EP0777083B1 - Mischeinrichtung für einen Brenner - Google Patents

Mischeinrichtung für einen Brenner Download PDF

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EP0777083B1
EP0777083B1 EP96116865A EP96116865A EP0777083B1 EP 0777083 B1 EP0777083 B1 EP 0777083B1 EP 96116865 A EP96116865 A EP 96116865A EP 96116865 A EP96116865 A EP 96116865A EP 0777083 B1 EP0777083 B1 EP 0777083B1
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EP
European Patent Office
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burner
ring
mixing device
disc
lateral surface
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EP0777083A2 (de
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Paul Bognar
Gisbert Fischer
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    • 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 with a burner tube according to the preamble of claim 1.
  • a burner of this type is known from DE-A-42 44 400.
  • this known burner there is a mixing device axially displaceable in the burner tube around the passage cross section of recirculation openings through which combustion gases recirculate from the firebox into the flame, adjustable to change, especially in the start phase close.
  • the mixing device is used for axial adjustment carried by an additional pipe socket that over a round cord seal slidable and sealed in the Burner tube is stored.
  • the elastic round cord seal absorbs the radial tolerances and ensures displaceability.
  • This burner is expensive because of the additional Pipe socket is needed to guide and seal as far away from the flame as possible and their keep thermal stress low.
  • the invention has for its object to provide a burner axially adjustable mixing device to create the easier is built and manufactured accordingly cheaper can be.
  • this object is achieved by a burner with the features of claim 1.
  • the basic idea of the invention is in a burner the disc blocking the cross section of the burner tube the mixing device directly by means of a cylindrical lead metallic ring sealed in the burner tube.
  • the ring gives because of its essentially cylindrical Training a good support and guidance of the disc and thus the mixing device and ensures adequate Seal.
  • the metallic material of the ring is thermal resilient, so that the sliding and sealing by the effects of heat are not affected.
  • the ring preferably has an axially continuous parting line on so that it just pulled up on the circumference of the disc can be and resiliently against the inner wall of the burner tube creates. It is also a shrinking of the ring possible on the disc.
  • the outer lateral surface of the ring is expediently shown in their axially central region cylindrical and slightly rounded towards the front and rear end.
  • the cylindrical area ensures a good seal, while the crowned ends tilt and jam counteract the axial displacement.
  • a peripheral bead is expediently in the burner tube molded, which abuts the ring from the outside. This The circumferential bead creates a narrow sealing in the axial direction Contact zone, which ensures a good seal on the one hand and on the other hand the axial displacement is little is hindered, since there is also a slight tilting of the mixing device compared to the burner tube during axial displacement is possible.
  • FIG. 1 is an example of a burner with a mixing device shown, which is sealed in the manner according to the invention is axially adjustable.
  • a burner tube 10 On the downstream front The end of a burner tube 10 is a recirculation tube 12 attached by means of a bayonet lock 14. To the extent of Burner tube 10 are adjacent to the rear end of the recirculation tube 12 recirculation openings 16 are provided, through which combustion gases from the combustion chamber into the in the Recirculation tube 12 burning flame can be returned can.
  • the mixing device has a cross section of the burner tube 10 blocking disc 18, the middle of a nozzle opening through which the nozzle shaft 20 of the burner is passed through.
  • the nozzle shaft 20 is in a centering hub 22 held, which is attached to the disc 18.
  • Around the centering hub 22 are air passage openings in the Washer 18 provided that an air passage into a downstream on the disk 18 attached conically guide constricting nozzle 24.
  • the combustion air will Supplied via the burner tube 10, passes through the air passage openings the disc 18 into the front nozzle 24 and with the fuel supplied via the nozzle shaft 20 mixes the burning in the recirculation tube 12 Flame fed.
  • the disc 18 For axial adjustment of the mixing device in the burner tube 10 sits the disc 18 with its outer circumference in one metallic ring 26.
  • the ring 26 has essentially the shape a short cylinder, which is circumferential by a axially continuous Parting line 28 is divided.
  • Axial center is in the inner Shell surface of the ring 26 a circumferential in the circumferential direction Inner groove 30 provided. With this inner groove 30 engages Ring 26 the peripheral edge of the disc 18th
  • the outer lateral surface of the ring 26 is in the axially middle Area formed straight cylindrical and is on the front and rear margin slightly rounded inwards.
  • the burner tube 10 has a circumferential slightly pressed inward Circumferential bead 32. When the mixing device is inserted this peripheral bead 32 on the outer circumferential surface of the ring 26 on.
  • the ring 26 becomes light by means of the parting line 28 spread out and can thereby be pulled over the disc 18. As soon as the disk 18 lies in the inner groove 30, it snaps the ring 26 due to its elasticity together and encompasses with its inner groove 30 the peripheral edge of the disc 18. If the Mixing device now inserted into the burner tube 10, so sets the ring 26 with its outer surface resiliently on the Inner wall of the burner tube 10.
  • the parting line 28 enables thereby an elastically resilient compensation of the diameter tolerances.
  • the mixing device is positioned in the burner tube 10 in such a way that the ring 26 with the cylindrical central region of its outer circumferential surface abuts the peripheral bead 32. So that is an axial displacement of the mixing device in the burner tube 10 possible over a distance equal to the axial width of the middle cylindrical area of the outer surface of the ring 26 corresponds.
  • the slightly inward in the cross section of the Burner tube 10 projecting peripheral bead 32 and the crowned Ends of the outer surface of the ring 26 cause a slight axial tilting of the axis of the mixing device opposite the axis of the burner tube 10 possible during the shift is without this leading to jamming.
  • the axial distance of the peripheral bead 32 from the recirculation openings 16 and the axial width of the ring 26 are so on top of each other matched that the front edge of the ring 26 behind the Trailing edge of the recirculation openings 16 is when the Mixing device in the rear end position of its adjustment path located. If the mixer is pushed forward, so the front edge of the ring 26 increasingly covers the Passage cross section of the recirculation openings 16.
  • the axial width of the cylindrical central area of the outer Shell surface of the ring 26 is selected so that the adjustment path the mixing device essentially the axial width of the Recirculation openings 16 corresponds, so that an adjustment until the recirculation openings are completely closed 16 is possible.
  • About the axial displacement of the mixing device is a simple recirculation setting too possible during operation.
  • the use of the ring 26 both for guiding the mixing device for axial displacement as well as for sealing the mixing device against the burner tube 10 reduces the for the mixing device required parts and thus the Manufacturing and assembly costs. Since the ring 26 is made of a metallic Material, it is thermally highly resilient, so that the arrangement of the seal by means of the ring 26 in the near flame Area of the mixing device is possible. If the ring 26 at the same time as a closing device for the recirculation openings 16 used, another can be used here Construction part can be saved.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner mit einem Brennerrohr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Brenner dieser Gattung ist aus der DE-A-42 44 400 bekannt. Bei diesem bekannten Brenner ist eine Mischeinrichtung axial in dem Brennerrohr verschiebbar, um den Durchtrittsquerschnitt von Rezirkulationsöffnungen, durch welche Verbrennungsgase aus dem Feuerraum in die Flamme rezirkulieren, einstellbar zu verändern, insbesondere in der Startphase zu verschließen. Zur axialen Verstellung wird die Mischeinrichtung von einem zusätzlichen Rohrstutzen getragen, der über eine Rundschnur-Dichtung verschiebbar und abgedichtet in dem Brennerrohr gelagert ist. Die elastische Rundschnur-Dichtung nimmt die radialen Toleranzen auf und gewährleistet eine Verschiebbarkeit. Dieser Brenner ist aufwendig, da der zusätzliche Rohrstutzen benötigt wird, um die Führung und Abdichtung möglichst weit vor der Flamme entfernt anzuordnen und deren thermische Belastung gering zu halten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner mit axial verstellbarer Mischeinrichtung zu schaffen, der einfacher aufgebaut ist und dementsprechend kostengünstiger hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Brenner mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, bei einem Brenner die den Querschnitt des Brennerrohres absperrende Scheibe der Mischeinrichtung unmittelbar mittels eines zylindrischen metallischen Ringes abgedichtet in dem Brennerrohr zu führen. Der Ring gibt aufgrund seiner im Wesentlichen zylindrischen Ausbildung eine gute Abstützung und Führung der Scheibe und damit der Mischeinrichtung und gewährleistet eine ausreichende Abdichtung. Der metallische Werkstoff des Ringes ist thermisch belastbar, so dass die Verschiebbarkeit und Abdichtung durch die Hitzeeinwirkung nicht beeinträchtigt werden.
Vorzugsweise weist der Ring eine axial durchgehende Trennfuge auf, so dass er einfach auf den Umfang der Scheibe aufgezogen werden kann und sich federnd an die Innenwandung des Brennerrohres anlegt. Es ist ebenso auch ein Aufschrumpfen des Ringes auf die Scheibe möglich.
Zweckmäßigerweise ist die äußere Mantelfläche des Ringes in ihrem axial mittleren Bereich zylindrisch ausgebildet und gegen das vordere und hintere Ende hin leicht ballig abgerundet. Der zylindrische Bereich gewährleistet eine gute Abdichtung, während die balligen Enden einem Verkanten und Verklemmen bei der axialen Verschiebung entgegenwirken.
Zweckmäßigerweise ist dabei in dem Brennerrohr eine Umfangssicke eingeformt, die von außen an dem Ring anliegt. Diese Umfangssicke bewirkt eine in Axialrichtung schmale abdichtende Berührungszone, wodurch einerseits eine gute Abdichtung gewährleistet ist und andererseits die axiale Verschiebung wenig behindert wird, da auch ein geringes Verkanten der Mischeinrichtung gegenüber dem Brennerrohr bei der axialen Verschiebung möglich ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Figur 1
einen Axialschnitt durch einen Brenner
Figur 2
eine Stirnansicht des Ringes und
Figur 3
einen Axialschnitt des Ringes.
In Figur 1 ist ein Beispiel eines Brenners mit einer Mischeinrichtung dargestellt, die in der erfindungsgemäßen Weise abgedichtet axial verstellbar ist. Am stromabseitigen vorderen Ende eines Brennerrohres 10 ist ein Rezirkulationsrohr 12 mittels einer Bajonettverriegelung 14 angesetzt. Im Umfang des Brennerrohres 10 sind angrenzend an das hintere Ende des Rezirkulationsrohres 12 Rezirkulationsöffungen 16 vorgesehen, durch welche Verbrennungsgase aus dem Feuerraum in die in dem Rezirkulationsrohr 12 brennende Flamme zurückgeführt werden können.
Die Mischeinrichtung weist eine den Querschnitt des Brennerrohres 10 sperrende Scheibe 18 auf, die mittig eine Düsenöffnung aufweist, durch welche der Düsenschaft 20 des Brenners hindurchgeführt wird. Der Düsenschaft 20 wird in einer Zentriernabe 22 gehalten, die an der Scheibe 18 befestigt ist. Um die Zentriernabe 22 herum sind Luftdurchtrittsöffnungen in der Scheibe 18 vorgesehen, die einen Luftdurchtritt in eine stromabseitige an der Scheibe 18 angebrachte sich konisch verengende Vorsatzdüse 24 führen. Die Verbrennungsluft wird über das Brennerrohr 10 zugeführt, tritt durch die Luftdurchtrittsöffnungen der Scheibe 18 hindurch in die Vorsatzdüse 24 und wird mit dem über den Düsenschaft 20 zugeführten Brennstoff vermischt der in dem Rezirkulationsrohr 12 brennenden Flamme zugeführt.
Zur axialen Verstellung der Mischeinrichtung in dem Brennerrohr 10 sitzt die Scheibe 18 mit ihrem Außenumfang in einem metallischen Ring 26. Der Ring 26 hat im Wesentlichen die Form eines kurzen Zylinders, der in Umfangsrichtung durch eine axial durchgehende Trennfuge 28 geteilt ist. Axial mittig ist in der inneren Mantelfläche des Ringes 26 eine in Umfangsrichtung umlaufende Innennut 30 vorgesehen. Mit dieser Innennut 30 umgreift der Ring 26 den Umfangsrand der Scheibe 18.
Die äußere Mantelfläche des Ringes 26 ist im axial mittleren Bereich geradzylindrisch ausgebildet und ist an dem vorderen und hinteren Rand leicht ballig nach innen abgerundet. Das Brennerrohr 10 weist eine leicht nach innen eingedrückte umlaufende Umfangssicke 32 auf. Bei eingesetzter Mischeinrichtung liegt diese Umfangssicke 32 an der äußeren Mantelfläche des Ringes 26 an.
Bei der Montage wird der Ring 26 mittels der Trennfuge 28 leicht aufgespreizt und kann dadurch über die Scheibe 18 gezogen werden. Sobald die Scheibe 18 in der Innennut 30 liegt, schnappt der Ring 26 aufgrund seiner Elastizität zusammen und umgreift mit seiner Innennut 30 den Umfangsrand der Scheibe 18. Wird die Mischeinrichtung nun in das Brennerrohr 10 eingeschoben, so legt sich der Ring 26 mit seiner äußeren Mantelfläche federnd an der Innenwandung des Brennerrohres 10 an. Die Trennfuge 28 ermöglicht dabei einen elastisch federnden Ausgleich der Durchmessertoleranzen.
Die Mischeinrichtung wird in dem Brennerrohr 10 so positioniert, daß der Ring 26 mit dem zylindrischen mittleren Bereich seiner äußeren Mantelfläche an der Umfangssicke 32 anliegt. Damit ist eine axiale Verschiebung der Mischeinrichtung in dem Brennerrohr 10 über eine Strecke möglich, die der axialen Breite des mittleren zylindrischen Bereiches der äußeren Mantelfläche des Ringes 26 entspricht. Die leicht nach innen in den Querschnitt des Brennerrohres 10 vorspringende Umfangssicke 32 und die balligen Enden der äußeren Mantelfläche des Ringes 26 bewirken, daß ein leichtes axiales Verkanten der Achse der Mischeinrichtung gegenüber der Achse des Brennerrohres 10 bei der Verschiebung möglich ist, ohne daß dies zu einem Klemmen führt.
Der axiale Abstand der Umfangssicke 32 von den Rezirkulationsöffnungen 16 und die axiale Breite des Ringes 26 sind so aufeinander abgestimmt, daß die vordere Kante des Ringes 26 hinter der Hinterkante der Rezirkulationsöffnungen 16 liegt, wenn die Mischeinrichtung sich in der hinteren Endstellung ihres Verstellweges befindet. Wird die Mischeinrichtung nach vorn geschoben, so deckt der vordere Rand des Ringes 26 zunehmend den Durchtrittsquerschnitt der Rezirkulationsöffnungen 16 ab. Die axiale Breite des zylindrischen mittleren Bereiches der äußeren Mantelfläche des Ringes 26 ist so gewählt, daß der Verstellweg der Mischeinrichtung im wesentlichen der axialen Breite der Rezirkulationsöffnungen 16 entspricht, so daß eine Verstellung bis zu einem vollständigen Verschließen der Rezirkulationsöffnungen 16 möglich ist. Über die axiale Verschiebung der Mischeinrichtung ist eine einfache Einstellung der Rezirkulation auch während des Betriebes möglich.
Die Verwendung des Ringes 26 sowohl zur Führung der Mischeinrichtung bei der axialen Verschiebung als auch zur Abdichtung der Mischeinrichtung gegen das Brennerrohr 10 reduziert die für die Mischeinrichtung benötigten Teile und damit die Herstellungs- und Montagekosten. Da der Ring 26 aus einem metallischen Werkstoff besteht, ist er thermisch hoch belastbar, so daß die Anordnung der Dichtung mittels des Ringes 26 im flammennahen Bereich der Mischeinrichtung möglich ist. Wird der Ring 26 gleichzeitig auch als Verschlußorgan für die Rezirkulationsöffnungen 16 verwendet, so kann auch hier nochmals ein weiteres Konstruktionsteil eingespart werden.
Bezugszeichenliste
10
Brennerrohr
12
Rezirkulationsrohr
14
Bajonett-Verriegelung
16
Rezirkulationsöffnung
18
Scheibe
20
Düsenschaft
22
Zentriernabe
24
Vorsatzdüse
26
Ring
28
Trennfuge
30
Innennut
32
Umfangssicke
147

Claims (6)

  1. Brenner mit einem Brennerrohr (10), in welchem eine Mischeinrichtung axial verstellbar angeordnet ist, mit einer Dichtung (18), die die Mischeinrichtung an ihrem Außenumfang gegen das Brennerrohr (10) abdichtet und mit einer senkrecht zur Rohrachse in dem Brennerrohr angeordneten und eine Düsenöffnung aufweisende Scheibe (18) der Mischeinrichtung, wobei Verbrennungsluft durch Luftdurchtrittsöffnungen der Scheibe (18) hindurchtritt und mit dem über einen Düsenschaft (20) zugeführten Brennstoff vermischt und verbrannt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (18) ein im wesentlichen zylindrischer metallischer Ring (26) ist, der mit seiner äußeren Mantelfläche abdichtend und verschiebbar an der Innenwandung des Brennerrohres (10) anliegt und in dessen innere Mantelfläche die Scheibe (18) eingesetzt ist.
  2. Brenner nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (26) in seiner inneren Mantelfläche eine umlaufende Innennut (30) aufweist, in welche die Scheibe (18) mit ihrem Umfangsrand eingesetzt ist.
  3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (26) eine axial durchgehende Trennfuge (28) aufweist.
  4. Brenner nach einem der Anssprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche des Ringes (26) in einem axial mittleren Bereich geradzylindrisch und an den beiden axialen Endbereichen leicht ballig ausgebildet ist.
  5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Brennerrohr (10) eine nach innen vorspringende Umfangssicke (32) aufweist, an welcher der Ring (26) mit seiner äußeren Mantelfläche anliegt.
  6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Brennerrohr (10) in seinem Umfang wenigstens eine Rezirkulationsöffnung (16) aufweist und dass die Rezirkulationsöffnung (16) bei der axialen Verschiebung der Mischeinrichtung durch den Ring (26) verstellbar verschlossen wird.
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