DE2301156A1 - Hochleistungsbrenner - Google Patents

Description

Hochleistungsbrenner

Die Erfindung betrifft allgemein kammerlose Hochleistungs-Wirbels tr ombrenner mit abgestufter Luftzufuhr und insbesondere einen neuartigen Brenner dieser Art mit einem Hilfsluft-Wirbelstrom.

Typische Hochleistungsbrenner bekannter Ausführung weisen im allgemeinen eine Verbrennungskammer auf, welche als Begrenzung und Umhüllung für den Verbrennungsvorgang erforderlich ist, damit ein hoher Vermischungsgrad und eine vollständige Verbrennung erzielt werden. Die erhitzten Wände der Verbrennungskammer unterstützen dabei den VerbrennungsVorgang, indem sie die Verbrennungshitze von den Kammerwänden auf die Flamme zurückstrahlen. Die Wände oder eine halsförmige Einschnürung begrenzen dabei den Flammraum und tragen zur Formbildung der Flamme bei, indem sie die Neigung der Gase zur Ausdehnung be-

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schränken und die radiale Ausdehnung der Flamme einengen.

Es gibt auch bereits Brennerkonstruktionen mit sekundärer Wirbelluft₉ und eine derartige Ausbildung ist in der U.S. Patentschrift 3 301 305 beschrieben. Aufbau, Einbau und Wirkungsweise dieser bekannten Brenner unterscheiden sich jedoch ganz erheblich von denen des erfindungsgemäßen Brenners, wobei mit dem letzteren die seither erzielten Ergebnisse weit übertroffen werden. Bekannte Brenner sind nicht für einen Verbrennungsvorgang ohne Verbrennungskammer ausgelegt.

Durch die Erfindung soll daher ein neuartiger kammerloser Hochleistungs-Wirbelstrombrenner mit abgestufter Luftzufuhr geschaffen werden, der alle Vorzüge bekannter Hochleistungsbrenner aufweist, jedoch zur Erzielung einer gewünschten geschlossenen Flammenbildung keine Verbrennungskammer benötigt.-

Der zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene kammerlose Hochleistungs-Wirbelstrombrenner mit abgestufter Luftzufuhr, für die Verbrennung gasförmiger oder flüssiger Brennstoffe, ist an einer eine öffnung aufweisenden Kesselwand anbaubar und besteht aus einem Brennergehäuse mit einem Lufteinlaß, einer innerhalb des Brennergehäuses angeordneten Lufteinströmkammer mit einem Auslaß, in die ein vorbestimmter Anteil der Zuluft einführbar ist, und zur Erzeugung eines schraubenförmig gewendelten primären Luftwirbelstroms an ihrem Auslaß dient, sowie einem innerhalb des Gehäuses um den Auslaß der Lüfteinströmkammer herum angeordneten feuerfesten Formstück und ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das oder die feuerfesten Formstücke eine von dem Umfang des Auslasses bis in eine mit der Außenfläche der Kesselwand gemeinsame Ebene stark nach außen divergierende Oberfläche und eine zur Aufnahme des restlichen Zuluftanteils dienende LuftSpaltöffnung aufweist bzw. aufweisen, die aus

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wenigstens einem zwischen dem Auslaß und der Ebene der Kesselwandaußenfläche, in welcher der Brenner eingebaut ist, durch das feuerfeste Formstück oder die feuerfesten Formstücke durchgeführten, durchgehenden, gleichförmigen Ringspalt besteht, eine zur Erteilung einer gerichteten Drehbewegung wenigstens einem Teil des in den Luftspalt eintretenden restlichen Zuluftanteils dienende Vorrichtung vorgesehen und der Luftspalt in bezug auf die Achse des Primärluftstroms unter einem solchen Winkel angeordnet ist, daß der sich drehende Sekundärluftstrom in konvergiereder Richtung gegen die Achse des PrimärluftStroms gerichtet ist, die Flammenhülle umgibt, und eine genaue Steuerung der Flammenausbildung und ein inniges Vermischen von Brennstoff und Luft in der Nähe des Brennstoffeinspritzpunkts gestattet.

Der vorgeschlagene kammerlose Hochleistungs-Wirbelstrombrenner mit abgestufter Luftzufuhr und Hilfsluftwirbelstrom eignet sich besonders gut zur Verbrennung von Brennstoffen, da er einen sehr hoch konzentrierten Grad der Brennstoff-Luft-Mischung bewirkt und folglich innerhalb eines verhältnismäßig kleinen, jedoch nicht durch Bauteile begrenzten Rauminhalts durch Ausnutzung des Luftwirbelstromprinzips einen hohen Umwälzgrad zum Brennstoffeinspritzpunkt aufweist und eine hohe Temperatur erreicht.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hochleistungsbrenner wird aufgrund des HilfsluftStroms keine Verbrennungskammer benötigt,, da dieser für die Ausbildung der Flammenhülle sorgt, diese umgibt, eine bestimmte Ausbildung der Flammenhülle bewirkt und gleichzeitig ausreichend hohe Turbulenzen für die erforderliche Luft-Brennstoff-Vermischung hervorruft. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird dem Hilfsluftstrom eine Drehwirbelbewegung erteilt, durch welche die Ausbildung des primären Luftwirbelstroms begrenzt wird, so daß sich für den Brenner eine bessere Einstell- und Formbildungsmöglichkeit für die Flammenhülle und eine Verbesserung der Luft-Brenn-

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stoff-Vermischung ergeben. Der Hilfsluftstrom, kann in gleichem oder entgegengesetztem Sinn zu dem primären Luftwirbelstrom gedreht werden. Ausbildung und Anordnung des Brenners sind so beschaffen, daß ein genau vorbestimmter Zuluftstromanteil durch die Wirbelkammer hindurchtritt_s während der restliche Zuluftanteil durch einen oder mehrere Hilfsdurehlässe oder Spalten hindurchtritt und als sekundärer oder Hilfsluftstrom eine nach innen gerichtete Flammenausbildung bei einstellbarer, begrenzter Flammenausbreitung bewirkt, so daß das Brennstoff-Luft-Gemisch nicht in Berührung mit den den Hilfsdurchlaß oder Spalt umgebenden kleinen Oberflächen des feuerfesten Formstücks gelangen und dieses somit nicht beschädigt werden kann.

Der Bewegungsimpuls des durch den Spalt hindurchtretenden Luftstroms ist ausreichend, um eine Vermischung desselben mit dem Brennstoff zu bewirken, wobei eine völlige Verbrennung innerhalb einer kurzen Strecke von dem Brennstoffeinspritzpunkt erfolgt und damit eine verhältnismäßig bessere, kürzere Flamme mit verringerter Flammenauftrefflache erhalten wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere Wirbelbleche an dem Luftspalt angeordnet, erteilen dem Sekundärluft strom eine drehende oder Wirbelbewegung und dienen zur Einstellung der Sekundärluftdurchsatzmenge.

In dieser Beschreibung ist mit "Primärluftstrom" der der Brennstoffzufuhr am meisten benachbart austretende Luftstrom bezeichnet, während die Ausdrücke "Sekundärluftstrom" oder "Hilfsluftstrom" allgemein ein oder mehrere, sich von dem Primärluftstrom unterscheidende Luftströme bezeichnen, welche für die oben angegebenen Ergebnisse ausschlaggebend sind. Bei dem erfindungsgemäßen Hochleistungsbrenner ist zu beachten, daß der durch den Spalt hindurchtretende Luftstrom stets überwiegen muß, d.h. eine ausreichend hohe Stärke aufweisen muß, um der Ausdehnung des primären Luftwirbelstroms entgegen

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wirken zu können, der erfindungsgemäß lediglich die Aufgabe hat, die Flamme und die Flammenspitze zu stabilisieren. Daher müssen durch die aus einem oder mehreren Spalten bestehende Luftspaltöffnung wenigstens 50 % des GesamtluftStroms hindurchtreten.

Entsprechend einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird zur Erzielung der gewünschten Flammenqualität nur ein einziger Hilfsluftstrom verwendet. Der Primärluftstrom dient zur Erzeugung eines Wirbelstrombereiches in unmittelbarer Nachbarschaft der Brennstoffeinspeisung, die vermittels eines Gas- oder ölbrenners erfolgen kann. Dieses Brennermerkmal ist ausschlaggebend für gute Qualität und Stabilität der Flamme, insbesondere bei Verwendung von Schwerölen. Der übrige Teil des Zuluftstroms tritt durch einen die Wirbelstromkammer umgebenden Ringspalt hindurch, begrenzt die Flammenausdehnung und erzeugt die gewünschte Formgebung der Flammenumhüllung des heißen Gases, so daß der Brenner keine Verbrennungskammer benötigt. Als Zuluft kann vorgewärmte oder normale atmosphärische Luft verwendet werden. Bei Verwendung vorgewärmter Zuluft prallt ein verhältnismäßig kleiner Teil des durch den Luftspalt hindurchtretenden Luftstroms an dem mit Brennstoff angereicherten Gemisch ab, auf das dieser Luftstrom konstruktionsgemäß aufprallen soll, wodurch der gewünschte Verbrennungsvorgang erhalten und gleichzeitig nur ein einzelner Luftspalt benötigt wird. Erfindungsgemäß können jedoch auch mehrere Luftspalte verwendet werden, wie in der weiteren Patentanmeldung derselben Anmelderin mit dem Akt-Z. P 21 20 126.3 vom 24. April I971 beschrieben ist.

Entsprechend der Erfindung wird der unterhalb des Luftspalts befindliche feuerfeste Werkstoff von einem Wirbelstrom und einem Luft-Brennstoff-Gemisch in einem unterstöchiometrischen Gemischverhältnis (d.h. es handelt sich um ein Brennstoffreiches Gemisch) bestrichen, so daß der Werkstoff eine

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verhältnismäßig niedrige Temperatur annimmt und auch an seiner Oberfläche verhältnismäßig wenig Wärme abgibt₃ mit dem Ergebnis, daß der feuerfeste Werkstoff auch bei Verwendung verhältnismäßig schlechter Brennstoffe eine verhältnismäßig lange Standzeit aufweist. Durch den die Oberfläche bestreichenden Wirbelstrom wird diese gekühlt, wobei die Verbrennung erst nach Berührung des Luft-Brennstoff-Gemische mit dem Hilfsluftstrom eingeleitet werden kann.

Die Vorteile der vorstehend beschriebenen Anordnung sind vor allem eine bessere Verbrennung im Vergleich zu den meisten bekannten Brennern und daß keine feuerfeste Verbrennungskammer erforderlich ist, was bedeutet, daß es auch unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen nicht zu einem Verschleiß feuerfester Werkstoffe kommen kann, da diese überhaupt nicht vorhanden sind. Ganz allgemein ist der Brenneraufbau gegenüber bekannten Brennern vereinfacht, da er gegenüber aerodynamischen Verhältniswerten nicht sehr empfindlich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Hochleistungsbrenner wird zur Einstellung und Umgrenzung der Flammenhülle der Bewegungsimpuls eines Luftstroms verwendet. Mit einem vorbestimmten Anteil des Zuluftstroms wird ein Wirbelstrombereich in unmittelbarer Nachbarschaft der Brennstoffeinspeisung erzeugt. In der Nähe des Wirbelstrombereiches befindet sich wenigstens ein Ringspalt und bildet einen Durchlaßweg für den Hilfsluftwirbelstrom, der zur Einstellung der größten Flammenausbreitung dient.

Der erfindungsgemäße Hochleistungsbrenner wird im nachfolgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildiche Zerlegungsdarstellung einer bevorzugten Ausfuhrungsform eines kammerlosen Hochleistungs-Wirbelstrombrenners

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nach der Erfindung.

Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch den Brenner von Fig. 1 entlang der Linie 2-2 der Fig. 3.

Fig. 3 ist ein waagerechter Querschnitt entlang der Linie 3~3 der Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Teil der Fig. 3» wobei die Wirbelbleche gegenüber der in Fig. 3 dargestellten Lage im Uhrzeigersinn verlagert sind.

Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie 5~5 der Fig. 4.

Fig. 6 ist ein Querschnitt durch ein Wirbelblech

und die Führungsstifte,entlang der Linie 6-6 der Fig. 4.

Fig. 7 ist ein Querschnitt durch eine Stellstange entlang der Linie 7~7der Fig. 4.

Fig. 8 ist eine schaubildliche Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wirbelbleches.

In den verschiedenen Zeichnungsfiguren 1-8 sind einander entsprechende Teile einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochleistungs-Wirbelstrombrenners jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 allgemein ein kammerloser Hochleistungs-Wirbelstrombrenner bezeichnet, der vermittels (nicht dargestellter) Schweißstellen oder Bügeln in einer Kesselbodenplatte oder -wand 11 gehalten ist. Der Brenner besteht aus einem zylindrischen, endseitig offenen Brennergehäuse 12 ( siehe Fig. 2) aus Kohlenstoffstahl, das auf seiner Innenseite mit einer in einem Block ausgebildeten Isolierung 13 versehen ist, welche vermittels eines haftenden Isoliermittels fest mit der Innenseite des Gehäuses 12 verbunden ist. Bei Verwendung von vorgewärmter Luft schützt die Isolierung 13 vor Verbrennung bei unbeabsichtigtem Berühren der heißen

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Gefaäuseaußenseite. An dem Gehäuse 12 befindet sich ein radialer Luftzuführkanal 14 mit einer Lüfteinlaßöffnung 15, durch welche in Pfeilrichtung ein Luftstrom aus vorgewärmter oder atmosphärischer Luft eintritt. Vorgewärmte Luft kann vermittels (nicht dargestellter) bekannter Vorrichtungen zum Vorwärmen von Luft zugeführt werden.

Das Brennergehäuse 12 ist an seiner Unterseite mit einer Abdeckplatte 1-6 versehen. Die Abdeckplatte trägt auf ihrer Innenfläche eine ebenfalls in einem Block ausgebildete innere Isolierung 17 und steht in Radialrichtung über die innere Isolierung 17 hinaus vor, indem sie einen mit Öffnungen versehenen Flansch 18 bildet, durch den die Abdeckplatte 16 vermittels allgemein mit dem Bezugszeichen 19 bezeichneter Bolzen und Muttern an dem Brennergehäuse 12 befestigt ist, wie insbesondere Fig. 2 zeigt. Die Abdeckplatte 16 weist eine Mittelöffnung 20 auf, in die eine Dichtungsmuffe 21 eingesetzt ist, welche zur Halterung einer Lufteinströmkammer oder -vorrichtung dient. Diese besteht bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Gehäuse oder einer Kammer 22 bekannter Ausführung, welche in eine Zuluftspeieherkammer 23 eingesetzt ist und einen vorbestimmten Anteil des ZuluftStroms aufnimmt. Luft wird von der Zuluftspeicherkammer 23 in zwei Richtungen abgegeben. Ein Luftstrom verläuft tangential durch die tangential angeordneten Luftkanäle 24, so daß der tangentiale Zuluftstrom durch die Kammer oder das Gehäuse 22 eine axiale Wirbelstromkomponente erhält. Der als sekundärer oder Hilfsluftstrom bezeichnete zweite Luftstrom tritt in der weiter unten beschriebenen Weise durch die Luftspaltöffnung hindurch. Die Kammer 22 ist wei am besten aus Fig. 2 ersichtlich in herkömmlicher Weise befestigt. Außerdem sind in dieser Figur die Durchgangswege für die Luftströme durch Pfeile angedeutet. Die Kammer 22 weist eine als Trägerplatte 25 dienende, obere, radiale Ringsitzfläche auf. (welche sich oberhalb der Luftkanäle 24 befindet). In der Trägerplatte 25 befinden sich mehrere in Radialrichtung

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'um 90° zueinander versetzte Ausnehmungen 26. Ein erstes oder unteres Brennerformstück 27 aus gießfähigem, hoch feuerfestem Werkstoff ist auf die Trägerplatte 25 aufgesetzt und ggf. vermittels eines feuerfesten Kitts mit dieser verbunden. Zur Halterung in Radialriehtung dienen mehrere um den Umfang herum angeordnete, aufrecht stehende Metallbügel 28 (siehe Fig.2), die an die Trägerplatte 25 angeschweißt sind. Die obere Oberfläche des ersten Brennerformstücks 27 hat eine im wesentlichen pyramidenförmige Formgebung und besteht aus einer schräg nach außen verlaufenden Innenfläche 29, deren Scheitel in eine schräg nach innen verlaufende Außenfläche 30 übergeht. Eine ringförmige Bodenplatte 31 mit einer mittigen Ausnehmung trägt nach unten vorstehende Gewindebolzen oder Befestigungsstangen 32, welche durch die Ausnehmungen 26 durchgeführt sind und dazu dienen, die Trägerplatte 25 in einem verstellbaren Abstand von der Bodenplatte 31 zu halten. Die senkrechte Höhe des ersten Brennerformstücks 27 ist somit einstellbar. Die Trägerplatte 25 und die Bodenplatte 31 sind durch Muttern befestigt, welche auf die durch die Ausnehmungen 26 durchgeführten Gewindeabschnitte der Gewindebolzen 32 aufgeschraubt sind. Die Bodenplatte 31 trägt ein zweites oder oberes, ringförmiges Brennerformstück 33, das vermittels eines Kitts oder dgl. an der Bodenplatte befestigt ist und ebenfalls aus einem gießfähigen, hochfeuerfesten Werkstoff besteht. Das Brennerformstück 33 weist eine pyramidenförmige innere Ringfläche auf, welche aus einer oberen Ringfläche 34, deren Neigungswinkel im wesentlichen dem der Innenfläche 29 entspricht, und einer unteren Ringfläche 35 besteht, deren neigungswinkel gleich ist dem der Außenfläche 30. Die untere Ringfläche 35 verläuft entsprechend Fig. 2 parallel in einem Abstand zur Außenfläche 30. Wenn die Oberflächen 35 und 30 in der in Fig. 2 dargestellten Weise befestigt sind, bilden sie gemeinsam einen durchgehenden, gleichförmigen Ringspalt 36. Die Breite dieses Ringspalts 36, welcher auch als Hilfsluftdurchlaß bezeichnet werden kann, läßt sich durch Verstellen der senkrechten Lage der Trägerplatte 25 in bezug auf

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die Bodenplatte 31 veränderlich einstellen. Wenn der Luftspalt enger gemacht wird, wird zugleich die Geschwindigkeit der Hilfs- oder Sekundärluftströmung verändert,' d.h. bei Verringerung der Spaltbreite gesteigert und bei Vergrößerung der Spaltbreite verringert.

Im Betrieb des Brenners tritt ein vorbestimmter, genau bemessener Anteil von beispielsweise 25 bis 50 % des Zuluftstroms durch die Luftkanäle 24 der Kammer 22 hindurch und bildet den Primärluftstrom, welcher eine starke Wirbelströmung erzeugt, durch die die heißen Gase zu dem Brennstoffnebel hin zurückgedrückt werden, welcher durch die in gestrichelten Linien teilweise und schematisch angedeutete Brennstoffdüse 37 eingespritzt wird. Dadurch wird der Brennstoffnebel erhitzt, was den Verbrennungsvorgang begünstigt. Die übrigen 50 bis 75 % des Zuluftstroms treten durch den durchgehenden, gleichförmigen. Ringspalt 36 hindurch und haben eine nach innen gerichtete Flammenbildung zur Folge, wodurch das Brennstoff-Luft-Gemisch außer Berührung mit dem umgejbenden feuerfesten Werkstoff gehalten wird. - Gleichzeitig wird eine Zone hoher Turbulenz erhalten, in welcher der Brennstoff mit Luft vermischt wird, so daß innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Entfernung von der Brennstoffdüse eine vollständige Verbrennung erfolgt. Dem Sekundärluftstrom wird in der nachstehend beschriebenen Weise eine drehende Wirbelbewegung erteilt, wodurch die Neigung des primären Luftwirbelstroms zur Radialausdehnung nach seinem Austritt begrenzt und die Flammenqualität verbessert wird. Die Verwirbelung des SekundärluftStroms kann der Drehrichtung des schraubenförmig gewendelten primären Wirbelluftstroms entgegengesetzt gerichtet sein.' Der Luftwirbelstrom wird daher zusammen mit einem oder mehreren, koaxial angeordneten, im Querschnitt ringförmigen Luftströmen zu dem Brennstoffeinspritzpunkt zurückgedrückt, so daß eine innige Vermischung von Brennstoff und Luft erfolgen und gleichzeitig die Flammenhülle eine bestimmte Formgebung annehmen kann, welche einstellbar ist. Der durch den Ringspalt

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36 hindurchtretende Luftstrom begrenzt die Flammenausdehnung und erzeugt die gewünschte Formgebung der Hülle zwischen heißen Gasen und Flamme. Die Brennstoffeinspeisung kann aus einem herkömmlichen Gas- oder ölbrenner mit mittiger Entzündung 37 bestehen, der in an sich bekannter Weise mit einem (nicht dargestellten) Führungsrohr und einer (ebenfalls nicht dargestellten) Zündsteuerung versehen ist. Ein Brennerführungsrohr 38 mit einem unteren Flansch ist durch die Mittelöffnung 20 der Abdeckplatte 16 und die in dieser befindliche Diehtungsmuffe 21 durchgeführt.

Wenn der erfindungsgemäße Hochleistungs-Wirbelstrombrenner mit vorgewärmter Luft gespeist wird, sollte die Temperatur der vorgewärmten Luft etwa zwischen 260 und 400 ⁰C betragen. Da Luft die Hauptantriebskraft bei dieser Brennerkonstruktion liefert, muß die Luftströmung im wesentlichen gleichförmig gehalten werden. Das bedeutet in der Hauptsache, daß jedes Hindernis wie z.B. Koksablagerungen oder abgebrochene Stücke aus feuerfestem Material oder ein niedriger Druck eine Ungleichmäßigkeit der Flamme zur Folge haben kann, wodurch wiederum eine noch stärkere überhitzung oder Ablagerungen oder dgl. auf der einen oder der anderen Brennerseite auftreten können, so daß es ggf. zu einem Ausfall des Brenners kommen kann. Aus diesem Grunde ist der erfindungsgemäße Brenner in der Weise ausgebildet, daß der Luftstrom möglichst wenig beeinträchtigt wird. Aus dem gleichen Grunde sollte der Ringspalt 36 gleichförmig ausgebildet sein, da jede Unsymmetrie eine Ablenkung der Flamme zu der begünstigten Seite hin verursacht.

Um dem Sekundärluftstrom die Drehung oder Verwirbelung zu verleihen, sind mehrere Wirbelbleche 39 vorgesehen. Wie aus den Fig. 1-3 ersichtlich, befinden sich diese Wirbelbleche 39 auf der Einlaßseite des Luftspalts 36 für den Sekundärluftstrom und sind in solcher Weise ausgerichtet, daß sie dem Sekundärluftstrom eine Drehung in der gewünschten Richtung

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verleihen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Wirbelbleche 39 auf einer Drehplatte 40 gelagert, welche zwischen den in Radialrichtung in gegenseitigen Abständen angeordneten Befestigungsstangen 32 auf die Trägerplatte 25 aufgesetzt ist. Die Befestigungsstangen dienen dabei als Führungsglieder für die Drehplatte 40 bei deren Verstellung zum Zwecke der Änderung der Ausrichtung der Wirbelbleche 39. Die Drehplatte 40 kann sich daher nicht in Radialrichtung nach innen oder nach außen verlagern. Jedes Wirbelblech 39 besteht aus einer langgestreckten rechteckigen Fläche 4l₃ an die sich an einem Ende ein rohrförmiges oder durchbohrtes Endstück 42 anschließt. Die langgestreckte Fläche 41 kann entweder mit dem Endstück 42 verschweißt sein oder das ganze Wirbelblech kann aus einem einzigen Werkstück bestehen, das an dem einen Ende rohrförmig gekrümmt ist.. Die Drehplatte 40 trägt auf ihrem umfang in Winkelabständen von etwa 30° mehrere Lagerzapfen 43 für die Wirbelbleche 39 (siehe Fig. 5). Die Lagerzapfen 43 sind mit der Drehplatte 40 beispielsweise vermittels einer Senkschraube 44 verbunden, welche von der Unterseite her durch die Platte durchgeführt und in den Lagerzapfen eingeschraubt ist (siehe auch Fig. 5). Die Lagerzapfen können auch auf andere Weise an der Drehplatte befestigt (und beispielsweise mit dieser verschweißt) sein. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird das röhrförmige Endstück 42 des Wirbelblechs 39 lediglich auf den zugeordneten Lagerzapfen 43 aufgesteckt. Zur Begrenzung der Schwenkbewegung der Wirbelbleche sind um den Umfang der Trägerplatte 25 herum mehrere Führungsstifte 45 vorgesehen. Die Führungsstifte 45 sind in gegenseitigen Radialabständen und in Umfangsrichtung zueinander versetzt (entsprechend der Darstellung in den Figuren 3 und 8) in der Weise angeordnet, daß sich die äußeren Enden der rechteckigen Flächen 41 jedes Wirbelblechs 39 jeweils zwischen einem entsprechenden Führungsstiftpaar befinden.

Wenn die Drehplatte 40 gedreht werden soll, um die Ausrichtung

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der Wirbelbleche 39 zu verändern und damit der Sekundärluft eine etwas andere Verwirbelungsbewegung zu erteilen, werden die Stellstangen 46 und 47 betätigt. Entsprechend Fig. 3, in der die Wirbelbleche 39 in einer Stellung dargestellt sind, läßt sich die Drehplatte 40 gegen den Uhrzeigersinn drehen. In Fig. 3 befinden sich die Stellstangen 46 und 47 jeweils in ihrer äußeren bzw. inneren Endlage. Bei den Drehblechen in der Anordnung entsprechend Fig. 3 wird der Sekundärluft eine entgegend dem Uhrzeigersinn gerichtete Drehbewegung erteilt. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Drehrichtung der Sekundärluft die gleiche wie die des primären Luftwirbelstroms, nämlich gegen den Uhrzeigersinn gerichtet. Die Wirbelbleche können jedoch auch entgegengesetzt gerichtet sein, so daß sie dem Sekundärluftstrom eine im Gegenstrom zu dem Primärluftwirbelstrom gerichtete Drehung erteilen (d.h. bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel eine im Uhrzeigersinn gerichtete Drehung). Die Stellstangen 46 und 47 sind in gleicher Weise gelagert, so daß sich die Beschreibung der zweiten Stellstangenlagerung erübrigt. An dem äußeren Ende jeder Stellstange befindet sich ein senkrecht zur Stellstangenlänge angeordneter, von Hand betätigbarer Abschnitt. Das innere Ende jeder Stellstange ist an einer Halterung 48 befestigt, die von der Drehplatte 40 radial nach außen vorsteht und durch Schweißung oder auf andere Weise entsprechend Fig. 4 mit der Drehplatte 40 verbunden ist. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß das innere Stellstangenende vermittels üblicher Befestigungsvorrichtungen wie hier z.B. Schrauben und Muttern 51 an der Halterung 48 befestigt ist. Zur gleitenden Verstellung der Stellstange ist in dem Brennergehäuse 12 und der innenseitigen Isolierung 13 eine Durchführung vorgesehen, in welche eine Rohrführung 49 eingesetzt ist, die _ beispielsweise vermittels einer Schweißnaht 50 an dem Brennergehäuse 12 befestigt ist. Entsprechend Fig. 3 befindet sich die Stellstange 46 in ihrer äußeren Endlage, während sich gleichzeitig die Stellstange 47 in ihrer inneren Endlage befindet. In der Darstellung von Fig. 4 wird die Stellstange

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46 nach innen verschoben, wobei sich die (hier nicht dargestellte) Stellstange 47 gleichzeitig nach außen verschiebt. Bei de? hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Wirbelbleche 39 verstellbar gelagert, um eine Veränderung der dem Sekundärluftstrom erteilten Drehbewegung zu ermöglichen; es ist erfindungsgemäß jedoch gleichfalls möglich, die Drehplatte 40 und die Wirbelbleche 39 feststehend anzuordnen.

Anstelle des hier dargestellten einzigen Luftspalts 36 können auch mehrere (nicht dargestellte) Luftspalte vorgesehen sein, durch welche mehrere sekundäre Luftströme hindurchtreten und die jeweils in der beschriebenen Weise mit entsprechenden Wirbelblechen versehen sind, durch die sämtlichen Hilfsluftströmen eine Dreh- oder Wirbelbewegung erteilt wird. Wenn mehreren Hilfsluftströmen eine Wirbelbewegung erteilt werden soll, kann auch eine einzige, zu diesem Zweck entsprechend ausgebildete Vorrichtung vorgesehen sein. Mehrere Ausführungsbeispiele in Verbindung mit mehreren Hilfsluftströmen sind in der oben genannten weiteren deutschen Patentanmeldung derselben Anmelderin beschrieben.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Hochleistungs-Wirbelstrombrenner benötigt keine Verbrennungskammer und liefert gleichzeitig aufgrund der genauen Flammeneinsteilbarkeit ein wesentlich verbessertes Flammverhalten und höhere Flammenqualität. Das hier dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel läßt sich im Rahmen der Erfindung weitgehend abwandeln. So kann anstelle des dargestellten und beschriebenen einzigen Luftspalts eine Vielzahl von Luftspalten in unterschiedlichen Anordnungen vorgesehen sein. Durch Veränderung des Wärmefreigäbe-Luft drucks und der Spaltbreite lassen sich die gewünschten Ergebnisse entweder mit einem einzigen Luftspalt oder mit mehreren Luftspalten erzielen, der (die) waagerecht oder in bezug auf die Waagerechte unter einem Winkel bis zu 45°

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angeordnet ist (sind). Wenn wesentlich größere Plammenlängen erwünscht sind, kann der Luftspalt auch in dem Bereich zwischen 45° in bezug auf die Waagerechte und senkrecht angeordnet sein.

- Patentansprüche 30 9 8 29/0899

Claims (16)

1. 2301158

   an s ρ r ίί e h e

   KammerlQser Hoohleistungs- Wirbelstrombrenner mit abge-Stutter Luftsufuhr, für die Verbrennung gasförmiger oder flüssiger Br©,nn§toffe, der an einer eine öffnung auf*· weisenden Kess©!wand einbaubar ist» bestehend aus einem Brennergehäuse mit einem Lufteinlad» einer innerhalb des Brennergehäuses angeordneten Lufteinströmkammer mit einem Auslaß, in die ein vorbestimmter Anteil der Zuluft ein·" führbar ist, und die zur Erzeugung eines schraubenförmig gewendelten primären Luftwirbelstroms an ihrem Auslaß dient, sowie innerhalb des Gehäuses um den Auslaß der Lufteinströrakammer herum angeordneten feuerfesten Formstüeken, dadurch gekennzeichnet , daß, die feuerfesten Formstücke (27_S 33) eine von dem Umfang des Auslasses bis in eine mit der Außenfläche der Kesselwand gemeinsame Ebene stark nach außen divergierende Oberfläche (29, 34) und eine zur Aufnahme des restlichen Zuluftanteils dienende LuftSpaltöffnung aufweisen, die aus wenigstens einem zwischen dem Auslaß und der Ebene der KesseIwandaußenflache, in welcher der Brenner eingebaut ist, durch die feuerfesten Formstücke durchgeführten, durchgehenden, gleichförmigen Ringspalt (36) besteht, eine zur Erteilung einer gerichteten Drehbewegung wenigstens einem Teil des in den Luftspalt eintretenden restliehen Zulu.ftanteils dienende Vorrichtung (39) vorgesehen und der Luftspalt (36) in bezug auf die Achse des PrimärluftStroms unter einem solchen Winkel angeordnet ist, daß der sieh drehende Sekundärluftstrom in konvergierender Richtung gegen die Achse des Primärluftstroms gerichtet ist, die Flammenhülle umgibt, und eine genaue Steuerung der Flammenausbildung und ein inniges Vermischen von Brennstoff und Luft in der Nähe des Brennstoffeinspritzpunkts gestattet.

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2. 2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erteilung einer gerichteten Drehbewegung dienende Vorrichtung (39) radial außerhalb des Einströmkammerauslasses unmittelbar neben dem Einlaß des Luftspalts (36) angeordnet ist.
3. 3. Brenner nach Anspruch l_s dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (36) unter einem Winkel angeordnet ist, welcher in bezug auf den Einströmkammerauslaß einen nach oben und außen gerichteten, konvergierenden Luftstrom ergibt.
4. 4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   zur wahlweisen Einstellung der Breite des Luftspalts (36) dienende Vorrichtungen (32) vorgesehen sind.
5. 5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinströmkammer (23) aufgrund der Brennerkonstruktion im wesentlichen 25 bis 50 % des Zuluftstroms, und dem Luftspalt (36) die restliche Zuluftmenge zuführbar ist.
6. 6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erteilung einer gerichteten Drehbewegung dienende Vorrichtung aus mehreren verstellbar gelagerten und zur Beeinflussung der Drehbewegung des SekundärluftStroms dienenden Wirbelblechen (39) besteht.
7. 7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbleche (39) feststehend angebracht sind.
8. 8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erteilung einer gerichteten Drehbewegung dienende Vorrichtung in der Weise ausgebildet ist, daß der Sekundärluftstrom im gleichen Sinne wie der Primärluftstrom drehbar ist.

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9. 9. Brenner nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erteilung einer gerichteten Drehbewegung dienende Vorrichtung in der Weise ausgebildet ist, daß der Sekundärluftstrom im entgegengesetzten Sinn zu dem Primärluftstrom drehbar ist.
10. 10. Brenner nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erteilung einer gerichteten Drehbewegung dienende Vorrichtung eine radial außerhalb des Kammerauslasses in der Nähe des Luftspalteinlasses angeordnete Drehplatte (40) aufweist, auf der Wirbelbleche (39) drehbar gelagert sind.
11. 11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehplatte (40) durch Befestigungsstangen (32) geführt ist.
12. 12. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung jedes auf der Drehplatte (40) schwenkbar gelagerten Wirbelblechs (39) durch Führungsstifte (45) begrenzt ist.
13. 13. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Drehplatte (40) zum Verstellen derselben dienende und von Hand betätigbare Stellstangen (46, 47) verbunden sind.
14. 14. Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 13» dadurch gekennzeichnet, daß eine die Lufteinführkammer (23) radial umgebende Trägerplatte (25) vorgesehen ist, welche die feuerfesten Formstücke (27) trägt, die Drehplatte (40) ringförmig ausgebildet und radial außerhalb der feuerfesten Formstücke (27, 33) angeordnet ist und die Stellstangen (46, 47) zur Begrenzung der Verstellung der Drehplatte dienende Anschläge aufweisen.

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15. 15. Brenner nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (36) in bezug auf die Ebene der Kesselaußenwandfläche unter einem solchen Winkel angeordnet ist, daß der sich drehende Sekundärluftstrom
    in bezug auf den Auslaß der Einführkammer nach außen gerichtet ist.
16. 16. Brenner nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (36) unter einem beliebigen vorgegebenen Winkel in bezug auf die Kesselaußenwandfläche angeordnet ist«

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    Le e rs ei te