DE2120126A1

DE2120126A1 - Hochleistungsbrenner

Info

Publication number: DE2120126A1
Application number: DE19712120126
Authority: DE
Inventors: Robert P. Dover; Ruland Ross R. Hopatcong; NJ. Guerre (V.St.A.)
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1970-07-06
Filing date: 1971-04-24
Publication date: 1972-01-20
Also published as: DE2120126B2; SE371286B; US3671173A; NL171376B; CA938543A; NL171376C; FR2109590A5; GB1341253A; BE769510A; NL7106077A; DE2120126C3

Description

Hochleistungsbrenner

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Hochleistungsbrennei* und insbesondere auf eine neue und verbesserte Brennerkonstruktion, die eine Verbrennungskammer überflüssig macht.

Typische Hochleistungsbrenner bekannter Konstruktion besitzen im allgemeinen eine Verbrennungskammer, die dazu bestimmt ist,

den Verbrennungsprozess zu begrenzen und einen hohen Mischeine
grad und Vollständigkeit der Verbrennung zu erreichen. Die erhitzten Wände der Verbrennungskammer unterstützen den Verbrennungsprozess, indem sie Hitze von den Kammerwänden auf die Flamme zurückstrahlen. Die Wände umschließen und formen die

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Flamme, indem sie das Bestreben der Gase zu expandieren beschränken und die radiale .ausdehnung der Flammen einengen.

Eine bekannte Brennerkonstruktion, die der vorliegenden Erfindung am nächsten kommt, wendet einen Hilfsluftstrom lediglich für Kühlungszwecke an, d.h. um die Wände der Verbrennungskammer zu kühlen und zu waschen. Dieser bekannte Brenner ist nicht so konstruiert, daßder Hilfsluftstrom die Verbrennung unterstützt, sondern er schafft lediglich eine Grenzschicht von kalter Luft längs der Kammerwände. Bei dieser typischen bekannten BrennerkonstrukHon wird ein verhältnismäßig hoher Luftüberschuss verwendet im Vergleich zu der zum Zünden des Brennstoffs benötigten Menge,und diese Art der Verbrennung ist daher vom wirtschaftlichen Standpunkt aus unerwünscht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue und verbesserte Brennerkonstruktion und insbesondere auf einen kammerlosen Hochleistungsbrenner, der besonders für eine Verbrennung geeignet ist, indem er einen hohen Mischgrad zu erreichen gestattet und daher innerhalb eines verhältnismäßig kleinen aber strukturell nicht begrenzten Volumens eine hohe Temperatur erzeugt, Dabei wird die Hauptmenge der Wirbelstromluft dazujverwendet, einen hohen Grad einer Umkehrströmung zum Einleitungspunkt des Brennstoffs zu erzielen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine neue und verbesserte Konstruktion eines Hochleistungsbrenners geschaffen, bei dem die Notwendigkeit einer Verbrennungskammer aufgrund der Anwendung eines Hilfsluftstroms vollständig ausgeschaltet ist. Dieser Hilfsluftstrom dient zur Regelung und Gestaltung der JTlammenform und erzeugt gleichzeitig eine entsprechende Turbulenz für die erforderliche Mischung der Luft und des Brennstoffs. Der Brenner ist so konstruiert und angeordnet, daß ein bestimmter Anteil des eingeleiteten Luftstroms durch die Wirbelkammer

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fließt, während der übrige Teil des eingeleiteten Luftstroms durch eine oder mehrere Durchlässe oder Öffnungen hindurchtritt, die so angeordnet sind, daß die sekundäre oder Hilfsluft die Gestalt der Flamme innerlich beeinflusst und ihre Expansion regelt. Sie begrenzt die Ausdehnung der Flamme und hält den verunreinigten Brennstoff von den kleinen Teilen der feuerfesten Masse, die als Einfassung der öffnungen dienen, ab, um die feuerfeste Auskleidung unversehrt zu lassen. Die Strömung der Luft durch die Öffnung genügt, um sie mit dem Brennstoff zu mischen, so daß innerhalb eines kurzen Abstandes vom Eintritts- f punkt des Brennstoffs eine vollständige Verbrennung erreicht wird. Hierbei wird eine verhältnismäßig kürzere,in ihren Eigenschaften überlegene Flamme erzielt, wobei eine Verminderung des Zusammenstosses der Flammengase erzielt wird. Der Ausdruck "primärer Luftstrom" bedeutet diejenige Luft, die der Brennstoffzuführung am nächsten liegt. Die Ausdrücke "sekundäre" und "tertiäre" Luft sollen die Nachbarschaft der Hilfsluftströme im Verhältnis zur Brennstoffzuführung angeben. Das wichtigste Kennzeichen , das bei Betrachtung der vorliegenden Erfindung zu beachten ist, besteht darin, daß der durch die Öffnungen eintretende Luftstrom der beherrschende Faktor sein muß, d.h., er muß genügend stark sein, um eine Ausdehnung des Wirbelstroms , zu verhindern. Dieser bewirkt gemäß der Erfindung lediglich eine " Stabilisierung der Flamme und eine Zuspitzung. Es ist also offensichtlich, daß mindestens 5° % des Luftstroms durch die öffnungen hindurchtreten müssen.

Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung wird lediglich ein Hilfsluftstrom benötigt, um die gewünschte Flammenqualität zu erzielen. Der primäre Luftstrom wird dazu benutzt, um ein WirbelStromgebiet in unmittelbarer Nachbarschaft des Brennstoffeintritts zu schaffen. Es kann sich dabei um einen Öl- oder Gasbrenner handeln. Die Kennzeichen des Brenners sind wesentlich für eine gute Flammenqualität und -Stabilität, besonders wenn Schweröl verwendet wird. Der Rest des eintretenden

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Luftstroms fließt durch einen ringförmigen Spalt, der um den Wirbelstrom herum angeordnet ist, der Mittel zur Regelung der Flammenexpansion schafft und die gewünschte Gestalt einer Umhüllung der heißen Gasflamme "bewirkt, so daß der Brenner keine Verbrennungskammer benötigt. Es kann sowohl vorerhitzte als auch Luft von Zimmertemperatur verwendet werden. Bei Anwendung vorerhitzter Luft prallt eine verhältnismäßig kleine Menge der durch die Öffnungen strömenden Luft gegen die an Brennstoff reiche Mischung und dient dazu, diese zu durchkreuzen. Auf diese Weise wird die gewünschte Verbrennung erzielt, wobei lediglich ein einzelner Nebenluftstrom verwendet wird. Gemäß der Erfindung wird das feuerfeste Material, das unterhalb der Luftöffnungen angeordnet ist, einer Wirbelstromwäsche durch ein unterstöchiometrisches Gemisch aus Luft und Brennstoff unterworfen, das heißt, eine an Brennstoff reiche Mischung, so daß ihre Temperatur verhältnismäßig gering ist und eine verhältnismäßig schwache Wärmeabgabe an der Oberfläche erfolgt. Infolgedessen hat das feuerfeste Material eine verhältnismäßig hohe Lebenserwartung, selbst wenn verhältnismäßig schlechte Brennstoffe verwendet werden. Die Wirbelstromwäsche unterstützt die Kühlung der Oberfläche des feuerfesten Materials und reicht nicht aus, um eine Verbrennung zu unterhalten, bis die Luft-Brennstoff-Mischung mit der Hilfsstrommischung in Berührung kommt. Typische Vorteile, die aus der oben beschriebenen Anordnung herrühren, sind eine verbesserte Verbrennung gegenüber den meisten handelsüblichen Brennern und die Tatsache, daß eine feuerfeste Verbrennungskammer unnötig ist, was bedeutet, daß selbst unter den schlechtesten Bedingungen die nicht existierende feuerfeste Auskleidung nicht nachteilig beeinflusst werden kann. Im allgemeinen ist die gesamte Konstruktion vereinfacht, da sie gegenüber den aerodynamischen Verhältnissen nicht so empfindlich ist, wie dieses bei den oben erwähnten früheren Anlagen der Fall war.

Eine zweite Ausführungsform, die ebenfalls ohne Verbrennungs-

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kämmer arbeitet und die Luftströmung zur Formung des Flammenbildes benutzt, umfasst einen Hilfsluftstrom, der aus mehreren Hilfsluftströmen zusätzlich zu dem primären Wirbelluftstrom besteht, welcher durch die üblichen Einleitungsmittel für einen Wirbelluftstrom erzeugt wird. Bei dieser Ausführungsform wird Luft von Zimmertemperatur oder vorgeheizte Luft zusammen mit einer Mehrzahl von Hilfsluftströmen benutzt. Die Verwendung von Luft von Zimmertemperatur oder vorgeheizter Luft kann von den herrschenden Bedingungen und den entsprechenden Eosten, die sich in f jedem besonderenFall ergeben, bestimmt sein. Naturgemäß sind bei Verwendung von Luft.von Zimmertemperatur die Kosten, die für die Schaffung eines Vorerhitzers benötigt werden, der bei Verwendung vorerhitzter Luft erforderlich wäre, wesentlich niedriger, und daher wird die Wirtschaftlichkeit verbessert. Dementsprechend ist es ein wesentliches Ziel der Erfindung, einen neuen Hochleistungsbrenner ohne Verbrennungskammer zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Hochleistungsbrenners, der die Vorteile der heutigen Hochleistungsbrenner aufweist, während er das Erforder- | nis einer Verbrennungskammer vermeidet, wobei die Strömungskraft der Luft dazu verwendet wird, um die Gestalt der Flamme zu regeln und zusammenzuhalten.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer vollständigen Hochleistungsbrennerkonstruktion ohne Verbrennungskammer, die eine bestimmte Menge einer Luftzuführung dazu verwendet, um ein Wirbelstromgebiet in unmittelbarer Nachbarschaft der Brennstoffeinieitung zu schaffen, wobei mindestens ein ringförmiger Spalt vorgesehen ist, der in der Nähe des Wirbelstromgebietes sich befindet, um einen Durchtritt für einen zusätzlichen Luftstrom zu schaffen, der die Expansion der Flamme regelt und begrenzt.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Brenners, der aus einem Hochleistungsbrenner ohne Verbrennungskammer besteht und vorerhitzte Luft von solcher Geschwindigkeit verwendet, wie sie zur Mischung mit einem Hilfsluftstrom erforderlich ist, um die zunächst verhinderte Verbrennung herbeizuführen, sowie die Flammengestalt und ihren Zusammenhalt zu regeln.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer neuen Konstruktion eines Hochleistungsbrenners ohne Verbrennungskammer, der nicht vorerhitzte Luft im Zusammenhang mit einem Hilfsluftstrom verwendet, um die JS¹I amm engest alt zu regeln und zusammenzuhalten.

Unter Berücksichtigung der obigen Ziele, die aus der Beschreibung sich im einzelnen ergeben, betrifft die Erfindung eine Konstruktion und Anordnung, wie sie in den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht ist. Diese sind in solchen Einzelheiten dargestellt, daß sie den Fachmann leicht zu einem vollständigen Verständnis der Funktion, der Arbeitsweise, der Konstruktion und der Vorteile des Brenners führen, wenn die Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.

Figur 1 stellt eine auseinandergenommene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Hochleistungsbrenners ohne Verbrennungskammer dar, der gemäß vorliegender Erfindung konstruiert ist;

Figur 2 ist ein Querschnitt durch den Brenner nach Figur 1, im wesentlichen längs der Mittellinie;

Figur 3 ist ein Querschnitt,im wesentlichen längs der Linie 3-3 in Figur 2;

Figur 4 ist ein Querschnitt ähnlich wie Figur 2, der eine zweite Ausführungsform der Erfindung erläutert, die -7-109884/103 6

eine Mehrzahl von Hilfsluftströmen verwendet;

Figur 5 ist eine Abänderung der zweiten bevorzugten Ausführung* form, wie sie in Figur 4 dargestellt ist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen ähnliche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind, erläutern die Figuren l bis 3 im einzelnen eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. In Figur 1 ist ein Hochleistungsbrenner ohne \ Verbrennungskammer allgemein mit der Ziffer 1o bezeichnet. Hit Hilfe geeigneter Verbindungsstellen oder Träger, die hier nicht dargestellt sind, ist er in einer Brennerausmauerung 11 angeordnet. Der Brenner besteht aus einem zylindrischen offenen Brennergehäuse 12.aus Kohlenstoffstahl, der innen mit feuerfesten Blocksteinen 13 ausgekleidet ist, die durch geeignete Isolierklebmittel auf der Innenseite des Gehäuses 12 befestigt sind. Bei der üblichen Verwendung vorerhitzter Luft^. schützt die Isolierung 13 gegen eine unbeabsichtigte Berührung des heißen Gehäuses. Das Gehäuse 12 besitzt eine radiale Luftzuführung 14 mit einer Eintrittsöffnung 15» durch die der mit einem Pfeil bezeichnete Luftstrom eintritt. Es kann sich um Luft von Zimmertemperatur j oder vorgeheizte Luft handeln. Die letztere wird durch übliche nicht dargestellte Mittel, wie einen normalen Luftvorerhitzer oder andere dem Stande der Technik entsprechende Heizeinrichtungen, zugeführt.

Das Gehäuse 12 ist an seinem Boden mit einer Deckplatte 16 ausgestattet. Eine Isolierung 17 aus Blocksteinen ist auf der Innenfläche der Deckplatte 16 angeordnet. Die Deckplatte 16 erstreckt sich über die Isolierung 17 hinweg nach außen, wodurch ein Flansch 18 entsteht, der die Befestigung der Deckplatte 16 am Brennergehäuse 12 mit Hilfe von Schrauben und Muttern erleichtert, die mit der Ziffer 19 bezeichnet sind (vergleiche Figur 2). Die Bodenplatte 16 besitzt eine Mittelöffnung 2o, die

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eine darin angeordnete Dichtungsmuffe 21 aufweist. Diese dient zum Einsetzen von Luftzuführungseinrichtungen, zusammen mit einem Wirbelgehäuse 22, das eine übliche Konstruktion aufweist und sich innerhalb der Speicherkammer 23 befindet, die den eingeleiteten Luftstrom aufnimmt. Der Luftstrom fließt aus der Speicherkammer in zwei Eichtungen, und zwar einmal tangential durch die tangential angeordneten Luftzuführungen 24, worauf der Luftstrom durch die Wirbelkammer 22 in seiner Sichtung geändert wird und eine axiale Eiehtungskomponente des Wirbelluftstroms erhält. Andererseits strömt die Luft durch Nebenöffnungen, wie dieses weiter unten beschrieben wird. Die Wirbelkammer 22 ist in üblicher Weise angeordnet, wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich. Diese zeigen auch die allgemeine Art der Luftströmung. Die Wirbelkammer 22 besitzt eine obere kreisförmige radiale Halteplatte 25, die an ihrem Umfang verteilt Befestigungsösen aufweist, die sich nach außen erstrecken. Eine ringförmige erste Brennerausmauerung 27 aus feuerfestem, bei hoher Temperatur formbaren Material, sitzt auf der Halteplatte 25,der Wirbelkammer und kann durch einen passenden feuerfesten Zement hierauf befestigt sein. Das Material wird in radialer Richtung durch an der Peripherie angeordnete metallische Laschen 28 begrenzt, die an der Platte 25 angeschweißt sind. Die Oberfläche der primären Brennerausmauerung 27 weist eine im wesentlichen pyramidale Form auf, die eine nach außen sich erweiternde Kegelöffnung 29 besitzt. An der Außenkante ist die Ausmauerung durch abwärts geneigte Schrägflächen 3o begrenzt. Eine Deckplatte 31 mit zentraler Öffnung ist vorgesehen, die nach unten sich erstreckende Schraubbolzen 32 besitzt, die ihrerseits in die Befestigungsöffnungen 26 eingreifen, um die Deckplatte 31 in einem Abstande zu befestigen, der gegenüber der Halteplatte 25 einstellbar ist. Auf diese Weise ist die primäre Brennerausmauerung 27 ebenfalls vertikal verstellbar. Auf die mit Schraubengewinde versehenen Teile der Bolzen, die durch die ösen 26 hindurchgehen, werden übliche Muttern aufgeschraubt. Auf der -9-

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Deckplatte 31 wird durch einen normalen feuerfesten Zement eine zweite Brennerausmauerung 33 angeordnet, die ebenfalls aus feuerfestem, "bei hoher Temperatur formbaren Material besteht. Die Ausmauerung 33 besitzt eine Innenfläche von pyramidaler Form und weist eine obere Ringfläche 34- auf, die im wesentlichen die gleiche Neigung hat wie die Fläche 29 und mit dieser in einer Ebene liegt. Außerdem besitzt die Ausmauerung eine untere ringförmige Fläche 35» deren Neigung parallel der Fläche 3o ist \ und sich in parallelem Abstand von dieser befindet, wie aus Figur 2 ersichtlich. Wenn die Seile wie in Figur 2 ersichtlich montiert sind, so bilden die Flächen 35 und- 3o einen zusammenhängenden gleichmäßigen Ringspalt 36. Die Veite dieses Spaltes oder der Hilfsluftzuführung 36 kann durch Änderung des vertikalen Abstandes der Halteplatte 25 im Verhältnis zur Deckplatte 31 geregelt werden. Durch Schließen des Luftspaltes kann die Geschwindigkeit des Hilfsluftstroms geregelt werden, d.h. sie kann durch Schließen des Spaltes größer oder durch weitermachen des Spaltes geringer gemacht werden.

Bei der eben besprochenen Arbeitsweise tritt eine bestimmte Menge der vorerhitzten Luft durch die Führungen 24 der Wirbelkammer ' 22 ein, beispielsweise eine Menge von 25 bis 5o %. Diese stellt den primären Luftstrom dar und schafft einen starken Wirbelstrom, der die heißen Gase dazu zwingt, zur Brennstoffzerstäubung zurückzuströmen. Die Brennstoffzuführung ist schematisch in gestrichelten Linien beim Bezugszeichen 37 angegeben. Auf diese Weise wird die Zuführung erhitzt und die Verbrennung unterstützt. Die übrigen 5o bis 75 % der eintretenden Luft fließen durch den kontinuierlichen,gleichförmigen,ringartigen Luftspalt 36, der durch die feuerfesten Oberflächen 3o und 35 gebildet wird. Diese Hilfs- oder Sekundärluft formt die Flamme im Inneren und hält den veruneinigten Brennstoff von dem umgebenden feuerfesten Material fern. Dabei erzeugt sie eine Zone

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hoher Turbulenz unter Durchmischung des Brennstoffs und der .Luft, um eine vollständige "Verbrennung innerhalb eines verhältnismäßig kurzen Abstandes von der Brennstoffzuführung zu erreichen. Auf diese Weise erreicht der Wirbelluftstrom einen hohen Rückstromgrad zum Punkt der Brennstoffeinleitung zusammen mit einem oder mehreren koaxial angeordneten ringförmigen Luftströmen, die eine innige Mischung des Brennstoffs und der Luft bewirken, und gleichzeitig die IFlammenform regeln und sie innerhalb entsprechender Begrenzung halten. Auf diese Weise regelt der durch den Ringspalt 36 fließende Luftstrom die Grenzen, der Flammenexpansion und schafft das gewünschte Bild einer eingehüllten heißen Gasflamme. Der Zustrom des Brennstoffs kann durch übliche Mittel 37 erfolgen, wie beispielsweise eine in der Mitte angeordnete Gasdüse oder eine übliche Ölzuführung. Der Brenner ist gleichzeitig mit der üblichen nicht dargestellten Zuführungsleitung und einem Löschrohr 37' ausgestattet. Durch die Mittelöffnung 2o der Bodenplatte 16 ragt ein am Boden mit einem Flansch versehenes Führungsrohr 38 hindurch, das in der Muffe 21 sitzt.

Falls gemäß der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform vorerhitzte Luft verwendet wird, soll diese eine !Temperatur im Bereich von 26o° bis 4-oo°C aufweisen. Da die Luft die Hauptantriebskraft der Brennerkonstruktion darstellt, muß ihre Strömung im wesentlichen gleichmäßig gehalten werden. Dieses bedeutet in der Hauptsache, daß jedes Hindernis, wie eine Koksbildung, Stücke der feuerfesten Auskleidung oder ein zu geringer Druck, eine Ungleichmäßigkeit der Flamme hervorrufen können und dadurch eine weitere Überhitzung oder eine zusätzliche Bildung von Niederschlägen auf einer oder der anderen Seite des Brenners verursachen, so daß möglicherweise zuletzt der gesamte Brenner versagt. Infolgedessen muß der Brenner so konstruiert undjangeordnet sein, daß der Luftstrom durch nichts aufgehalten wird. Es ist sehr erwünscht, den Ringschlitz 36 gleichmäßig zu halten, da jede Unsymmetrie bewirkt, daß die Flamme sich nach der be-

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ORIGINAL INSPECTED

günstigten Seite hin neigt.

Figur 4 unterscheidet sich von der bisher beschriebenen-Brennerkonstruktion nach den Figuren 1 bis 3 durch die Anordnung des Hilfsluftstroms. Wie ersichtlich,wird ein Teil des eintretenden Luftstroms durch die Wirbelleitungen 24 geführt, die rings um das Wirbelkammergehäuse 22 herum angeordnet sind, während sekundäre und tertiäre Anteile des Luftstroms durch die gleichförmigen Ringluftspalte 39 und 4o geleitet werden. Das Wirbelkammer- g gehäuse 22 besitzt einen sich radial erstreckenden ringförmigen ^ Flansch ader Ständer 41, der ein ringförmiges feuerfestes Material 42 trägt, welches eine äußere nach unten abgeschrägte Kante 43 besitzt. Der Flansch 41 des Wirbelkammergehäuses trägt ferner eine ringförmige Platte 44, deren Höhe verstellbar ist. Auf dieser befindet sich ein zweites ringförmiges feuerfestes Material 45, dessen Unterseite 46 eine Pyramidenfläche bildet, die in einem gewissen Abstand parallel zur Fläche 43 des feuerfesten Materials 42 verläuft. Auf diese Weise wird der erste ringförmige Schlitz 39 gebildet, der einen Hilfsluftstrom unter einem Winkel gegenüber der horizontalen Ebene nach oben lenkt. Die Breite des Spaltes 39 ist verstellbar mit Hilfe von Einstellvorrichtungen 55, die aus Muttern und Schraubenbolzen bestehen. | Diese letzteren erstrecken sich von der Platte 44 abwärts durch radial hervorragende Laschen, die mit Hilfe des Flansches 41 gebildet sind. Die erste Stützplatte 44 ist mit radial nach außen sich erstreckenden Flanschen oder Ösen 47 ausgestattet, um Einstellvorrichtungen 48 aufzunehmen, die aus Muttern und Schraubenbolzen bestehen, wobei die letzteren sich von der Deckplatte 49 abwärts erstrecken. Das feuerfeste Material 45 besitzt weiterhir: eine nach außen abgeschrägte Fläche 5° und eine horizontal liegende Oberfläche 51· Die horizontal angeordnete Oberfläche 5^ bildet zusammen mit der Deckplatte 49 einen zweiten Ringspalt 4o, um einen dritten Anteil des eingeleiteten Luftstroms in einer Richtung, im wesentlichen senkrecht zur Flamme, zu führen.

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Diese Anordnung kann als 3-facli-Injektionssysteiii bezeichnet werden, sie dient dazu, die Flammenumhül1ung vollständig zu regeln und die für die Tollständige Verbrennung notwendige Luft innerhalb eines Abstandes von wenigen Fuss von der Brennstoffzuführung bereitzustellen.

Naturgemäß ist ersichtlich, daß unter bestimmten Bedingungen der horizontale Luftspalt allein genügen kann. Ein ringförmiges feuerfestes Material 56 mit einer Mittelöffnung sitzt auf der Oberseite der Deckplatte 4-9, um den gesamten Brenner auf gleiche

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Höhe mit der Ofenwand zu bringen.

Die Ausführungsform nach Figur 5 ist eine Abänderung der in Figur 4· gezeigten. Der einzige Unterschied zwischen diesen Konstruktionen besteht in der Anordnung eines zweiten Eingspaltes, wie in Figur 5 gezeichnet. Dieser zweite Spalt 52 ist so konstruiert und angeordnet, daß er den zweiten Hilfsluftstrom abwärts lenkt. Um dieses zu. erreichen, ist die Oberfläche 55 d.es feuerfesten Materials 4-^ gegenüber der Horizontalen nach unten abgeschrägt j eoenso wie die entsprechenden Teile 5^ und- 5^' d.^e^ Deckplatte 4-9, und das feuerfeste Material 56 ist unmittelbar darüber vorgesehen, um die gewünschte Anordnung des Luftspalts 52 zu erzielen. Dieser Sekundärluftstrom schneidet sich mit dem ersten Hilfsluftstrom, der durch den ringförmigen Luftspalt geleitet wird, um den Brennstoff und die Luft unter bestmöglicher Kombination der Triebkraft und der Stöchiometrie zu mischen.

Die Erfindung schafft also eine Brennerkonstruktion, die die Notwendigkeit einer Verbrennungskammer vermeidet, wobei gleichzeitig eine wesentlich verbesserte Flammengestaltung erzielt wird. Obgleich hier eine bevorzugte Konstruktion und Anordnung beschrieben ist, dürfte es verständlich sein, daß eine solche Beschreibung lediglich für die bevorzugten Ausführungsformen

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AZ

maßgebend sein soll und daß verschiedene .Änderungen vorgenommen werden können, ohne von der klaren Lehre der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Obwohl bereits verschiedene Anordnung von Luftschlitzen beschrieben und veranschaulicht sind, liegt es beispielsweise innerhalb des Bereichs der Erfindung, vertikale oder horizontale Luftschlitze zu verwanden, von denen die letzteren \ eine ausgezeichnete Regelung der Flammenausdehnung und eine sehr erwünschte Mischung ermöglichen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie das effektive Verbrennungsvolumen gegenüber einem vertikal angeordneten Luftschlitz vermindert. Durch Änderung der Hitzeabgabe des Luftdrucks und der Schlitzöffnung kann man ähnliche Resultate erreichen mit Anordnungen, die einen einzelnen Luftschlitz oder eine Mehrzahl von Luftschlitzen aufweisen, welche zwischen einem horizontalen Luftschlitz und einem im wesentlichen unter 4-5° zur horizontalen geneigten Luftschlitz liegen. Um wesentlich längere Flammen zu erhalten, kann der Luftschlitz auch zwischen einer im wesentlichen unter 4-5° zur horizontalen geneigten Richtung und einer vertikalen Führung j angeordnet sein. Um das Wesen der Erfindung voll zu bestimmen, soll auf die folgenden Ansprüche Bezug genommen werden.

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Claims

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Patentansprüclie

Verbesserter Wirbelstrombrenner für Brennstoffe, bestehend aus einem Brennergelläuse (12) mit einer Luftzuführung (15) zur Aufnahme eines Luftstroms, einer Luftwirbelkammer (22), die innerhalb des Brennergehäuses angeordnet ist und einen bestimmten Anteil des eingeleiteten Luftstroms aufnimmt, gekennzeichnet durch feuerfeste Auskleidungen (27/33/4-2/ 4-5/56), die innerhalb des Gehäuses um die Wirbelkammer herum angeordnet sind und im wesentlichen gleichförmige Ringluftschlitze (36/39/4-0/52) bilden, die den restlichen Seil der zuströmenden Luft aufnehmen und einen Hilfsluftstrom entstehen lassen, der die Flammengestalt formt und den Verbrennungsprozess unterstützt.

2. Verbesserte Wirbelstrombrennerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschlitze aus einem einzigen ringförmigen Luftschlitz (36) bestehen, der um die Wirbelkammer herum angeordnetist.

3· Verbesserter Wirbelstrombrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschlitze aus einer Mehrzahl von im wesentlichen gleichförmigen ringartigen Luftschlitzen (39/4-0 - 39/52) bestehen, die eine innige Mischung der Luft und des Brennstoffs bewirken.

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4. Verbesserte Wirbelstrombrennerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einströmende Luft vorerhitzt ist.

5· Verbesserte Wirbelstrombrennerkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschlitze aus einem einzigen ringförmigen LuftscMtz (36) bestehen, der um die | Wirbelkammer herum angeordnet ist.

Verbesserte Wirbelstrombrennerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerfesten Auskleidungen aus einer ersten Auskleidung (27, 42) bestehen, die ringsum den Austritt der WirbelStromkammer angeordnet ist und eine Oberfläche besitzt, die im bestimmten Verhältnis zum Austritt des Luftstroms aus der WirbelStromkammer angeordnet ist, sowie einer zweiten feuerfesten Auskleidung (33/ 45), die eine Unterseite aufweist, die im wesentlichen parallel zu der Oberfläche der ersten feuerfesten Auskleidung im Abstand angeordnet ist, so daß ein ringförmiger " Luftspalt gebildet wird, der zur Aufnahme des restlichen Teils der einströmenden Luft dient und hierbei einen Luftstrom zur Regelung und zum Zusammehalt der Flammenform bildet.

Verbessert er Wirbelstrombrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführungen aus einem ersten und einem zweiten ringförmigen Luftspalt(39/4o/52) bestehen, wobei jeder dieser Spalte so konstruiert und angeordnet ist, daß er einen bestimmten Anteil des restlichen eintretenden Luftstroms aufnimmt.

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8. Verbesserte Wirbelstrombrennerkonstruktion nach Anspruch 7} dadurch gekennzeichnet, daß der erste Luftspalt (39) so konstruiert und angeordnet ist, daß er eine nach oben gerichtete Luftströmung schafft und daß ein zweiter Luftspalt (4-0 ) so konstruiert und angeordnet ist, daß er für eine im wesentlichen horizontale Luftströmung sorgt.

Verbesserter Wirbelstrombrenner nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der erste Luftspalt (39) so konstruiert und angeordnet ist, daß er einen nach oben gerichteten Luftstrom schafft, während der zweite Luftspalt (52) so kongruiert und angeordnet ist, daß hierdurch eine nach unten gerichtete Luftströmung erzeugt wird.

1o. Verbesserter Wirbelstrombrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einst el !vorrichtung en (32/55/4-8) zur getrennten Einstellung der Weite der Luftschlitze.

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