DE10014413A1 - Brenner sowie Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner, insbesondere für eine Feuerungsvorrichtung zum Reinigen von Abgasfiltern, mit einer Brennkammer (14), deren Wände aus hitzebeständigem Material bestehen, einer Brennstoff-Einlassöffnung (19) zum Zuführen von vorzugsweise flüssigem Brennstoff in die Brennkammer (14) und einer Luft-Einlassöffnung (36) zum Zuführen von Verbrennungsluft in die Brennkammer (14). Die Erfindung sieht eine Vorwärmeeinrichtung zum Vorwärmen der Verbrennungsluft der Zuführung in die Brennkammer (14) vor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner, insbesondere für eine Feuerungsvor­ richtung zum Reinigen von Abgasfiltern, mit einer Brennkammer, deren Wände aus hitzebeständigem Material bestehen, einer Brennstoff-Einlassöffnung zum Zuführen von vorzugsweise flüssigem Brennstoff in die Brennkammer und einer Luft-Einlass­ öffnung zum Zuführen von Verbrennungsluft in die Brennkammer.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff, bei dem ein vorzugsweise flüssiger Brennstoff sowie Verbrennungsluft in eine Brennkammer eingeleitet werden.

Brenner der eingangs genannten Art werden bekanntermaßen eingesetzt, um eine Flamme zu erzeugen, mit deren Hilfe feuerbeständige Abgas- oder Rußfilter durch Ausbrennen gereinigt werden. Derartige Abgasfilter dienen zum Reinigen von Ver­ brennungsgasen, insbesondere zum Herausfiltern von Rußpartikeln aus Verbren­ nungsgasen von Dieselmotoren. In den Poren derartiger, keramischer Abgasfilter setzen sich mit der Zeit Rußpartikel und dgl. fest, die nach einiger Betriebszeit mit Hilfe der Brenner ausgebrannt und somit gereinigt werden. Die bekannten Brenner und Feuerungen sorgen zwar für zufriedenstellende Reinigungsergebnisse, jedoch ist der Brennstoffverbrauch verhältnismäßig hoch.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Brenner und ein Verbrennungsverfahren bereitzustellen, mit dem ein niedriger Brennstoffverbrauch und somit ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann.

Die Erfindung löst die Aufgabe bei einem Brenner der eingangs genannten Art durch eine Vorwärmeinrichtung zum Vorwärmen der Verbrennungsluft vor der Zuführung in die Brennkammer.

Die Erfindung löst die Aufgabe ferner bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch, dass die gesamte oder ein Teilstrom der Verbrennungsluft zunächst in eine unmittelbar benachbart zu der Brennkammer angeordneten Vorwärmkammer eingeleitet und in dieser durch Wärmeübertragung von der Brennkammer auf die Vorwärmkammer vorgewärmt wird.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Brenners bzw. des Verbrennungsverfahrens bestehen im wesentlichen darin, dass durch die Vorwärmung der Verbrennungsluft ein niedriger Brennstoffverbrauch und somit ein höherer Wirkungsgrad der Ver­ brennung ezielt wird. Damit kann im Falle des Einsatzes des Brenners für eine Feuerung zum Reinigen von Rußfiltern von Dieselmotoren insgesamt ein geringerer Brennstoffverbrauch erzielt werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorwärmeinrichtung als Vorwärmkammer ausgebildet ist, durch welche vorzugs­ weise ein Teilstrom der Verbrennungsluft vor Einleitung in die Brennkammer hindurchführbar ist. Eine Vorwärmkammer lässt sich mit geringem Aufwand herstellen. Besonders bevorzugt ist es, dass die Vorwärmkammer unmittelbar benachbart zu der Brennkammer angeordnet ist, so dass die Vorwärmung durch Wärmeübertragung von der Brennkammer auf die Vorwärmkammer erfolgt. Hierbei sind keine zusätzlichen Wärmeerzeugungseinrichtungen notwendig, sondern die Vorwärmung der Verbrennungsluft, vorzugsweise eines Teilstroms, der als Neben­ luftstrom bezeichnet werden kann, erfolgt mit Hilfe der durch die Verbrennung selbst erzeugten Wärmeenergie. Der Brenner ist somit einfach und kostengünstig herstellbar.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Vor­ wärmkammer eine Umfangswand der Brennkammer ganz oder teilweise umhüllt.

Besonders zweckmäßig ist es, dass in einem zwischen der Vorwärmkammer und der Brennkammer angeordneten Wandabschnitt der Brennkammer mindestens ein Luftzuführkanal ausgebildet ist, durch den vorgewärmte Verbrennungsluft aus der Vorwärmkammer in die Brennkammer strömen kann.

Entsprechend einer bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Vorwärmkammer an einem stirnseitigen Ende der Brennkammer angeordnet ist. Hierbei sind mehrere Luftzuführkanäle in einer Stirnwand der Brennkammer ausge­ bildet, durch welche Verbrennungsluft aus der Vorwärmkammer direkt in die Brennkammer einleitbar ist.

Eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades lässt sich dadurch erzielen, dass die Luftzuführkanäle schräg in dem Wandabschnitt angeordnet sind, so dass die in der Brennkammer enthaltenen Gase und/oder Brennstoff in eine Strömung mit tangen­ tialer Komponente bezogen auf eine Längsachse der Brennkammer versetzt wer­ den. Auf diese Weise entsteht eine Drallströmung und eine Verwirbelung und besonders günstige Einbringung der Verbrennungsluft in die Brennkammer. Wird die vorgewärmte Luft in eine Vorwärmkammer eingebracht, in welche der Brennstoff in gasförmiger und/oder flüssiger Form eingebracht wird, erfolgt in der Vorver­ brennungskammer aufgrund der Drallströmung eine besonders intensive Vermischung des Brennstoffs mit der Verbrennungsluft, der die gesamte Verbrennung günstig beeinflusst.

Versuche haben ergeben, dass die Luftzuführkanäle vorzugsweise etwa kreisförmig bezogen auf eine Längsachse der vorzugsweise zylindrischen Brennkammer an­ geordnet sind, und zwar besonders bevorzugt etwa mittig zwischen der Längs­ achse der Brennkammer und einer Umfangswand, so dass die Drallströmung besonders effizient erzeugt wird.

Damit der Brennstoff nahe der Luftzuführkanäle eingeleitet wird, ist vorzugsweise ein rohrartiger, die Brennstoff-Einlassöffnung aufweisender Brennstoff-Einlass­ stutzen radial an einer Umfangswand der Brennkammer an einem stirnseitigen Ende angeordnet. Der Einlassstutzen mündet dabei vorzugsweise in die Vorbrennkam­ mer, in welche der Nebenluftstrom durch die Luftzuführkanäle eingeführt wird.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung bzw. einer bevorzugten Ausführungs­ form wird eine exentrisch zu einer Längsachse der Brennkammer angeordnete Vorbrennkammer vorgeschlagen, in der eine intensive Vermischung und bereits eine erste Verbrennung des Brennstoffs mit Hilfe der vorgewärmten Verbrennungs­ luft erfolgt. Durch die exzentrische Anordnung der Vorbrennkammer ist diese von einer sich in Strömungsrichtung der Gase anschließenden Hauptbrennkammer, in welche ebenfalls Verbrennungsluft eingeleitet wird, teilweise getrennt, was eine besonders günstige Vermischung des Brennstoffs mit der vorgewärmten Luft begünstigt. Die exentrische Anordnung kann dadurch erreicht werden, dass aus einem einstückigen hitzebeständigem Material, beispielsweise nicht rostendem Stahl durch exzentrisches Zerspanen die gesamte Brennkammer hergestellt wird. Vorzugsweise münden die in der Stirnwand der Brennkammer ausgebildeten Luftzu­ führkanäle in die Vorbrennkammer, so daß die vorgewärmte Verbrennungsluft in die Vorbrennkammer einleitbar ist.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung bzw. einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass ein ganz oder teilweise umlaufender Vorsprung zum Zurückhalten nicht vollständig verbrannten Brennstoffs innen an der Wand der Brennkammer angeordnet ist. Ein derartiger Vorsprung sorgt dafür, dass sich etwa im Bodenbereich der Brennkammer ansammelnder, noch unverbrannter flüssiger Brennstoff dort zurückgehalten wird und nicht in den anschließenden Reinigungs­ raum gelangt, sondern stattdessen mit der Zeit in dem Brenner verbrannt wird, so dass wiederum der Wirkungsgrad verbessert wird. Einfach hergestellt werden kann der Vorsprung dadurch, dass er als Ring ausgebildet und in einem der Luft-Einlass­ öffnung gegenüber liegenden Endbereich der Brennkammer angeordnet ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bzw. eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Strömungsleitelement zum Leiten der Gasströmung innen an der Wand der Brennkammer angeordnet ist. Die Strömung und somit die Verbrennung können auf konstruktiv einfache Weise variiert werden. Insbesondere lässt sich erreichen, dass das Flammbild gleichmäßig ist, was wiederum den Wirkungsgrad und ggf. das Ausbrennen und Reinigen eines Abgas-Rußfilters verbessert.

Besonders bevorzugt ist es, dass das Strömungsleitelement spiralförmig an einer Umfangswand der Brennkammer verläuft und mehrere spiralförmige Strömungsleit­ bleche innen an der Umfangswand der Brennkammer angeordnet sind.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein um seine Längs­ achse drehbarer Lufteinlassstutzen in die Brennkammer hineinragt. Durch die Dreh­ barkeit kann die Strömungsrichtung auf einfache Weise variiert werden. Der Lufteinlass-Stutzen ist im Bereich seines in der Brennkammer angeordneten Endes so ausgestaltet, dass die eingeleitete Verbrennungsluft wenigstens teilweise in axialer Richtung - bezogen auf eine Längsachse der Brennkammer - einströmt.

Durch diese Maßnahme lässt sich die Verbrennung beeinflussen, insbesondere die Temperaturen innerhalb der Brennkammer. Die Wandtemperaturen können vorteilhafterweise erheblich gesenkt werden: Während bei herkömmlichen Brennern die Wand im Betrieb rot glühend werden könnte, kann dies nunmehr weitestgehend vermieden werden. Dabei können hohe Verbrennungstemperaturen von bis zu 1300 Grad in der Flamme erreicht werden, ohne dass das Gehäuse zu heiss wird. Vorzugsweise ist der Lufteinlass-Stutzen ein zylindrisches Rohr, dessen Umfangs­ wand im Bereich des in der Brennkammer angeordneten Endes teilweise entfernt ist.

Bei einem weiteren Aspekts der Erfindung wird bei einem Brenner der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass zwei mit einer gemeinsamen Luftleitung ver­ bundene separate Zuführleitungen zu Verbrennungsluft-Einlassöffnungen führen und dass in mindestens einer der separaten Zuführleitungen der freie Strömungs­ querschnitt durch einen austauschbaren Einsetzkörper reduzierbar ist. Das Verhält­ nis eines Nebenluftstroms und eines Hauptluftstroms in eine Vorbrennkammer bzw. eine Hauptbrennkammer lässt sich auf diese Weise einfach aber wirksam variieren durch Einsetzen bzw. Austauschen des Einsetzkörpers.

Dieser ist vorzugsweise als ein einen Durchlasskanal ausgebildete Gewindehülse ausgebildet, die mittels eines Außengewindes in ein Innengewinde der separaten Zuführleitung einschraubbar ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahrens werden im wesentlichen die zuvor beschriebenen Vorteile erreicht.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnah­ me auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Feuerung mit einem erfindungsgemäßen Brenner in einer Teilschnitt­ darstellung;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Brenner in einer Schnittdarstellung;

Fig. 3 eine weitere Schnittdarstellung des Brenners nach Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere Schnittdarstellung des Brenners;

Fig. 5 eine weitere Schnittdarstellung des Brenners;

Fig. 6 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners in einer Schnittdarstellung;

Fig. 7 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners mit Strömungsleitblechen;

Fig. 8 eine weitere Ansicht des Brenners aus Fig. 7;

Fig. 9 eine stirnseite Ansicht des Brenners gemäß Fig. 7;

Fig. 10 eine Schnittdarstellung eines alternativen Brenners mit einem drehbaren Lufteinlassstutzen einer Schnittdarstellung;

Fig. 11 den separaten Lufteinlassstutzen in einer Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasfiltern oder Partikelfiltern mit einem erfindungemäßen Brenner 2. In einem Gehäuse 4 sind mehrere keramische Filtermodule 6 befestigt, durch deren offenporige innere Struktur zu reinigendes Abgas einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors hindurchströmt, welches durch eine Leitung 8 in den Innenraum des Gehäuses 4 eingeleitet wird. Während der Durchströmung werden Rußpartikell und andere Verbrennungsrück­ stände in den Filtermodulen 6 zurückgehalten. Nach einer bestimmten Betriebs­ dauer wird der Brenner 2 eingeschaltet, und die Partikel und Verbrennungsrück­ stände werden durch eine von dem Brenner 2 erzeugte Flamme bzw. heiße Ver­ brennungsgabe verbrannt, so dass die Filtermodule 6 gereinigt werden.

Der Brenner 2 ist mittig bezogen auf eine Zentralachse 9 mittels einer Halterung in dem Gehäuse 4 befestigt. Durch eine Brennstoffleitung 10 für flüssigen (Diesel-) Kraftstoff kann eine einstellbare Brennstoffmenge je Zeiteinheit in einen radial abstehenden Brennstoff-Einlass-Stutzen 12, der auch als Kerzenstutzen bezeichnet werden kann, und durch diesen in den Innenraum einer Brennkammer 14 des Brenners 2 durch eine Brennstoff-Einlassöffnung 16, vgl. auch Fig. 2, eingeleitet werden. Die Wände der Brennkammer 14 bestehen aus rostfreiem Edelstahl oder anderen hitzebeständigen Materialien.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, strömt der flüssige Brennstoff zunächst in einen porösen, gesinterten Verteilerring 18, der in den Stutzen 12 eingepresst ist, und von dort durch die Eintrittsöffnung 16 in den Innenraum der Brennkammer 14. In den Stutzen 12 ragt ferner eine Glühkerze 20 zum Vorwärmen und Ver­ dampfen des einströmenden Brennstoffs.

Die im wesentlichen zylindrische Brennkammer 14 umfasst eine - bezogen auf eine Längsachse 23 - zylindrische Vorbrennkammer 24 sowie eine benachbarte, zylin­ drisch - bezogen auf eine Längsachse 25 - ausgebildete Hauptbrennkammer 26, durch deren Austrittsöffnung 28 die Verbrennungsgase ausströmen können. Der Brennstoff tritt im wesentlichen radial durch die Einlassöffnung 16 in die Vorbrenn­ kammer 24 ein.

Verbrennungsluft oder andere sauerstoffhaltige Gase treten einerseits in einem Teilstrom, der als Nebenluftstrom bezeichnet werden kann, durch mehrere in einem stirnseitigen, kreisscheibenförmigen Wandabschnitt 30 ausgebildete, zylindrische Luftzuführkanäle 32 in die Vorbrennkammer 24 ein. Durch eine tangential bezogen auf die Längsachse 25 verlaufende Verbrennungsluft-Zuführleitung 34, vgl. Fig. 1, 3 und 5 wird ein Teilstrom der Verbrennungsluft, der als Hauptluftstrom bezeichnet werden kann, durch eine Luft-Einlassöffnung 36 (vgl. Fig. 2) in die Hauptbrenn­ kammer 26 eingeleitet, so dass ein brennfähiges Gemisch aus Brennstoff und Verbrennungsluft entsteht. Mittels eines durch einen von außen in den Innenraum der Hauptbrennkammer 26 führenden Messkanal 38 kann ein Temperaturmessgerät wie etwa ein Thermoelement in die Hauptbrennkammer 26 eingeführt werden, um dort die Temperatur bestimmen zu können.

Eine erfindungsgemäße Vorwärmeinrichtung zum Vorwärmen der Verbrennungsluft vor der Zuführung oder Einleitung in die Brennkammer 14 ist durch eine stirnseitig an der Vorbrennkammer 24 angeordnete Vorwärmkammer 38 gebildet, in der ein Teilstrom der Verbrennungsluft, namentlich der in die Vorbrennkammer 24 eingelei­ tete Nebenlufttrom vorgewärmt wird. Die Vorwärmkammer ist durch den kreis­ scheibenförmigen Wandabschnitt 30 und einen hierzu beabstandeten Deckel 40 und einen an dem Deckel 40 ausgebildeten Ring 42 begrenzt. Die zur Vorwärmung der durch die Vorwärmkammer 38 und anschließend durch die Luftzufuhrkanäle 32 strömenden Verbrennungsluft erforderliche Wärmeenergie wird durch Wärme­ abgabe von den in der Brennkammer 14 enthaltenen Verbrennungsgasen auf den Wandabschnitt 30, durch Wärmeleitung durch den Wandabschnitt 30 hindurch und anschließend durch Abgabe der Wärme an die in der Vorwärmkammer 38 enthalte­ nen Verbrennungsluft übertragen. Die Dicke des Wandabschnitts 30 ist so gewählt, dass eine ausreichende Festigkeit und eine gute Wärmeleitungs- und Wärmespei­ cherfähigkeit besteht.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind mehrere Lufzuführkanäle 32 in dem auch als Drallplatte zu bezeichnenden Wandabschnitt 30 ausgebildet, die gleichmäßig beabstandet zueinander auf einer konzentrisch zur Längsachse 23 der Vorbrenn­ kammer 23 angeordneten Kreislinie 44 liegen. Sie sind etwa mittig zwischen der Längsachse 23 und einer Umfangswand 46 der Brennkammer 14 plaziert. Die als zylindrische Bohrungen angeordneten Luftzuführkanäle 32 sind schräg in dem Wandabschnitt 30 angeordnet, derart, dass deren Längsachsen geneigt zu dem Wandabschnitt 30 und bezogen auf die Längsachse 23. Jeder Luftzuführkanal 32 ist dabei tangential bezogen auf die Kreislinie 44 geneigt, und zwar in einem Winkel von etwa 25 Grad. Selbstverständlich ließe sich ein anderer Neigungswinkel realisieren. Aufgrund der geneigten Anordnung entsteht eine Drall-Strömung mit tangentialer Komponente in der Vorbrennkammer 24, bezogen auf die Längsachse 23. Durch eine derartige Drallströmung kommt es zu einer besonders guten Durchmischung und Verwirbelung der Gase innerhalb der Brennkammer 14 und zu einer besonders guten Vermischung des durch die Eintrittsöffnung 16 in die Vorbrenn­ kammer 24 eintretenden Brennstoffs, so dass sich insgesamt die Verbrennung günstig beeinflussen und eine gute Brennstoffauszunutzung erreicht wird.

Die Verbrennung wird ferner dadurch günstig beeinflusst, dass die Vorbrennkam­ mer 24 exentrisch zu der Hauptbrennkammer 26 angeordnet ist, wie aus dem in den Fig. 2 und 3 erkennbaren Abstand E der Längsachsen 25 zueinander ersichtlich ist. Die gesamte Brennkammer 14 ist mit Ausnahme des Wandab­ schnitts 30, des Deckels 40 und des Stutzens 12 im wesentlichen aus einem einzigen Materialstück gefertigt durch zerspanende Bearbeitung, beispielsweise Fräsen oder Drehen, so dass eine hohe Festigkeit erzielt wird und sich die exzen­ trische Anordnung der Vorbrennkammer 24 auf verhältnismäßig einfache Weise verwirklichen lässt. Aufgrund dieser exzentrischen Anordnung ist ein radial nach außen gegenüber dem Hauptbrennraum 26 versetzter Raum 50 in der Vorbrenn­ kammer 24 ausgebildet, in dem im wesentlichen der Brennstoff durch die Eintritts­ öffnung 26 eingeleitet wird. Im Zusammenspiel mit der Drallströmung in der Vorbrennkammer 24 findet hierdurch eine besonders gute Vermischung und somit Verbrennung statt. Im Bereich des Raums 50 kommt es bevorzugt zu einer Zün­ dung der Verbrennung.

Wie Fig. 2 zeigt, ist innen an der Wand der Hauptbrennkammer 26 ein vollständig umlaufender Vorsprung oder Ring 52 vorgesehen, der nicht vollständig verbrannte, insbesondere flüssige Brennstoffe in der Hauptbrennkammer 26 zurückzuhalten. Darüber hinaus beeinflusst der Ring 52 die Strömung der Verbrennungsgase in der Hauptbrennkammer 26, in dem er für eine geringfügige Einschnürung des freien Strömungsquerschnitts sorgt und somit die Verbrennung innerhalb der Hauptbrenn­ kammer 26 "hält". Der Ring 52 ist im wesentlichen gegenüber den Luft-Eintrittsöff­ nungen im Bereich der Luftzuführkanäle 32 und gegenüber der Lufteintrittsöffnung 36 angeordnet.

Fig. 6 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä­ ßen Brenners, welches eine Reihe von Gemeinsamkeiten zu dem zuvor beschriebe­ nen Brenner aufweist; hinsichtlich gleicher Teile sind gleiche Bezugszeichen ver­ wendet worden und es wird insoweit auf die obigen Beschreibungen Bezug genom­ men.

Zusätzlich zu der Vorwärmkammer 38 für einen Nebenluftstrom kann auch der Hauptluftstrom, der durch die schematisch dargestellte Eintrittsöffnung 36 in die Brennkammer 14 eintritt, mit einer benachbart zu einer Umfangswand 54 der Brennkammer 14 im Ausführungsbeispiel der Hauptbrennkammer 26 angeordnet sein und diese umhüllen. Diese zusätzliche Vorwärmkammer 56 ist durch eine zylindrische Umfangswand 58 nach außen begrenzt. Die Verbrennungsluft wird zunächst in die Vorwärmkammer 56 geleitet und anschließend aus dieser durch eine Durchbrechung der Umfangswand 54 der Brennkammer 14 in den Innenraum der Hauptbrennkammer 26 eingeleitet. Durch eine derartige Vorwärmung aufgrund von Wärmeübertragung aus dem Innenraum der Brennkammer 14 auf die in der Vorwärmkammer 56 enthaltenen Gase wird eine günstigere Verbrennung erzielt.

Fig. 7 bis 9 veranschaulichen ein weiters Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Brenners, welches eine Reihe von Gemeinsamkeiten zu den zuvor be­ schriebenen Brennern aufweist; hinsichtlich gleicher Teile sind gleiche Bezugszei­ chen verwendet worden und es wird insoweit auf die obigen Beschreibungen Bezug genommen.

In Fig. 7 ist erkennbar, dass eine mit einer gemeinsamen Luftleitung verbundene Luft-Zuführleitung 60 zu der Vorbrennkammer 24 führt und eine weitere separate Luft-Zuführleitung 62 in die Hauptbrennkammer 26 führt, wobei in letzterer ein einschraubbarer Einsetzkörper eingebracht ist, um den freien Strömungsquerschnitt wahlweise zu variieren, um die Teilluftströme in den Leitungen 60, 62 durch Variation der Strömungswiderstände in ein vorgebbares Verhältnis bringen zu können, um die Verbrennung wahlweise beeinflussen zu können.

Wie die Fig. 7 bis 8 veranschaulichen, sind in der Brennkammer 14 im Bereich der Hauptbrennkammer 24 innen an dessen Wand als Strömungsleitbleche 64, 66 ausgebildete Strömungsleitelemente befestigt, beispielsweise verschweisst, welche die Gasströmung innerhalb der Brennkammer 14 und damit das Flammbild günstig beeinflussen. Insbesondere der durch die Zuführleitung 62 einströmende Hauptluft­ strom wird aufgrund der spiralförmigen Strömungsleitbleche 64, 66 auf eine wenigstens spiralförmige Strömungsbahn gebracht, wodurch sich die Verbrennung und das Flammbild vergleichmäßigen.

Das teilweise in den Fig. 10 und 11 dargestellte alternative Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners ist im Bereich des Lufteinlasses des Hauptluft­ stroms in die Hauptbrennkammer 26 der Brennkammer 14 dahingehend modifiziert, dass ein um eine Längsachse 68 drehbarer, in ein Rohr 70 eingesetzer Lufteinlass­ stutzen 72 eine einfache variierbare Lufteinleitung ermöglicht durch Drehen des Lufteinlassstutzens 72 um die Längsachse 68. In einer gewünschten Drehstellung kann der Lufteinlassstutzen 72 mit Hilfe eines Fixierrings 74 (Fig. 11) festgestellt werden. An einem seiner Austrittsöffnung 76 gegenüberliegenden Ende ist eine Gewindehülse 78 aufgeschrumpft, die in ein Innengewinde des Rohrs 70 einge­ schraubt ist. Der Lufteinlassstutzen 72 kann selbstverständlich in unterschiedlichen axialen Stellungen und somit unterschiedlich weit in die Hauptbrennkammer 26 hineinragend positioniert und dann mit Hilfe des Rings 74 fixiert werden. Er ist im wesentlichen als Rohr ausgebildet und weist in seinem Endbereich eine abgetrennte Umfangswand und somit eine halbschalenartige Umfangswand 80 auf, wobei das Ende durch einen in der Draufsicht halbrunden Wandabschnitt 82 teilweise verschlossen ist. Durch die Gestaltung kann Verbrennungsluft teilweise in axiale Richtung bezogen auf die Längsachse 25 in die Brennkammer einströmen.

Anhand der Figuren ist nachfolgend das erfindungsgemäße Verbrennungsverfahren erläutert. Flüssiger Brennstoff wird durch die Zuführleitung 10 in den Stutzen 12 und sodann durch die Eintrittsöffnung 16 in die Brennkammer eingeleitet. Ein Nebenluftstrom wird zunächst in die Vorwärmkammer 38 eingeleitet und wird dort erwärmt und strömt dann durch die Luftzufuhrkanäle 32 mit einer tangentialen Strömungskomponente in die Vorbrennkammer 24 ein und wird dort mit dem Brennstoff vermischt. Das Gemisch entzündet sich und strömt in die Brennkammer 26 und verbrennt dort vollständig. Anschließend treten die Verbrennungsgase durch die Austrittsöffnung 28 aus dem Brenner aus. Ein weiterer Teilluftstrom der Verbrennungsluft wird durch die Luftleitung 34 und die Eintrittsöffnung 36 in die Hauptbrennkammer 26 eingeleitet und sorgt für eine vollständige Verbrennung.

In den mit einer Luftdruckquelle verbundenen separaten Zuführleitungen zu der Vorwärmkammer 38 bzw. der Eintrittsöffnung 36 wird aufgrund der Strömungs­ widerstände in diesen separaten Zuführleitungen das Verhältnis der Volumen- oder Mengenströme der beiden Teilströme eingestellt, die aus einer gemeinsamen Luft­ leitung abgezweigt sind. Um dieses Mengenverhältnis auf einfache Weise variieren zu können, kann in eine der Zuführleitungen ein austauschbarer Einsetzkörper zur Reduktion oder Erweiterung des freien Strömungsquerschnitts dieser Zuführleitung eingebaut werden. Der Einsatzkörper ist vorzugsweise als Gewindehülse ausgebil­ det, die in ein Gewinde einer der Zuführleitungen einschraubbar ist.

Claims (27)

1. Brenner, insbesondere für eine Feuerungsvorrichtung zum Reinigen von Ab­ gasfiltern,
mit einer Brennkammer (14), deren Wände aus hitzebeständigem Material beste­ hen,
einer Brennstoff-Einlassöffnung (19) zum Zuführen von vorzugsweise flüssigem Brennstoff in die Brennkammer (14) und
einer Luft-Einlassöffnung (36) zum Zuführen von Verbrennungsluft in die Brenn­ kammer (14),
gekennzeichnet durch eine Vorwärmeinrichtung zum Vorwärmen der Verbren­ nungsluft vor der Zuführung in die Brennkammer (14).

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmeinrichtung als Vorwärmkammer (38, 56) ausgebildet ist, durch welche vorzugsweise ein Teilstrom der Verbrennungsluft vor Einleitung in die Brennkammer (14) hindurchführbar ist.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmkammer (38, 56) unmittelbar benach­ bart zu der Brennkammer (14) angeordnet ist, so dass die Vorwärmung durch Wärmeübertragung von der Brennkammer (14) auf die Vorwärmkammer (38, 56) erfolgt.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmkammer eine Umfangswand der Brenn­ kammer (14) ganz oder teilweise umhüllt.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen der Vorwärmkammer (38, 56) und der Brennkammer (14) angeordneten Wandabschnitt der Brennkammer (14) mindestens ein Luftzuführkanal ausgebildet ist, durch den vorgewärmte Verbren­ nungsluft aus der Vorwärmkammer (38, 56) in die Brennkammer (14) strömen kann.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmkammer (38) an einem stirnseitigen Ende der Brennkammer (14) angeordnet ist.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Luftzufuhrkanäle (32) in einer Stirnwand der Brennkammer (14) ausgebildet sind, durch welche Verbrennungsluft aus der Vorwärmkammer (38) direkt in die Brennkammer (14) einleitbar ist.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrkanäle (32) schräg in dem Wand­ abschnitt angeordnet sind, so dass die in der Brennkammer (14) enthaltenen Gase und/oder Brennstoff in eine Strömung mit tangentialer Komponente bezogen auf eine Längsachse der Brennkammer (14) versetzt werden.

9. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Stirnwand ausgebildeten Luftzufuhrkanäle (32) etwa auf einem Kreis um eine Längsachse (23) der Brennkammer (14) an­ geordnet sind.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhrkanäle (32) etwa mittig zwischen der Längsachse (32) und einer Umfangswand (46) der Brennkammer (14) plaziert sind.

11. Brenner nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrartiger, die Brennstoff-Einlassöffnung (16) aufweisender Brennstoff-Einlassstutzen (12) radial an einer Umfangswand (46) der Brennkammer (14) an einem stirnseitigen Ende angeordnet ist.

12. Brenner nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff-Einlassstutzen (12) in eine Vorbrenn­ kammer (24) mündet.

13. Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorstehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine exzentrisch zu einer Längsachse (25) der Brennkammer (14) angeordnete Vorbrennkammer (24).

14. Brenner nach Anspruch 7 und 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Stirnwand der Brennkammer (14) ausgebil­ deten Luftzufuhrkanäle (32) in die Vorbrennkammer (24) münden, so daß die vorgewärmte Verbrennungsluft in die Vorbrennkammer (24) einleitbar ist.

15. Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein ganz oder teilweise umlaufender Vorsprung zum Zurückhalten nicht vollständig verbrannten Brennstoffs innen an der Wand der Brennkammer (14) angeordnet ist.

16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung als Ring (52) ausgebildet und in einem der Luft-Einlassöffnung (36) gegenüber liegenden Endbereich der Brenn­ kammer (14) angeordnet ist.

17. Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsleitelement zum Leiten der Gass­ trömung innen an der Wand der Brennkammer (14) angeordnet ist.

18. Brenner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleitelement spiralförmig an einer Um­ fangswand (46) der Brennkammer (14) verläuft.

19. Brenner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere spiralförmige Strömungsleitbleche innen an der Umfangswand (46) der Brennkammer (14) angeordnet sind.

20. Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorstehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein um seine Längsachse drehbarer Lufteinlass- Stutzen in die Brennkammer hineinragt.

21. Brenner nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass-Stutzen im Bereich seines in der Brennkammer angeordneten Endes so ausgestaltet ist, dass die eingeleitete Ver­ brennungsluft wenigstens teilweise in axialer Richtung - bezogen auf eine Längs­ achse 25 der Brennkammer (14) - einströmt.

22. Brenner nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass-Stutzen ein zylindrisches Rohr ist, dessen Umfangswand im Bereich des in der Brennkammer angeordneten Endes teilweise entfernt ist.

22. Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei mit einer gemeinsamen Luftleitung verbundene separate Zuführleitungen zu Verbrennungsluft-Einlassöffnungen (32, 36) führen und dass in mindestens einer der separaten Zuführleitungen der freie Strömungs­ querschnitt durch einen austauschbaren Einsetzkörper reduzierbar ist.

23. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzkörper als Gewindehülse ausgebildet, die in ein Gewinde der separaten Zuführleitung einschraubbar ist.

24. Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff, bei dem ein vorzugsweise flüssiger Brennstoff sowie Verbrennungsluft in eine Brennkammer (14) eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte oder ein Teilstrom der Verbrennungsluft zunächst in einer unmittelbar benachbart zu der Brennkammer (14) angeordneten Vorwärmkammer (38, 56) eingeleitet und in dieser durch Wärmeübertragung von der Brennkammer (14) auf die Vorwärmkammer (38, 56) vorgewärmt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom der Verbrennungsluft in eine an einem stirnseitigen Ende der Brennkammer (14) angeordnete Vorwärmkammer (38) eingeleitet wird und durch einen zwischen der und der Brennkammer (14) angeord­ neten Wandabschnitt (30), in dem ein oder mehrere Luftzufuhrkanäle (32) ausgebil­ det sind, in die Brennkammer (14) einströmt.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilstrom der Verbrennungsluft mit einer tangen­ tialen Strömungsrichtungskomponente bezogen auf eine Längsachse der Brenn­ kammer (14) in die Brennkammer (14) eingeleitet wird.