenners, bei dem Öl mit blauer Flamme vollständig verbrannt wird. Die Erfindung ist aber nicht auf solche Blaubrenner be¬ schränkt. Mit den beschriebenen konstruktiven Maßnahmen lassen sich die erfindungsgemäßen Effekte auch bei Anwärm- brennem und Gelbbrennern erzielen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners, dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Brennerrohr, welches ein Stützrohr 12 auf¬ weist, das an einem zeichnerisch nicht dargestellten Bren¬ nerrahmen gelagert ist. Dieses Stützrohr 12 trägt ein ebenfalls vom Brennerrohr 10 umfaßte Flammrohr 14, wobei das Stützrohr 12 und das Flammrohr 14 beispielsweise durch eine Falzung miteinander verbunden sind.
In dem Stützrohr 12 ist eine als Ganzes mit 16 bezeichnete Vorkammer angeordnet, die sich bis zu einer Blende 18 er¬ streckt, welche eine Trennwand zwischen der Vorkammer 16 und einer Brennkammer 20 bildet, welche im wesentlichen im Flammrohr 14 angeordnet ist. Die Blende 18 ist dabei in dem Stützrohr 12 zentriert gehalten und am Übergang vom Stützrohr 12 in das Flammrohr 14 angeordnet, wobei die Blende 18 mit einem äußeren Ringflansch 22 sich einerseits auf einer Innenseite 17 des Stützrohrs 12 abstützt und andererseits mit dessen dem Flammrohr 14 zugewandter Seite an einem Isolierring 24 anliegt, welcher für eine ther¬ mische Isolation der Isolierung gegen Falschluft zwischen dem Flammrohr 14 und dem Ringflansch 22 sorgt. In der Vorkammer 16 ist außerdem noch ein als Ganzes mit 26 bezeichneter Düsenstock mit einer Düse 28 angeordnet, wobei diese Düse 28 vorzugsweise koaxial zu einer Mittel¬ achse 30 des Brennerrohrs 10 ausgerichtet ist.
Die Düse 28 weist einen Auslaß 32 auf, welcher in Richtung der Mittelachse 30 mit geringem Abstand stromaufwärts einer der Vorkammer 16 zugewandten Oberfläche 34 der Blende 18 angeordnet ist.
Aus diesem Auslaß 32 tritt ein Brennstoffstrahl 36 aus, welcher einen zentralen Durchlaß 38 der Blende 18 durch¬ setzt und sich in der Brennkammer 20 innerhalb des Flamm¬ rohrs 14 stromabwärts der Blende 18 ausbreitet.
Der Düsenstock 26 ist vorzugsweise noch mit einem Sockel 38 an der Blende 18 gehalten und diese ist vorzugsweise im Stützrohr 12 geführt.
Innerhalb der Brennkammer 20 schließt sich an die Blende 18 ein als Ganzes mit 40 bezeichnetes Mischrohr an, welches im Anschluß an die Blende 18 mit Umfangsöffnungen 42 versehen ist, durch welche hindurch eine Rezirkulation von Rauchgas von' einem innerhalb des Flammrohrs 14 und außerhalb des Mischrohrs 40 liegenden Rezirkulationsraum 44 in einen innerhalb des Mischrohrs 40 liegenden Misch¬ raum 46 erfolgt, welcher ebenfalls von dem Brennstoff- strahl 36 durchsetzt ist. Dem Mischraum 46 wird ferner noch aus der Vorkammer 16 Verbrennungsluft über um den Durchlaß 38 herum angeordnete Öffnungen 48 in der Blende 18 zugeführt, welche vorzugs¬ weise auf ihrer der Vorkammer 16 zugewandten Seite ange- phast sind und somit zu einer Geräuschminderung des Bren¬ ners beitragen.
In den Rezirkulationsraum 44 erfolgt während des Laufens des erfindungsgemäßen Brenners einerseits eine innere Re¬ zirkulation 50, welche von einem der Blende 18 abgewandten Ende 52 des Mischrohrs ausgeht und zurückströmt zu den Umfangsöffnungen 42 sowie eine äußere Rezirkulation 54, bei welcher abgekühlte Rauchgase im Kesselraum auf einer Außenseite das Flammrohr 14 umströmen und durch Rezirku- lationsöf nungen 56 hindurchtreten, welche vorzugsweise nahe des dem Stützrohr zugewandten Endes des Flammrohrs 14 in dessen Umfang angeordnet sind.
Durch diese äußere Rezirkulation 54 läßt sich eine Redu¬ zierung der Verbrennungstemperatur und somit eine Redu¬ zierung des Stickoxidanteils des Brenners erreichen.
Zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation 54 durch die Rezirkulationsöffnungen 56 ist im Inneren des Flammrohrs 14 ein an dessen Innenseite 58 mit einer zylindrischen Außenseite 60 anliegender Schieber 62 angeordnet, welcher als zylindrischer Ring ausgebildet und so in Richtung der Mittelachse 30 innerhalb des Flammrohrs 14 verschiebbar ist, daß entweder die Rezirkulationsöffnungen 56 ver¬ schlossen oder frei gegeben sind. Dabei wird der ring¬ förmige Schieber 62 lediglich durch seine Außenseite 60 an der Innenseite 58 des Flammrohrs geführt und zum Verschließen der Rezirkulationsöffnungen in Richtung der Blende 18 verschoben, so daß dessen Mantel 64 auf der Innenseite 58 des Flammrohrs 14 vor den Rezirkulations¬ öffnungen 56 steht und diese verschließt. Zum Öffnen der Rezirkulationsöffnungen 56 wird der Schieber 62 von der Blende 18 weg verschoben, so daß der Mantel 64 die Rezir¬ kulationsöffnungen freigibt.
Als Ansteuermittel zur Betätigung des Schiebers 62 ist ein Gestänge 66 vorgesehen, welches durch eine Öffnung 68 der Blende 18 hindurchgeführt ist und sich innerhalb des Stützrohres 12 durch die Vorkammer 16, insbesondere einen von der zur Brennkammer 20 strömenden Verbrennungsluft gekühlten Bereich der Vorkammer 16, hindurchgeführt ist und zu einem Betätigungsglied 70 verläuft, welches bei¬ spielsweise ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder eine andere Linearverschiebungseinheit ist.
Während der Startphase des Brenners läßt sich somit der Schieber 62 mit seinem Mantel 64 vor die Rezirkulations- öffnungen 56 bewegen und unterdrückt somit die äußere Re¬ zirkulation 54 in den Mischraum 46, so daß der Brenner in der Startphase stabil brennt. Nach Beendigung der Start¬ phase wird über das Betätigungsglied 70, und das Gestänge 66 der Schieber 62 in Richtung von der Blende 18 weg ver¬ schoben, und zwar soweit, bis der Mantel 64 die Rezirku¬ lationsöffnungen 56 freigibt. In diesem Fall brennt der Brenner wieder mit äußerer Rezirkulation und somit vermin¬ dertem Stickoxidanteil. Ein zweites Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 2 ist insoweit, als dieses mit dem ersten Ausführungsbeispiel identische Teile aufweist, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hierzu auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist bei dem zweiten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die Blende 18 an einem Hüllrohr 72 gehalten, welches koaxial zum Stützrohr 12 innerhalb von diesem verläuft. Das Hüll¬ rohr 72 weist einen vorderen, mantelseitig geschlossenen Abschnitt 74 auf, welcher einerseits die Blende 18 trägt, sich jedoch über die sich hinauserstreckt und einen über die Blende 18 in Richtung der Brennkammer 20 überstehenden Kragen 76a bildet, an dessen stirnseitigem, der Blende 18 abgewandtem Ende ein Ringflansch 78 angeformt ist, um ab¬ tropfendes Öl während des Startvorgangs aufzufangen und anschließend dort verdampfen zu lassen. In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel trägt die Blende 18 das Mischrohr 40, welches ebenfalls identisch wie beim ersten Ausführungsbeispiel gestaltet ist.
Ferner sind in unmittelbarem Anschluß an das Stützrohr 12 in dem Flammrohr 14 die Rezirkulationsöffnungen 56 vorge¬ sehen.
Zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation 54 erstreckt sich der Kragen 76a von der Blende 18 soweit in die Brenn¬ kammer 20 hinein, daß dieser mit seiner Außenfläche 80 innerhalb des Flammrohrs 14 vor den Rezirkulationsöff- nungen 56 positionierbar ist. Zur Abdichtung der Rezirkulationsöffnungen 56 ist das Flammrohr 14 mit einem auf der Innenseite 58 desselben überstehenden Ringwulst 76b versehen, in welchen auf dessen der Blende 18 zugewandter Seite ein Dichtring 84 eingelegt ist, wobei der Ringwulst 76b mit dem Dichtring 84 auf einer der Blende gegenüberliegenden Seite der Re¬ zirkulationsöffnungen 56 angeordnet ist.
Der Dichtring 84 hat einen derartigen Radius, daß gegen diesen der Ringflansch 78 des Kragens 76a anlegbar ist und somit eine in einer Ebene 86 senkrecht zur Mittelachse 30 liegende Dichtfläche zwischen dem Dichtring 84 und den Ringflansch 78 geschaffen ist, die ebenfalls auf der der Blende 18 gegenüberliegenden Seite der Rezirkulationsöff- nungen 56 liegt.
Die äußere Rezirkulation 54 ist somit vollständig durch Anlegen des Ringflansches 78 an den Dichtring 84 unter¬ drückbar. Es ist erfindungsgemäß aber auch hinreichend zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation 54 keine voll¬ ständige Abdichtung zwischen dem Kragen 76a und dem Ring¬ wulst 76b vorzusehen, so daß auch der Dichtring 84 nicht zwingend notwendig ist.
Wird dagegen das Hüllrohr 72 in Richtung der Mittelachse 30 von der Brennkammer 20 weg bewegt, so hebt der Ring- flansch 78 von dem Dichtring 84 ab und ist soweit zurück¬ ziehbar, daß der Ringflansch 78 auf der der Blende 18 zu¬ gewandten Seite der Rezirkulationsöffnungen 56 liegt und somit die Rezirkulationsöffnungen 56 wieder die äußere Rezirkulation 54 in den Rezirkulationsraum 44 "zulassen. Vorzugsweise liegt die Außenfläche 80 weder auf der Innen¬ seite 58 des Flammrohrs 14 noch auf einer Innenseite des Stützrohrs 12 an, sondern verläuft im Abstand zu diesen. Eine Abdichtung gegenüber einer Innenseite 17 des Stütz¬ rohrs 12 erfolgt durch eine zwischen dieser und der Außen¬ fläche 80 liegende Ringdichtung 90, die vorzugsweise auf dem geschlossenen Abschnitt 74 des Hüllrohrs 72 befestigt ist.
Zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation erfolgt somit eine Abdichtung einmal in der Ebene 86 zwischen dem Ring¬ flansch 78 und dem Dichtring 84 und einmal zwischen der Außenfläche 80 und der Innenseite 88 des Stützrohrs 12 mittels der Ringdichtung 90.
Das Hüllrohr 72 erstreckt sich ferner noch weiter in die Vorkammer 16 hinein, ist allerdings in diesem Bereich durch eine Vielzahl von Öffnungen 92 perforiert, so daß die in die Brennkammer 20 strömende Verbrennungsluft durch das Hüllrohr hindurchtreten kann.
In dem Hüllrohr 62 und mit diesem verschieblich ist der Düsenstock 26 angeordnet, welcher über ein Dreibein bil¬ dende Haltearme 94 an dem Hüllrohr 72 abgestützt ist.
Zur Verschiebung des Hüllrohrs 72 ist auf einer der Blende 18 gegenüberliegenden Seite am Brennerrahmen 94 das Be¬ tätigungsglied 70 angeordnet, welches beispielsweise ein Hydraulikzylinder ist, der durch den Druck des zur Düse 28 geführten Öls betätigbar ist, wobei dieser Druck mittels eines Ventils 98 für den Hydraulikzylinder 70 zu- oder abschaltbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel greift eine Kolbenstange 100a des Hydraulikzylinders 70 über einen Halter 100b an dem Düsenstock 26 an und verschiebt diesen mit dem Hüll¬ rohr 72 in Richtung der Mittelachse 30 entweder in Rich¬ tung der Brennkammer 20 oder in entgegengesetzter Rich¬ tung, wobei vorzugsweise eine Feder 104 vorgesehen ist, welche den Düsenstock 26 in Richtung der Brennkammer 20 beaufschlagt, so daß ohne Wirkung des Betätigungsgliedes 70 auch das Hüllrohr 72 in Richtung der Brennkammer ver¬ schoben ist und mit seinem Ringflansch 78 an dem Dichtring 84 innerhalb des Flammrohrs anliegt.
Durch Schalten des Ventils 98 und somit Betätigung des Hydraulikzylinders 70 erfolgt ein Zurückziehen des Düsen¬ stocks in Richtung von der Brennkammer 20 weg und somit auch die bereits beschriebene Freigabe der Rezirkulations¬ öffnungen 56 nach der Startphase.
Der Vorteil des zweiten Ausführungsbeispiels ist darin zu sehen, daß erstens eine Abdichtung innerhalb des Flamm¬ rohrs 14 erfolgt und zweitens durch eine Bewegung in Rich¬ tung der Mittelachse 30, so daß die Ebene 86, in welcher die Dichtung erfolgt, senkrecht auf der Mittelachse 30 steht.
Damit sind insbesondere alle Probleme vermieden, die sich aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnung im Flammrohr 14 und im Hüllrohr 72 ergeben können. Darüber hinaus läßt sich zwischen dem Flammrohr 14 und dem Hüll¬ rohr 72 ein genügend großer Abstand einhalten, um für die Abdichtung zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation 54 Probleme aufgrund großer Erwärmung zu vermeiden. Ferner ist es besonders vorteilhaft, daß die Rezirkula- tionsöffnungen 56 so dimensioniert werden können, daß deren Schlitzbreite geringer ist, andererseits deren Um¬ fangserstreckung größer ist, so daß eine gleichmäßigere Verteilung der abgekühlten Rauchgase von der äußeren Re¬ zirkulation 54 erfolgt und außerdem lediglich ein geringer Stellweg für die Verschiebung des Hüllrohrs 72 zur Unter¬ drückung der äußeren Rezirkulation 54 erforderlich ist.
Außerdem liegen erfindungsgemäß sämtliche Elemente zur Unterdrückung der Rezirkulation, das heißt der Kragen 76a mit dem Ringflansch 78 sowie der Ringwulst 76b mit dem Dichtring 84 sowie auch die Ringdichtung 90 innerhalb der Brennkammer 10 und in gleicher Weise sind auch die An¬ steuermittel 100a, 100b für die Betätigung der Elemente 76 zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation 54 innerhalb des Brennerrohrs 10 und zwar im Stützrohr 12 angeordnet, insbesondere in einem Bereich, der von kalter Verbren¬ nungsluft für die Brennkammer 20 durchströmt ist.
Ein drittes, in Fig. 3 dargestelltes Ausführungsbeispiel ist ähnlich aufgebaut wie das zweite Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel jedoch dadurch, daß das Hüll¬ rohr 72 nicht mit einem Kragen 76a versehen ist, sondern sich bis in Höhe einer Stirnfläche der Blende 18, jedoch nicht über diese hinaus erstreckt.
Ein stirnseitiger Abschnitt 76a' des Hüllrohrs 72 über¬ nimmt die Funktion des Kragens 76a und ist gemeinsam mit dem Hüllrohr 72 soweit in Richtung der Brennkammer verschiebbar, daß dieser mit seiner stirnseitigen Mantel¬ fläche 80' innerhalb des Flammrohrs 14 vor den Rezirkula¬ tionsöffnungen 76 positionierbar ist, um die äußere Rezir¬ kulation 54 zu unterdrücken.
Zur Abdichtung der Rezirkulationsöffnungen 56 ist das Flammrohr in gleicher Weise wie beim zweiten Ausführungs¬ beispiel mit dem auf der Innenseite 58 überstehenden Ring¬ wulst 76b versehen, welcher allerdings keinen Dichtring 84 sondern lediglich eine stirnseitige, der Stirnfläche 90 der Blende zugewandte Anlagefläche 83 aufweist, welche stromabwärts der Rezirkulationsöffnungen 56 angeordnet ist.
Die Anlagefläche 83 hat eine derartige radiale Er¬ streckung, daß gegen diese die der stirnseitige Abschnitt 76a' des Hüllrohrs 72 anlegbar ist, insbesondere mit der Stirnfläche 19 der Blende 18, so daß zwischen der stirn¬ seitigen Anlagefläche 83 und der Stirnfläche 90 ein im wesentlichen dichter Abschluß mit einer in der Ebene 86 senkrecht zur Mittelachse 30 liegenden Dichtfläche er¬ reichbar ist, wobei die Ebene 86 stromabwärts der Rezir¬ kulationsöffnungen 56 liegt und zusätzlich noch die Ring¬ dichtung 90 eine Abdichtung zwischen dem Hüllrohr 72 und dem Stützrohr 12 gewährleistet.
Eine Unterdrückung der äußeren Rezirkulation 54 ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel für die Startphase des Brenners bereits dann ausreichend, wenn die Rezirkulation im wesentlichen, das heißt mehr als 50% oder insbesondere mehr als 70% unterdrückt ist, so daß es ausreicht, wenn der stirnseitige Abschnitt 76a' mit der Stirnfläche 90 in geringem Abstand von der stirnseitigen Anlagefläche 83 steht, wobei dies größenordnungsmäßig ein Millimeter sein kann. Der verbleibende Spalt läßt zwar noch eine geringe Rezirkulation zu, führt aber nicht zu den eingangs ge¬ nannten Störungen der Startphase.
Darüber hinaus ist vorteilhafterweise bei dem dritten Aus- führungsbeispiel vorgesehen, daß der Hydraulikzylinder 70 in der Startphase zunächst das Hüllrohr 72 mit dem stirn¬ seitigen Abschnitt 76a' soweit in Richtung des Ringwulstes 76b verschiebt, daß die äußere Rezirkulation unterdrückt ist, dann aber nach dem Starten des Brenners den stirn¬ seitigen Abschnitt 76a' nach definierten Zeiträumen suk¬ zessive in mehreren Schritten von dem Ringwulst 76b weg¬ bewegt, somit zunehmend die Unterdrückung der äußeren Re¬ zirkulation 54 reduziert, so lange, bis nach Beendigung der Startphase die volle Rezirkulation 54 durch die Rezir¬ kulationsöffnungen 56 zugelassen ist.
Eine derartige Betätigung des Hydraulikzylinders 70 er¬ folgt vorzugsweise durch mittels des Ventils 98 dosierte Beaufschlagung des Hydraulikzylinders mit dem Druck des zur Düse 28 geführten Brennstoffes.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsge¬ mäßen Lösung, dargestellt in Fig. 4, sind ebenfalls die¬ jenigen Teile die mit denen des ersten und des zweiten Ausführungsbeispieis identisch sind, mit denselben Bezugs¬ zeichen versehen, so daß diesbezüglich auf die Ausfüh¬ rungen zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen, insbe¬ sondere zum ersten Ausführungsbeispiel, verwiesen werden kann. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Brennerrohr 10 ebenfalls aus dem Stützrohr 12 und dem Flammrohr 14 ge¬ bildet und außerdem ist die Blende 18 stationär im Stütz- röhr 12 zentriert gehalten, wobei deren Ringflansch 22 bis zur Innenseite 17 des Stützrohrs 12 reicht. Die Blende 18 liegt mit dem Ringflansch 22 auf dem Isolierring 24 an und ist somit thermisch und gegen Falschluft gegenüber dem Flammrohr 14 und dem Stützrohr 12 durch diesen Isolierring 24 isoliert.
In gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind in dem Flammrohr 14 die Rezirkulationsöffnungen 56 ange¬ ordnet.
Ferner ist in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungs- beispiel der Düsenstock 26 über die Sockel 38 mit der Blende 18 verbunden.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel trägt jedoch die Blende 18 nicht das Mischrohr 40, sondern das Misch¬ rohr 40 wird seinerseits von einem Abschirmring 110 ge¬ halten, der sich ausgehend von einer der Blende 18 zuge¬ wandten Stirnseite 112 des Mischrohrs 40 in radialer Rich¬ tung nach außen zu der Innenseite 58 des Flammrohrs hin erstreckt, und zwischen sich und der Innenseite 58 einen Ringraum 114 bildet, in welchen die Rezirkulationsöff- nungen 56 unabhängig von der Stellung des Abschirmrings 110 münden. Ferner bildet der Abschirmring 110 eine der Blende 18 zugewandte Fläche 116, die parallel zu einer der Brennkammer 20 zugewandten Oberfläche 118 der Blende 18 verläuft. Vorzugsweise verlaufen die Oberfläche 118 und die Fläche 116 parallel zu der Ebene 86' senkrecht zur Mittelachse 30. Der Abschirmring 110 schließt ferner mit seinem Außenrand 120 im wesentlichen dicht mit der Innenseite 58 ab und trennt somit stets den Rezirkula¬ tionsraum 44 auf, und zwar in einen Rezirkulationsraum 44a, in welchen die innere Rezirkulation 50 führt, und einen Rezirkulationsraum 44b, in welchen die äußere Rezir¬ kulation 54 durch die Rezirkulationsöffnungen 56 hindurch¬ führt. Der äußere Rezirkulationsraum 54 führt somit dem Mischrohr 40 abgekühltes Rauchgas über dessen der Blende 18 zugewandte Stirnseite 112 zu, während der innere Rezir¬ kulationsraum dem Mischrohr 40 heißes Rauchgas über die Umfangsöffnungen 42 zuführt.
Der Abschirmring 110 läßt sich nun bei der erfindungsge¬ mäßen Lösung so verschieben, daß dessen Fläche 116 an der Oberfläche 118 der Blende 18 anliegt und somit den äußeren Rezirkulationsraum 44b von dem Mischraum 46 abtrennt, so daß die äußere Rezirkulation 54 unterdrückt ist. Anderer¬ seits läßt sich der Abschirmring 110 soweit in Richtung der Brennkammer 20 verschieben, daß sich zwischen der Oberfläche 118 und der Fläche 116 des Abschirmrings 110 ein von dem Ringraum 114 in den Mischraum 46 führender Kanal bildet, so daß die äußere Rezirkulation 54 erfolgen kann.
Zur Verschiebung des Abschirmrings 110 mit seiner Fläche 116 im wesentlichen parallel zur Oberfläche 118 ist ein Gestänge 122 vorgesehen, welches jeweils Öffnungen 120 in der Blende durchsetzende Streben 122a aufweist, die von einem am Düsenstock 26 geführten Führungsring 122b aus¬ gehen. Dieser Führungsring ist seinerseits wiederum über ein Gestänge 122c mit dem Betätigungsglied 70 verbunden. Durch den Führungsring 122b, welcher auf einer Zylinder¬ fläche 128 des Düsenstocks 26 gleitend gelagert ist, er¬ folgt die Parallelführung der Fläche 116 zur Oberfläche 118.
Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß durch die Trennung der Rezirkulationsräume 44a und 44b definiert die innere Rezirkulation 50 und die äußere Rezirkulation 54 entsprechend optimaler Betriebsbedingungen einstellbar sind.
Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 5 sind diejenigen Teile die mit den vorstehend beschrie¬ benen, insbesondere dem ersten und dem dritten Ausfüh- rungsbeispiel identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß auf die Ausführungen hierzu verwiesen wird.
In gleicher Weise wie beim dritten Ausführungsbeispiel ist bei dem vierten Ausführungsbeispiel ein Abschirmring 110 angeordnet, welcher allerdings mit der Fläche 116 in kon¬ stantem Abstand von der Oberfläche 118 der Blende 18 fixiert ist. Der Abschirmring 110 trennt somit die äußere Rezirkulation 54 durch die Rezirkulationsöffnungen 56 von der inneren Rezirkulation 50 ab. Der Abschirmring 110 wirkt somit als Trennung zwischen der äußeren Rezirkula¬ tion 54 und der inneren Rezirkulation 50, ist jedoch nicht verschiebbar, um die äußere Rezirkulation 54 zu unterbin¬ den. Zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation sind radial außen liegend von den Öffnungen 48 Belüftungsöffnungen 130a vorgesehen, welche bezüglich der Achse 30 radial außerhalb einer Projektion des Mischrohrs 40 auf die Blende 18 liegen. Diese Belüftungsöffnungen 130a sind mit Verschlußelementen 130b verschließbar, wobei die Ver¬ schlußelemente 130b im einfachsten Fall Verschlußstopfen sind, welche parallel zur Richtung der Achse 30 in die Belüftungsöffnungen 130a einführbar sind, um diese zu ver¬ schließen. Diese Verschlußstopfen sitzen auf Stiften 132a, die ihrerseits mit einem Führungsring 132b am Düsenstock 26 in Richtung der Achse 30 verschieblich auf einer Zylinderfläche 134 geführt sind. Der Führungsring 132b ist seinerseits wiederum verschiebbar durch ein Gestänge 132c, welches mit dem Betätigungsglied 70 verbunden ist.
Sind die Verschlußstopfen 130b in Richtung der Achse 30 von der Blende 18 wegbewegt und somit die Belüftungsöff¬ nungen 130a geöffnet, so führen diese im äußeren Rezir¬ kulationsraum 44b zu einem Abbau des für ein Ansaugen der abgekühlten Rauchgase durch die Rezirkulationsöffnungen 56 erforderlichen Unterdrucks und unterbinden somit die äußere Rezirkulation. Gleichzeitig wird durch die Belüf¬ tungsöffnungen 130a Frischluft in den äußeren Rezirku¬ lationsraum 44b zugeführt, welcher aus diesem äußeren Rezirkulationsraum 44b in das Mischrohr 40 gelangt und somit zu einer weiteren Sauerstoffzufuhr für den Brenn¬ stoffstrahl 36 beiträgt. Die Belüftungsöffnung 130a sowie die Verschlußstopfen 130b sind somit bereits durch den Abschirmring 110 weitgehend von den hohen Temperaturen in der Brennkammer 20 abgeschirmt, so daß im Bereich der¬ selben, insbesondere bei einem Verschließen der Belüf¬ tungsöffnungen 130a mittels der Verschlußstopfen 130b keine Probleme aufgrund ungleichmäßiger Erwärmung auf¬ treten.
Während der Startphase werden die Belüftungsöffnungen 130a geöffnet, so daß die äußere Rezirkulation 54 unterdrückt ist. Danach werden die Belüftungsöffnungen 130a mittels der Verschlußstopfen 130b durch Verschieben des Gestänges 132c mit dem Führungsring 132b und der Stifte 132a in Richtung der Blende 18 verschlossen, so daß sich der üb¬ liche Unterdruck in dem äußeren Rezirkulationsraum 44b wieder aufbaut, der zum Einsetzen der äußeren Rezirkula¬ tion 54 durch die Rezirkulationsöffnungen 56 erforderlich ist.
Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 6 sind diejenigen Teile, die mit denen der voran¬ stehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit den¬ selben Bezugszeichen versehen. Bezüglich der Beschreibung derselben wird auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen, insbesondere zum ersten Ausfüh¬ rungsbeispiel verwiesen.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel sind in dem Flammrohr 14 Einströmöffnungen 148 vorgesehen, diese sind jedoch nicht die eigentlichen Rezirkulationsöffnungen. Die Einströmöffnungen 148 werden auf der Außenseite des Flamm¬ rohres 14 von einer Hülse 140 des Brennerrohrs 10 über¬ griffen, welche bezogen auf die Achse 30 im radialen Ab¬ stand von einer Außenwand 142 des Flammrohrs und einer Außenwand 144 des Stützrohrs verläuft. Die Hülse 140 er¬ streckt sich dabei über die Einströmöffnungen 148 hinweg in Richtung eines stromabwärtigen Endes des Flammrohrs 14 und endet mit der Rezirkulationsöffnung 56 für das zur äußeren Rezirkulation 54 eingesetzte abgekühlte Rauchgas aus dem Kesselraum, so daß während des warmen Betriebszu¬ standes und außerhalb der Startphase dieses Rauchgas zunächst über die Rezirkulationsöffnung 56 in einen Zwischenraum 150 zwischen der Hülse 140 und der Außenseite 142 des Flammrohrs 14 einströmt und von diesem Zwischen¬ raum 150 durch die Einströmöffnungen 148 in den Rezirku¬ lationsraum 44 eintritt.
Die Hülse 140 erstreckt sich - wie bereits erwähnt - auch über einen vorderen Abschnitt 152 des Stützrohrs 12 und übergreift Belüftungsöffnungen 154a, welche den Zwischen¬ raum 150 mit der Vorkammer 16 verbinden. Die Hülse 140 liegt im Anschluß an die Belüftungsöffnungen 154a auf der Außenseite 144 des Stützrohrs 12 mit einem Flansch 156 an und ist vorzugsweise durch diesen Flansch 156 vom Stütz¬ rohr 12 gehalten, so daß der Zwischenraum 150 lediglich vom Kesselraum über die Rezirkulationsöffnung 56 zugäng¬ lich ist.
Die Belüftungsöffnungen 154a sind durch einen Schieber 154b verschließbar, welcher im Inneren des Stützrohrs 12 angeordnet ist und mit einer Außenfläche 158 an der Innenseite 17 des Stützrohrs 12 geführt ist. Dieser Schieber 154b umfaßt einen ringförmigen Mantel 160, der die Außenfläche 158 trägt und in welchen zwei Nuten 162 in Richtung der Achse 30 im Abstand voneinander eingearbeitet sind, in welchen die Dichtringe 164 liegen. Die Dichtringe liegen dabei in einem derartigen Abstand, daß sie dann, wenn die Außenseite 158 des Schiebers 154b vor den Be¬ lüftungsöffnungen 154a steht und diese verschließt, beiderseits der Belüftungsöffnungen 154a für eine Abdich¬ tung zwischen dem Schieber 154b und der Innenseite 17 des Stützrohrs 12 sorgen.
Steht der Schieber 154b in seiner die Belüftungsöffnungen 154a verschließenden Stellung, so findet eine übliche äußere Rezirkulation 54 statt, wobei die abgekühlten Rauchgase über die Einströmöffnung 148 und die Rezirku¬ lationsöffnungen 56 im Flammrohr in den Rezirkulationsraum 44 einströmen.
Ist dagegen der Schieber 154b in Richtung von der Blende 18 weg bewegt, so daß dieser die Belüftungsöffnungen 154a freigibt, so kann durch die Belüftungsöffnungen 154a Frischluft aus der Vorkammer 16 in den Zwischenraum 150 einströmen und unterdrückt daher das Einströmen von kalten Rauchgasen über die Rezirkulationsöffnung 56, so daß durch die Einströmöffnungen 148 nicht mehr kalte Rauchgase in den Rezirkulationsraum 44 einströmen, sondern im wesent¬ lichen Frischluft. Damit wird die äußere Rezirkulation 54 während der Startphase des Brenners unterdrückt und zu¬ sätzlich der Mischraum 46 mit sauerstoffreicher Frischluft über die Umfangsöffnungen 42 versorgt.
Zum Betätigen des Schiebers 154b ist in gleicher Weise wie beispielsweise beim ersten Ausführungsbeispiel durch die Vorkammer 16 ein Gestänge 166 geführt, welches mit dem Betätigungsglied 70 in Verbindung steht.

Claims

A N S P R U C H E
1. Brenner zur Heißgaserzeugung mit einem Brennerrohr, umfassend ein Stützrohr und ein sich daran an¬ schließendes Flammrohr, mit einer im Stützrohr ange¬ ordneten Düse, aus welcher ein Brennstoffstrahl aus¬ tritt, mit einer im Brennerrohr eine Vorkammer und eine Brennkammer voneinander trennenden Blende, welche einen vom Brennstoffstrahl durchsetzten zentralen Durchlaß aufweist, mit im Flammrohr ange¬ ordneten und eine äußere Rezirkulation von ausge¬ kühltem Rauchgas zulassenden Rezirkulationsöffnungen und mit einem Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation während einer Startphase des Brenners, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Element (62,76,110,130,154) zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation (54) innerhalb des Brenner¬ rohrs (10) angeordnet und über ein durch ein Inneres des Stützrohrs (12) geführtes Ansteuermittel (66, 100, 122, 132, 166) ansteuerbar ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zur Unterdrückung der äußeren Rezirkula¬ tion (54) ein einen Rezirkulationsgasstrom innerhalb des Brennerrohrs (10) schieberähnlich abstellendes Element (62,76,110) ist.
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberähnliche Element ein einen ringförmigen Mantel aufweisender und in axialer Richtung beweg¬ barer Schieber (62) ist.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (62) eine bezüglich der Achse (30) zylindrische Dichtfläche (60) aufweist.
5. Brenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Schieber (62) an einer Innenseite (58) des Flammrohrs (14) geführt ist.
6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das schieberähnliche Element (76, 110) eine bezüglich der Achse (30) ringförmige Dicht¬ fläche (78, 116) aufweist, welche in einer zu der Achse (30) im wesentlichen senkrecht stehenden Ebene (86) liegt.
7. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Schieberähnliche Ele¬ ment (76) Teil eines innerhalb des Stützrohrs (12) verlaufenden Hüllrohrs (72) ist.
8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das schieberähnliche Element ein über die Blende (18) in Richtung der Brennkammer (20) vorstehender Kragen (76a) des Hüllrohrs (72) ist.
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (76a) des Hüllrohrs (72) gegen einen Ring¬ wulst (76b) im Flammrohr (14) anlegbar ist.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Hüllrohr (72) die Blende (18) trägt.
11. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das schieberähnliche Element ein stirnseitiger, mit der Blende (18) abgeschlossener Abschnitt (76a' ) des Hüllrohrs (72) ist.
12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (72) mit dem stirnseitigen Abschnitt (76a' ) gegen einen Ringwulst (76b) im Flammrohr (14) anlegbar ist.
13. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (72) den Düsenstock (26) trägt.
14. Brenner nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hüllrohr (72) als Ganzes mit dem Düsenstock (26) und der Blende (18) in axialer Richtung (30) verschiebbar ist.
15. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Schieberähnliche Element ein einen Rezirkulationsraum in einen inneren (44a) und einen äußeren (44b) Rezirkulationsraum aufteilender Abschirmring (110) ist.
16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmring (110) zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation (54) dichtend an der Blende (18) anleg¬ bar ist.
17. Brenner nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwischen der Blende (18) und dem Ab¬ schirmring (110) eine außerhalb einer Projektion eines Mischrohrs (40) auf die Blende (18) liegende ringförmige Dichtfläche (118) gebildet ist.
18. Brenner nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmring (110) das Misch¬ rohr (40) trägt.
19. Brenner nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmring (110) durch die Blende (18) durchsetzende Streben (122a) verschiebbar ist.
20. Brenner nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (122a) in axialer Richtung (30) an dem unverschieblich im Stützrohr (12) angeordneten Düsen¬ stock (26) verschieblich geführt sind.
21. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Element (130,154) zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation (54) ein Ansaugen von abgekühl¬ tem Rauchgas über die Rezirkulationsöffnungen (56) durch Eröffnung einer Frischluftzufuhr unterdrückbar ist.
22. Brenner nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Element (130) zur Unterdrückung der äußeren Rezirkulation (54) eine Frischluftzufuhr in den Re¬ zirkulationsraum (44b) herstellbar ist.
23. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Element (130) zur Unterdrückung der Rezirku¬ lation eine Frischluftzufuhr von der Vorkammer (16) in den Rezirkulationsraum (44b) herstellbar ist.
24. Brenner nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Element (130) zur Unter¬ drückung der äußeren Rezirkulation (54) eine Frisch¬ luftzufuhr in einen äußeren Rezirkulationsraum (44b) herstellbar ist, welcher von einem inneren Rezirku¬ lationsraum (44a) getrennt ist.
25- Brenner nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das die Frischluftzufuhr in den Rezirkulationsraum (44b) eröffnende Element (130) radial außenliegend von Öffnungen (48) für die Zufuhr von Verbrennungsluft aus der Vorkammer (16) angeord¬ net ist.
26. Brenner nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftzufuhr über Be¬ lüftungsöffnungen (130a) in der Blende (18) erfolgt.
27. Brenner nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsöffnungen (130a) in der Blende (18) durch Verschlußelemente (130b) verschließbar sind.
28. Brenner nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente in axialer Richtung bewegbare Verschlußstopfen (130b) sind.
29. Brenner nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Verschlußelemente (130b) in der Vorkammer (16) angeordnet sind.
30. Brenner nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußelemente (130b) an dem stationär in dem Stützrohr (12) gehaltenen Düsen¬ stock (26) in axialer Richtung (30) verschieblich geführt sind.
31. Brenner nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftzufuhr in der Nähe der Rezirkulationsöffnung (56) erfolgt.
32. Brenner nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftzufuhr in einen auf die Rezirkulations¬ öffnung (56) folgenden ringförmigen Zwischenraum (150) herstellbar ist.
33. Brenner nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Frischluftzufuhr durch ein in der Vorkammer (16) angeordnetes Verschlußelement (154b) steuerbar ist.
34. Brenner nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verschlußelement (154b) eine Frischluft aus der Vorkammer (16) dem Zwischenraum (150) zuführende Belüftungsöffnung (154a) freigebbar oder verschlie߬ bar ist.
35. Brenner nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verschlußelement (154b) die Belüftungsöff¬ nungen (154a) mit einer bezüglich der Achse (30) zylindrischen Dichtfläche (158) verschließbar sind.
36. Brenner nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Verschlußelement (154b) an einer Innenseite (17) des Stützrohrs geführt (12) ist.
37. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Ansteuer¬ mittel (66, 100, 122, 132, 166) wirkende Betätigungs¬ einrichtung (70) vorgesehen ist, welche nach der Startphase die Unterdrückung der äußeren Rezirkula¬ tion (54) sukzessive reduziert.
38. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner eine innere Rezirkulation (50) aufweist.
39. Brenner nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im warmen Betriebszustand nach der Startphase die äußere Rezirkulation (54) in einem stromabwärts der Düse (28) liegenden Innenraum (20) des Brenners durch die Rezirkulationsöffnung (56) eintrit .
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