DE20009524U1

DE20009524U1 - Brenner mit Drallregler

Info

Publication number: DE20009524U1
Application number: DE20009524U
Authority: DE
Original assignee: ERC EMISSIONS REDUZIERUNGS CON
Current assignee: ERC EMISSIONS REDUZIERUNGS CON
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2010-05-27

Description

Brenner mit Drallregler

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Brenner zum Verbrennen von gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen mit einem in den Brennraum mündenden oder hineinragenden Brennkopf, der ein Kernrohr aufweist, durch das ein erster Teilstrom der Verbrennungsluft strömt und das von einem Mantelrohr umgeben wird, wodurch ein Ringkanal gebildet wird, durch den ein zweiter Teilstrom der Verbrennungsluft strömt, wobei ein Drallregister mit einer Vielzahl von Drallschaufeln im zweiten Teilstrom angeordnet ist.

Die Drallschaufeln des Drallregisters versetzen die Verbrennungsluft in Rotation, wodurch eine verbesserte Durchmischung der Verbrennungsluft mit den Brennstoffen bewirkt wird. Es ist beispielsweise aus der DE-41 19 278 C2 bekannt, die Drallschaufeln entlang dem Umfang eines außen offenen, ringförmigen Einströmbereichs anzuordnen. Die Drallschaufeln sind um eine axiale Achse verschwenkbar gelagert, so daß der Drall einstellbar ist.

Bei der vorbekannten Anordnung strömt die Verbrennungsluft in radialer Richtung durch die Drallschaufeln und wird nach der Drallerzeugung in eine axiale Strömungsrichtung zu dem Brennkopf im Brennraum umgelenkt. Es ist offensichtlich, daß durch diese 0 Umlenkung nach der Drallerzeugung unerwünschte Strömungsbedingungen entstehen können. Insbesondere wird durch die Umlenkung ein Teils des Dralls vernichtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner 5 der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß eine

stabile und reproduzierbare Drallerzeugung der Verbrennungsluft erfolgen kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Drallregister in einem Abschnitt des zweiten Teilstroms angeordnet ist, in dem dieser eine axiale Strömungsrichtung in Richtung auf die Austrittsöffnung besitzt. Dadurch wird erreicht, daß der zweite Teilstrom nach der Drallerzeugung keine weitere Umlenkung erfährt.

Der Drall bleibt daher bis zum Austreten des zweiten Teilstroms aus dem Ringkanal stabil aufrechterhalten.

In zweckmäßiger Weise ist das Drallregister zumindest teilweise innerhalb des Ringkanals angeordnet, und die Drallschaufeln erstrecken sich radial in dem Ringkanal um einen koaxialen Drall um das Kernrohr zu erzeugen. Damit kann ein kompakter Aufbau des Brenners erreicht werden.

Grundsätzlich ist es zweckmäßig, wenn der Drall einstellbar ist. Dazu können die Drallschaufeln um eine radiale Welle verschwenkbar sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Drallschaufeln über ein Getriebe miteinander verbunden, und es ist ein zentraler Antrieb für eine synchrone Verschwenkung der Drallschaufeln vorgesehen. Damit werden alle Drallschaufeln gleichartig verstellt, so daß eine gleichmäßige Drallerzeugung über dem gesamten Querschnitt bewirkt werden kann.

0 Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Getriebe als Seilzuggetriebe ausgebildet und umfaßt wenigstens einen Seilzug, insbesondere Drahtseilzug, der an den Wellen der Drallschaufeln angreift. Die Verwendung eines Seilzuges hat den Vorteil, daß dieses ohne weiteres 5 um die radial auch außen stehenden freien Enden der

Wellen oder daran befestigte Stellräder der Drallschaufeln geführt werden kann. Der konstruktive Aufbau der verstellbaren Drallschaufeln wird somit wesentlich erleichtert.
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Es ist zweckmäßig, wenn das Getriebe außerhalb des Ringkanals angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Getriebe und insbesondere die Seilzüge in einem geschlossenen Ringraum angeordnet sind, der sich außen um das Mantelrohr erstreckt. Dadurch wird erreicht, daß das Getriebe von äußeren Einflüssen geschützt ist. Der Ringraum kann als Kanal ausgebildet sein, der sich im Bereich des Drallregisters um das Mantelrohr erstreckt und in den die radial nach außen weisenden Wellen der Drallschaufeln hineinragen.

Der Antrieb für die Verstellung der Drallschaufeln kann eine Stellwelle umfassen, die die Seilzüge oder eine Welle einer Drallschaufel antreibt und sich bis außerhalb des Brennraums erstreckt. Damit wird eine Verstellung des Dralls während des Betriebs des Brenners ermöglicht. Die Einstellung des optimalen Dralls kann somit in einfacher Weise erfolgen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch einen Brenner zeigt.

Der in der Zeichnung dargestellte Brenner weist einen 0 Brennkopf 11 auf, der in den Brennraum 12 eines nicht gezeigten Kessels hineinragt. Der Brennkopf umfaßt ein sich axial erstreckendes Kernrohr 13, durch das ein erster Teilstrom 14 der Verbrennungsluft, die sogenannte Primär- oder Kernluft, zum Austrittsende 15 strömt. Das Kernrohr 13 wird koaxial von einem Mantelrohr 16 umgeben.

Es wird so ein Ringkanal 17 gebildet, durch den ein zweiter Teilstrom 18 der Verbrennungsluft, die sogenannte Sekundär- oder Mantelluft, zu dem Austrittsende 19 des Ringkanals strömt. Ferner sind entlang dem Umfang um das Mantelrohr 16 herum eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Stufenluftrohren 20 vorhanden, durch die ein dritter Teilstrom 21 der Verbrennungsluft, die sogenannte Tertiär- oder Stufenluft, strömt.

In dem Kernrohr 13 ist eine Öllanze 22 zum Zuführen des flüssigen Brennstoffs koaxial angeordnet. Weiterhin umfaßt der Brenner mehrere Gaslanzen 23 zum Zuführen des gasförmigen Brennstoffs. Die Gaslanzen werden über einen Gasring 24 mit dem gasförmigen Brennstoff versorgt, der sich außerhalb des Brennraums befindet. Der gesamte Brenner wird über einen nicht näher gezeigten Anschlußflansch am Kessel gehalten. Insoweit weist der Brenner einen herkömmlichen Aufbau auf und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.

Die Mantelluft wird durch einen radial ausgerichteten Ansaugstutzen 25 zugeführt. Für die Verwirbelung der Mantelluft ist ein Drallregister 31 mit einer Vielzahl von Drallschaufeln 26 im zweiten Teilstrom 18 der 5 Verbrennungsluft vorgesehen. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß die Drallschaufeln in dem Ringkanal 17 um eine radiale Welle 27 verschwenkbar gelagert sind. Je nach Stellung des Drallschaufeln zur Strömungsrichtung kann der Drall erhöht oder erniedrigt werden. Die Drallschaufeln zur Drallerzeugung befinden sich demnach in einem Strömungsabschnitt der Mantelluft, in dem diese bereits die endgültige axiale Strömungsrichtung aufweist. Anschließend erfolgt keine Umlenkung der Mantelluft mehr, so daß der Drall stabil aufrechterhalten bleibt.

Zur Verstellung der Drallschaufeln sind die radial nach außen weisenden Wellenenden 28 jeweils mit einem Stellrad 29 versehen, um das ein nicht näher gezeigter Drahtseilzug 33 geführt ist. Damit sind alle Drallschaufeln miteinander verbunden, und eine Verdrehung einer Drallschaufel bewirkt eine gleichartige und gleich große Verdrehung der anderen Schaufeln. Es ist eine nicht näher dargestellte Stellwelle 3 0 vorhanden, die an einer Drallschaufel beziehungsweise dessen Stellrad, beispielsweise über ein Schneckenradgetriebe, angreift und nach außen geführt ist. Der Verlauf der Stellwelle ist in der Zeichnung gestrichelt gezeigt. Eine Verstellung des Dralls ist somit während des Betriebs und von außen möglich.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird der Ringkanal im Bereich des Drallregisters 31 von einem weiteren geschlossenen Ringraum 32 umgeben, in den die freien Enden 28 der Drallschaufeln hineinragen. Der Seilzug 33 verläuft ebenfalls in diesem äußeren Ringraum 32. Die beweglichen Teile sind daher gegenüber äußeren Einflüssen geschützt, so daß ein zuverlässiger Betrieb möglich ist. Es kann vorgesehen werden, daß sich das 5 Mantelrohr 16 in Strömungsrichtung hinter der Drallerzeugung in Richtung auf die Austrittsöffnung 19 konisch verjüngt. Dadurch wird die Mantelluft beschleunigt. Die Austrittsöffnung kann in eine Hülse 34 mit größerem Durchmesser münden oder in diese 0 hineinragen, wodurch ein Ringspalt 35 in Form einer Injektordüse gebildet wird. Damit wird ein Unterdruck zum Ansaugen von Abgas aus dem Brennraum 12 erzeugt. Das angesaugte Abgas vermischt sich mit der Mantelluft und wird der Flamme zugeführt. Dadurch kann die Schadstoffemission verringert werden.

Claims

1. Brenner zum Verbrennen von gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen mit einem in den Brennraum mündenden oder hineinragenden Brennkopf (11), der ein Kernrohr (13) aufweist, durch das ein erster Teilstrom der Verbrennungsluft strömt und das von einem Mantelrohr (16) umgeben wird, wodurch ein Ringkanal (17) gebildet wird, durch den ein zweiter Teilstrom der Verbrennungsluft strömt, wobei ein Drallregister (31) mit einer Vielzahl von Drallschaufeln (26) im zweiten Teilstrom angeordnet sind, um die Verbrennungsluft in Rotation zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallregister (31) in einem Strömungsabschnitt des zweiten Teilstroms (18) angeordnet sind, in dem dieser eine axiale Strömungsrichtung in Richtung auf die Austrittsöffnung (19) besitzt.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drallregister (31) zumindest teilweise innerhalb des Ringkanals (17) angeordnet ist und sich die Drallschaufeln radial in dem Ringkanal erstrecken.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallschaufeln (26) jeweils um eine radiale Welle (27) verschwenkbar sind.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallschaufeln über ein Getriebe (28, 29, 33) miteinander verbunden sind, und daß ein zentraler Antrieb (30) für eine synchrone Verschwenkung der Drallschaufeln vorgesehen ist.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als Seilzuggetriebe ausgebildet ist und wenigstens einen Seilzug (33), insbesondere Drahtseilzug, umfaßt, der an den Wellen (28) oder an daran drehfest montierten Stellrädern (29) der Drallschaufeln angreift.

6. Brenner nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe außerhalb des Ringkanals (17) angeordnet sind.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe und insbesondere die Seilzüge in einem geschlossenen Ringraum (32) angeordnet sind, der sich außen um das Mantelrohr (17) zumindest im Bereich des Drallregisters (31) erstreckt.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine Welle (30) umfaßt, die den Seilzug oder eine Welle einer Drallschaufel (26) antreibt und sich bis außerhalb des Brennraums (12) erstreckt.

9. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ringkanal (17) in Strömungsrichtung hinter den Drallschaufeln verjüngt.