DE2410141B2 - Brenner fuer fluide brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Brenner ist bekannt (DT-AS 15 01 868). Die Brennstoffdüse sitzt in einem vor dem Kessel angeordneten Gehäuse, und zwar in der dem Kessel fernen Stirnwand. Mit Abstand vor der Brennstoffdüse ist ein längliches Mischrohr konzentrisch zur Achse des Brennstoffkegels und des Gehäuses angeordnet, das in den Kessel ausmündet. Vor dieser Mündung ist wiederum mit Abstand die Zündelektrode angeordnet. Durch die Wandung des Gehäuses ist ein Rohr für die Verbrennungsluft hindurchgeführt, das in einem das Mischrohr an seiner der Brennstoffdüse nahen Stirnseite umgebenden Ringkanal mündet. Dieser Ringkanal weist parallel zur Achse des Mischrohrs verlaufende Schlitze auf, die den Ringkanal mit dem Innenraum des Mischrohrs verbinden.

Die Verbrennungsluft strömt unter Druck über das Rohr in den Ringkanal und von diesem durch die Schlitze in das Mischrohr. Durch an den Schlitzen angeordnete Leitbleche wird die Luft etwa tangential in das Mischrohr abgegeben und bildet dort eine hohlzylindrische Hüllströmung, in deren Innenraum der Brennstoffkegel liegt. Zugleich werden aus dem Kessel heiße Verbrennungsgas angesaugt, die im Zwischenraum zwischen Gehäuse und Mischrohr bis in die Nähe der Brennstoffdüse gelangen, dort um etwa 180° umgelenkt werden und zusammen mit dem Brennstoff

to in das Mischrohr gelangen. Das Gemisch aus Brennstoff, Verbrennungsluft und heißen Verbrennungsgasen wird dann außerhalb des Mischrohrs im Kessel gezündet.

Bei dieser bekannten Ausführung handelt es sich um einen Spezialbrenner, der im allgemeinen für industriel-

b5 Ie Zwecke eingesetzt wird. Es fordert eine besondere Gestaltung der Luftzuführung, die Anordnung eines Mischrohrs in dem Brennergehäuse und eine Anordnung der Zündeinrichtung im Kessel oder in einer

diesem vorgeschalteten Brennkammer. Die heißen Brenngase umströmen ständig die Wandung des außerhalb des Kessels liegenden Gehäuses und kühlen sich dabei ab, wenn nicht eine entsprechend starke Isolierung vorgesehen ist, die aus Sicherheitsgründen wegen der Zugriffmöglichkeit ohnehin notwendig sein dürfte. Da Brennstoffdüse und Zündelektrode an verschiedenen Stellen liegen ist auch die Wartung dieser störanfälligsten Teile erschwert. Schließlich dürfte die Rückführung der heißen Verbrennungsgase nur dann in ausreichender Menge möglich sein, wenn die Verbrennungsluft mit genügend hohem Druck zugeführt wird, was wiederum auch wegen der starken Umlenkung von Luft und Verbrennungsgasen mit einer entsprechenden Geräuschentwicklung verbunden ist, die wiederum deshalb besonders zur Wirkung kommt, weil sie außerhalb des Kessels stattfindet. Neben den rein konstruktiven Nachteilen, weist dieser Brenner also einige strömungstechnische Mangel auf. die seine Anwendungsmöglichkeiten trotz der guten verbrennungstechnischen Eigenschaften einschränken.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform (GB-PS 6 92 393) ist die Brennkammer selbst als Mischrohr ausgebildet und weist zu diesem Zweck in ihrer Wandung mehrere Reihen achsparalleler Schlitze auf. Jede Schlitzreihe ist von einem Ringkanal umgeben, durch den Sekundärluft zugeleitet wird. Der Brennstoff wird in einem der Brennkammer vorgeschalteten Rohr mit Primärluft gemischt und das Gemisch über eine Leiteinrichtung als Drallströmung in die Brennkammer eingeführt. In den sich dort ausbildenden Gemischkegel tritt die Sekundärluft durch die Schlitze etwa tangential hinzu, so daß die Drallströmung beschleunigt bzw. aufrechterhalten wird. Im übrigen soll durch diese zylindrische Sekundärluft-Hüllströmung eine Flammführung erreicht und vermieden werden, daß sich Brennstoffpartikeln an der Wandung der Brennkammer absetzen. Bei diesem Brenner findet keine Rückführung heißer Verbrennungsgase statt, so daß die Aufbereitung des Brennstoffs ungenügend ist. Der Aufbau der Brennkammer ist derart kompliziert und aufwendig, daß dieser Brenner allenfalls für Spezialzwecke verwendbar ist. Auch hier muß die Brennkammer vor den eigentlichen Kessel gesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner des vorgenannten Aufbaus so auszubilden, daß die Mischung von Luft, Verbrennungsgasen und Brennstoff bei nahezu schadstofffreier Verbrennung unmittelbar im Brennraum erfolgt

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Brenner unterscheidet sich von einem Brenner herkömmlicher Bauart im wesentlichen dadurch, daß die Verbrennungsluft nicht konzentrisch um die Brennstoffdüse als den Brennstoffkegel umgebende Hüllströmung, sondern innerhalb des Brennraumes von den Düsenrohren von der Seite her in den Brennstoffkegel abgegeben wird. Ein solcher Brenner kann, wie ein herkömmlicher Brenner, zusammen mit den Düsenrohren an jedem Kessel als Vorsatzbrenner angebracht werden. Es lassen ω sich also auch vorhandene Kessel ohne Schwierigkeiten umrüsten.

Aufgrund der Luftführung werden heiße Verbrennungsgase aus dem Brennraum angesaugt, die zwischen den Düsenrohren hindurchströmen, diese aufheizen und b^r> zusammen mit der auf diese Weise vorgeheizten Verbrennungsluft in den Brennstoffkegel gelangen. Dort entsteht eine Drallströmung, die zu einer guten Vermischung führt. Durch die heißen Verbrennungsgase und die Aufheizung der Verbrennungsluft findet eine erwünscht schnelle Vergasung flüssigen Brennstoffs statt, so daß sich mit dem Brenner mindestens ebenso gute verbrennungstechnische Werte erreichen lassen, wie mit dem eingangs beschriebenen Spezialbrenner, ohne daß es aber einer gesonderten Mischkammer vor dem Kessel bedarf. Auch kann dieser Brenner, wie praktische Versuche gezeigt haben, mit dem bei herkömmlichen Brennern üblichen Druck der Verbrennungsluft betrieben werden. Die Verbrennungsgase sind annähernd schadgasfrei. Da die Mischung innerhalb des Kessels bzw. Brennraums stattfindet sind sowohl die Geräuschentwicklung als auch die thermischen Verluste gering. Es sind auch keine gesonderten Sicherheitsvorkehrungen erforderlich.

Es sind andere Spezialbrenner bekannt (GB-PS 6 09 135), bei denen konzentrisch um die Brennstoffdüse Düsenrohre angeordnet sind, aus deren offener Stirnseite die Verbrennungsluft in massiven Strahlen austritt und etwa schräg in den Brennstoffkegel eindringt, um auf diese Weise eine Drallströmung zu erzeugen, jedoch werden hierbei keine heißen Verbrennungsgase zurückgeführt. Im übrigen findet hier die Mischung von Verbrennungsluft und Brennstoff in einem extrem langen Brennrohr statt. Durch die Erfindung werden also die verbrennungstechnischen und konstruktiven Nachteile auch dieses bekannten Brenners vermieden.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Mit den Merkmalen der Ansprüche 2, 3, 6 und 16 lassen sich die Eintrittstemperatur des Gemisches Verbrennungsluft-Verbrennungsgase bei Eintritt in den Brennstoffkegel, die Leistung des Brenners und die Verbrennungsführung beeinflussen. Ferner kann bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 15 zusätzlich zum Brennstoff ein Brenngas in Mischung mit Verbrennungsluft und Verbrenriungsgasen zugeführt werden.

Nachstehend sind einige Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1, 2 einen schematischen Schnitt und eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Brenners mit angedeutetem Brennraum,

Fig.3, 4 zwei weitere Ausführungsformen im schematischen Schnitt,

F i g. 5, 6 zwei weitere Ausführungsformen des Brenners in schematischem Schnitt,

F i g. 7, 8 einen Schnitt und eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Brenners, bei der vor den Luftdüsen Leitbleche angeordnet sind,

Fig.9, 10 verschiedene Ausführungsformen der Leitbleche in einem Querschnitt durch das Düsenrohr,

Fig. 11 bis 13 verschiedene Ausführungsformen für die Regelung des Austrittsquerschnittes der Luftdüsen,

F i g. 14 eine weitere auch als Schalen-Verdampfungsbrenner geeignete Ausführungsform im Schnitt,

Fig. 15 eine Ausführungsform im Schnitt mit Düsenrohr und Düsenschale,

Fig. 16 bis 19 vier Ausführungsformen eines Luftdüsenrohrs mit veränderbarem Neigungswinkel,

F i g. 20 bis 24 Ausführungsformen eines Brenners in Schnitt und Draufsicht zum kombinierten Verbrennen von Flüssigkeiten und Gasen.

In F i g. 1 ist ein Brennraum 1 schematisch angedeutet, an dem ein Brennergehäuse 2 befestigt oder angelenkt ist. In dem Brennergehäuse sitzt eine herkömmliche

Brennstoffdüse 3, die beispielsweise einen flüssigen Brennstoff unter Druck in Form eines mit a bezeichneten Kegels in den Brennraum 1 versprüht. In unmittelbarer Nachbarschaft des Düsenaustrittes sind ein oder zwei Zündelektroden 4 angeordnet. Die durch das Brennergehäuse 2 geführte Luft gelangt zu einem geringen Teil gemäß Richtungspfeil b in den Bereich der Brennstoffdüse und mischt sich dort mit dem Brennstoff. Auf einem konzentrischen Ring um die Brennstoffdüse 3 sind mehrere, beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sechs Düsenrohre 6 angeordnet Die Düsenrohre 6 weisen entlang einer Mantellinie verlaufende Luftdüsen 7 in Form eines Schlitzes auf, durch den der größere Teil der gemäß Richtungspfeil c in die Düsenrohre geleiteten Verbrennungsluft gemäß den Pfeilen d austritt. Die Verbrennungsluft breitet sich in Form schichtförmiger Strahlen aus, die den Brennstoffkegel a schneiden bzw. anschneiden. Die Luftdüsen 7 können auch, wie dies in F i g. 2 bei den beiden unteren Düsenrohren strichpunktiert angedeutet ist, auf einer gekrümmten Linie liegen, so daß eine räumlich gekrümmte Luftschicht austritt.

Durch die Geschwindigkeit der gemäß Richtungspfeil d austretenden Luft entsteht eine !njektorwirkung, die dazu führt, daß heiße Verbrennungsgase aus der Umgebung des Brenners gemäß Richtungspfeilen e angesaugt werden. Diese heißen Verbrennungsgase erhitzen das Düsenrohr 6, wärmen also die darin strömende Luft vor. Ferner werden diese heißen Gase auf der Strecke m mit der Verbrennungsluft in den Brennstoffkegel a hineintransportiert, so daß der flüssige Brennstoff unmittelbar nach seinem Austritt verdampft und mit der Verbrennungsluft und den Gasen innig durchmischt wird.

Die Düsenrohre 6 sitzen bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2 in Stutzen 8 im Brennergehäuse, wobei sie in diesem Stutzen gemäß Richtungspfeil χ drehbar und gemäß Richtungspfeil y axial verschiebbar sind. Mit einer Verdrehung der Düsenrohre 6 gemäß Richtungspfeil χ läßt sich die Ausrichtung der austretenden Luftschicht auf den Brennstoffkegel verändern. F i g. 2 zeigt eine Stellung, bei der die gemäß Richtungspfeil (/austretenden Luftschichten nicht durch die Achse des Brennstoffkegels a gehen, sondern diesen außerhalb der Achse anschneiden mit der Folge, daß innerhalb des Brennstoffkegels eine Drallbewegung stattfindet. Durch die Axialverstellung gemäß Richtungspfeil y kann das Düsenrohr 6 in das Brennergehäuse 2 hineingezogen werden, so daß der Stutzen 8 die Luftdüse 7 zumindest teilweise abdeckt, wodurch die austretende Luftmenge und die Höhe der austretenden Luftschicht bzw. die Durchdringungsfläche von Luftschicht und Brennstoffkegel a verändert wird.

Während bei der zuvor geschilderten Ausführungsform das Düsenrohr 6 und damit die Luftdüse 7 parallel zu Mantellinien des Brennstoffkegels a verläuft, ist in Fig.3 eine Ausführungsform dargestellt, bei der das Düsenrohr und damit die Luftdüse achsparallel zum Brennstoffkegel a angeordet ist. Das Düsenrohr besteht bei dieser Ausführungsform aus zwei in einer Radialebene geteilten Abschnitten 61, 62, die gegeneinander verdrehbar sind. Der untere Rohrabschnitt 62 ist in dem Brennergehäuse 21 geführt und gemäß Richtungspfeil x\ verdrehbar. Ferner kann der Rohrabschnitt gemäß Richtungspfeil y axial verstellt werden, wodurch die bei dieser Ausführungsform aus Löchern 72 gebildeten Luftdüsen ganz oder nur teilweise in den Brennraum offen sind. Damit läßt sich wiederum der Austrittsquerschnitt steuern. Zum Fixieren der eingestellten Lage des Rohrabschnittes 62 dienen herkömmliche Mittel, wie dies mit dem Richtungspfeil /"angedeutet ist. Bei diesel Ausführungsform kann auch der obere Rohrabschnitt 61 unabhängig vom unteren Rohrabschnitt 62 gemäO Richtungspfeil xi verdreht werden. Hierzu dient eine ar dem Rohrabschnitt 61 befestigte Stange 63, die übei einen Vierkant 64 verdreht und mittels einer Mutter 65 fixiert werden kann. Bei dieser Ausführungsform lasser sich also die aus den Luftdüsen 71 des oberen Rohrabschnittes 61 austretende Luftschicht d\ und die aus den Luftdüsen 72 des unteren Rohrabschnittes 62 austretende Luftschicht <£ gemeinsam unterschiedlich hoch und unabhängig voneinander unter einem unterschiedlichen Auftreffwinkel gegenüber dem Brennstoffkegel a einstellen. Um den Rohrabschnitt 62 an zwei mit Abstand angeordneten Stellen im Brennergehäuse 21 führen zu können, weist er mehrere Durchbrechungen 66 auf, durch welche die Verbrennungsluft in die Rohre gelangen kann.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 weist das Düsenrohr 67 als Luftdüsen Austrittsschlitze bzw. -löcher 73,74 in verschiedenen Ebenen bzw. verschiedener Ausrichtung zum Brennstoffkegel a auf. Die Austrittsöffnungen 73 verlaufen parallel zum Mantel des Brennstoffkegels a, während die Austrittsöffnungen 74 parallel zur Achse desselben sich erstrecken. Das Düsenrohr 67 sitzt wiederum an einer Regulierstange 63, die über einen Vierkant 64 gemäß Richtungspfeil χ im Sinne verschiedener Auftreffwinkel verdrehbar und zur Mengenregulierung in Richtung des Pfeils y axial verstellbar ist. Zum Feststellen dient auch hier wieder ein mit dem Richtungspfeil / angedeutetes Organ herkömmlichen Aufbaus. Diese Ausführungsform ist fertigungstechnisch günstig, da trotz Anordnung eines

Teiles (73) der Luftdüse parallel zum Mantel des Brennstoffkegels a das Düsenrohr 67 selbst koaxial zur Achse des Brennergehäuses verläuft Ferner kann hierbei das Brennergehäuse geteilt sein, also einen am Brennraum verbleibenden Teil 21 und einen demgegen-

über abziehbaren Teil 211 mit den funktionswesentlichen Teilen des Brenners aufweisen, so daß diese nach Herausnehmen des Teils 211 leicht zugänglich sind. Diese Ausführungsform trägt, ebenso wie einige später beschriebene, der Tatsache Rechnung, daß die zumin-

<t5 dest im unteren Bereich des Düsenrohrs 67 noch relativ kalte Verbrennungsluft eine längere Strecke bis zum Brennstoffkegel a zurücklegt, als die im oberen Teil des Rohrs bereits aufgeheizte Luft. Durch diese längere Mischstrecke wird dann auch die Verbrennungsluft im unteren Bereich bis zum Erreichen des Brennstoffkegels a auf die gewünschte Temperatur gebracht.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5, bei der ein sehr steiler Brennstoffkegel a angedeutet ist, ragen die parallel zur Achse des Brennstoffkegels angeordneten Düsenrohre 6 relativ weit in den Brennraum hinein. Sie sind wiederum an dem Brennergehäuse 21 axial verstellbar geführt, und zwar mittels eines gemeinsamen Stellrings (5. Jedes Düsenrohr 6 weist eine Luftdüse 7 in Form eines Austrittsschlitzes oder einer linienförmig

mi angeordneten Lochreihe, die sich über die gesamte Länge des Düsenrohrs 6 erstrecken auf. Statt dessen ist es auch möglich, wie dies bei dem rechts dargestellten Rohr angedeutet ist, die Austrittsöffnungen 77 nur über einen Teil der Länge des Düsenrohrs 6 vorzusehen. Bei dieser Ausführungsform ist ferner die Brennstoffdüse 3 in axialer Richtung w verstellbar, um die Lage und den Sprühwinkel des Brennstoffkegels a im Brennerraum bzw. gegenüber den Düsenrohren 6 verändern zu

können.

In F i g. 6 ist eine der F i g. 5 ähnliche Ausführungsform dargestellt. Hierbei sind jedoch in unmittelbarer Nähe des Austritts des Brennstoffkegels a zusätzliche Bohrungen 16 angeordnet durch die ein Teil der Verbrennungsluft gemäß Richtungspfeil d₅ austritt und für einen Flarnmenschub sorgt. Der Querschnitt dieser Bohrungen 16 kann mittels eines drehbaren Teils 17, das entsprechende Bohrungen 18 aufweist, verändert werden, indem dieses Teil gemäß Richtungspfeil y ι ο drehbar ist. Die Luft kann gleichzeitig oder alternativ dem Brenngehäuse axial und radial zugeführt werden. Ferner kann die Luft aus dem Düsenrohr 6 zusätzlich axial austreten, wie dies mit dem Pfeil rangedeutet ist.

In den Fig. 7 und 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Düsenrohre 6 fest mit dem Brennergehäuse 21 verbunden sind. Vor den Luftdüsen 7 ist je. ein Leitblech 19 angeordnet, wobei alle Leitbleche auf einem gemeinsamen, verdrehbaren Drehrohr 20 angeordnet sind, dessen Außendurchmesser dem inneren Anordnungskreis der Düsenrohre 6 entspricht. Durch Verdrehen des Drehrohrs 20 in Richtung des Pfeils υ läßt sich die Abdeckung der Luftdüsen 7 durch die Leitbleche 19, wie aber auch der Auftreffwinkel der austretenden Luftschichten auf den Brennstoffkegel a verändern (s. insbesondere F i g. 8). Schließlich kann das Drehrohr 20 auch axial gemäß Richtungspfeil t verstellt werden.

In den Fig.9 und 10 sind Ausführungsformen der Leitbleche dargestellt, die sowohl zur Mengenregulierung als auch zur Führung und Ausrichtung der Verbrennungsluft dienen können. Im einfachsten Fall gemäß F i g. 9 ist das Leitblech 191 in einer die Achse des Düsenrohrs 6 einschließenden Ebene angeordnet. Die durch die Luftdüse 7 austretende Verbrennungsluft strömt an dem Leitblech 191 gemäß Richtungsfpeil d entlang und wird dadurch geführt. Die Verbrennungsluft saugt ferner aus der Umgebung die heißen Brenngase gemäß Richtungspfeil e an, durchmischt sich mit diesen und strömt als heißes Gasgemisch in den Brennstoffkegel ein. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 10 ist an dem in ähnlicher Weise wie gemäß F i g. 9 angeordneten Leitblech 192 ein Regelorgan 22 angeordnet. Das Regelorgan 22 und das Leitblech 192 stehen unter Wirkung einer Feder 23, die sich innerhalb des Düsenrohrs 6 abstützt und mittels einer Feststellmutter 24 in einer definierten Lage gehalten wird. Durch Verstellen der Mutter 24 läßt sich die Lage des Regelorgans 22 bezüglich der Luftdüse 7 einstellen.

In den F i g. 11 bis 13 sind verschiedene Ausführungsformen zur Regelung der Verbrennungsluftmenge am Düsenrohr 6 dargestellt. Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß F i g. 11 ist im Bereich der Luftdüse 7 des DUsenrohrs 6 ein sich über dessen Länge erstreckender Bolzen 27 angeordnet, der gegen Bolzen anderer Durchmesser ausgetauscht werden kann (strichpunktierte Linien). In F i g. 12 ist die Luftdüse 7 mittels eines Drehschiebers 28 regelbar, der an einer zum Düsenrohr 6 konzentrischen Achse 29 gelagert ist. Eine ähnliche Ausführungsform zeigt Fig. 13, bei der in dem Düsenrohr 6 ein innenseitig anliegendes Drehschieberrohr 30 angeordnet ist, das mehrere Aussparungen 31 mit dazwischen angeordneten, unterschiedlichen Materialstegen 32 aufweist. Diese Materialstege 32 werden in den Bereich der Luftdüse 7 des Düsenrohrs 6 bewegt, es wobei sie einen unterschiedlich großen Querschnitt abdecken und zu beiden Seiten oder an nur einer Seite je eine Luftschicht gemäß Richtungspfeil d austreten lassen. Das Drehschieberrohr 30 dient also sowohl der Regulierung der Verbrennungsluft als auch der Turbulenzbildung wie die Leitbleche 19 gemäß F i g. 7,8.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 14 ragen in eine Schale 33 des Brennergehauses 21, in welchem die Brennstoffdüse 3 axial verstellbar ist, mehrere Düsenrohre 6 hinein, die aus Platzgründen von oben her über ein Winkelstück in die Schale 33 hineingeführt sind. Die Verbrennungsluft tritt wiederum durch linienförmige Austrittsöffnungen oder Austrittsschlitze von Luftdüsen 7 gemäß Richtungspfeil d aus, während die heißen Verbrennungsgase gemäß Richtungspfeil e in die Schale eingesaugt werden. Die Düsenrohre 6 sind in den Winkelstücken 35 drehbar, um den Auftreffwinkel der Luftschichten auf den Brennstoffkegel a verändern zu können. Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Düsenrohren 6 die in je einem Rohrstutzen 38 sitzen, die wiederum schräg an einem zylindrischen Rohr 39 des Brennergehäuses 21 angesetzt sind. Da: Rohr 39 ist zu diesem Zweck mit entsprechender Aussparungen 40 versehen. Diese Aussparungen 4C lassen sich durch das Brennerrohr 41, das al; Drehschieberrohr ausgebildet ist teilweise überdecken um die den Düsenrohren 6 zuströmende Luftmenge zu ändern. Ferner lassen sich die Düsenrohre 6 gemäC Richtungspfeil χ verdrehen, um den Auftreffwinkel aul den Brennstoffkegel a zu ändern. Durch diese Anordnung läßt sich im Bedarfsfall eine größere Anzah von Düsenrohren auf einem gleich großen Umfang unterbringen. Bei dieser Ausführungsform gelangt die Verbrennungsluft nicht nur in die Düsenrohre 6, sonderr auch gleichzeitig durch die öffnungen 34 einer Schale 33. Während dieser Teil der Verbrennungsluft praktisch kalt in den Brennstoffkegei a eindringt und zu einei Vormischung führt, wird der aus den Düsenrohren ( gemäß Richtungspfeil d austretende Teil der Verbren nungsluft durch aus der Umgebung angesaugte heiß« Verbrennungsgase aufgeheizt

In den Fig. 16 bis 19 sind mehrere Ausführungsfor men dargestellt, die nicht nur eine Veränderung dei Auftreffwinkeis der Luftschichten auf den Brennstoffke gel, sondern zugleich auch eine Änderung dei Neigungslage der Düsenrohre 6 gegenüber den Brennstoffkegel ermöglichen. Die Düsenrohre 6 sitzei zu diesem Zweck in einem Winkelstück 35, wie ei bereits mit Bezug auf Fig. 14 beschrieben worden isi Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16 ist da: Winkelstück 35 als einfacher Rohrkrümmer 42 ausgebil det Das Düsenrohr 6 ist gemiß Richtungspfeil χ in den Rohrkrümmer 42 drehbar und gemäß Richtungspfeil feststellbar. An dem Winkelstück 42 ist ein Stellorgan 4; in Form eines Rohrs 44 befestigt, das parallel zu Brennstoffdüse bzw. zur Achse des Brennstoffkegel angeordnet ist, während das Düsenrohr 6 beispielsweisi parallel zu einer Mantellinie des Brennstoffkegels liegt Das Stellrohr 44 ist gemäß Richtungspfeil ζ drehbar um gemäß y axial verstellbar im Brennergehäuse 2 angeordnet Durch Drehung des Stellrohrs 44 kann de Neigungswinkel des Düsenrohrs IB, wie auch de Auftreffwinkel auf den Brennstoffkegel geänder werden, um die aus den Luftdüsen 7 austretende: Luftschichten so auf den Brennstoffkegei richten zi können, daß trapezförmige, parabolische, hyperbolisch* oder schließlich elliptische Schnittflächen entstehen. Be der Ausführungsform gemäß Fig. 17 ist das Stellorgai 43 als Regulierstange 45 ausgebildet!, die mittels eine Vierkantes 46 gemäß Richtungspfeil ζ verdreht werde: kann. Diese Regulierstange 45 greift unter einer

Winkel an dem als Rohrhülse 47 ausgebildeten Winkelstück 35 an, das mittels eines Flanschs 48 im Brennergehäuse 21 drehbar gelagert ist. In der Rohrhülse 47 sitzt das Düsenrohr 6 gemäß Richtungspfeil χ drehbar. Diese Ausführungsform ermöglicht ferner, das Düsenrohr 6 axial gemäß Richtungspfeil y zu verstellen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 18 ist ein Winkelstück 35 vorgesehen, das selbst am Brennergehäuse 21 drehbar gelagert ist. In den einen Schenkel des Winkelstücks 35 ist das Düsenrohr 6 eingesetzt, während in den anderen Schenkel ein Stellrohr 51 eingreift Das Düsenrohr 6 und das Stellrohr 51 sind an ihren beiden in das Winkelstück 35 eingreifenden Enden unter Bildung eines Winkelgetriebes mit einer stirnseitigen Verzahnung 49 bzw. 50 versehen. Durch Drehen des Stellrohrs 51 gemäß Richtungspfeil χ läßt sich das DUsenrohr 6 um seine Achse verdrehen, also der Auftreffwinkel der austretenden Luftschicht auf den Brennstoffkegel verändern, während durch Drehung des Winkelstücks 35 gemäß Richtungspfeil ζ die Neigungslage des Rohrs 6 mit Bezug auf den Brennstoffkegel geändert werden kann. Eine ähnliche, jedoch einfacher zu bedienende Ausführungsform ist in F i g. 18 dargestellt. Das Winkelstück 35 ist wiederum als Rohrkrümmer ausgebildet, der in diesem Fall jedoch einstückig ist mit einem als Stellorgan 43 dienenden Rohr 52, das nach außerhalb des Brennergehäuses 21 geführt ist. In diesem Rohr 52 ist das mit Bezug auf Fig. 18 bereits geschilderte Stellrohr 51 drehbar gelagert, das an seinem in den Krümmer hineingreifenden Ende ein Kegelrad 50 aufweist, ebenso wie das Düsenrohr 6 ein Kegelrad 49 besitzt. Durch Drehen des Stellrohrs 51 gemäß Richtungspfeil χ läßt sich das Düsenrohr 6 um seine Achse drehen, während durch Drehung des als Stellorgan 43 dienenden äußeren Rohrs 52 die Neigungslage des Düsenrohrs 6 veränderbar ist. Ferner läßt sich das äußere Rohr 52 gemäß Richtungspfeil y axial verschieben, so daß die Eintauchtiefe des Düsenrohrs 6 in den Brennraum eingestellt werden kann.

In den Fig.20 bis 24 sind Ausführungsformen dargestellt, bei denen in den Brennstoffkegel a nicht nur Verbrennungsluft, sondern auch ein brennbares Gas eingeblasen wird, wobei es sich bei dem zusätzlichen Gas um einen üblichen Brennstoff oder aber um brennbares Schadgas handeln kann. An dem Brennergehäuse 21 sind wiederum mehrere Düsenrohre 6 konzentrisch zur Achse des Brennstoffkegels a angeordnet. Diese weisen wie bei den zuvor geschilderten Ausführungsformen Luftdüsen 7 auf. Die Verbrennungsluft gelangt gemäß Richtungspfeil c durch Aussparungen 54 des Rohrs 55, deren Querschnitt durch das drehschiebeartige Brennerrohr 56 verändert werden kann, in das Innere des Düsenrohrs 6 und tritt gemäß Richtungspfeil d aus, wobei sie durch heiße Verbrennungsgase aus der Umgebung angewärmt wird. Das Düsenrohr 6 ist wiederum gemäß Richtungspfeil χ verdrehbar, um den Auftreffwinkel der Luftschicht ändern zu können. Innerhalb des Düsenrohrs 6 ist ein

ίο Brenngasdüsenrohr 57 konzentrisch angeordnet, das an einen gesonderten Gasraum bzw. -kanal 58 angeschlossen ist. Durch diesen Raum strömt Brenngas gemäß Richtungspfeil g in das Brenngasdüsenrohr 57 ein und verläßt dieses durch Austrittschlitze 59 oder entsprechend linienförmig angeordnete Austrittsöffnungen. Das Brenngas wird also, wie aus Fig.21 ersichtlich, zusammen mit der Verbrennungsluft in den Brennstoffkegel a gemäß Richtungspfeil Λ transportiert. In dem Brenngasdüsenrohr 57 und beim Austritt aus demselben wird das Brenngas aufgeheizt, so daß es etwa mit Verbrennungstemperatur den Brennstoffkegel a erreicht. Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 20 ist im unteren Bereich des Brenngasdüsenrohrs 57 eine isolierte Austrittsöffnung 60 vorgesehen, durch die ein Teil des Brenngases gemäß Richtungspfeil /austritt und entlang einer am Brennergehäuse 21 angeordneten Leitfläche 210 in den unteren Bereich des Brennstoffkegels a gelangt, um die Zündwilligkeit und Flammenführung zu begünstigen. Durch diese Leitfläche, die bei allen Ausführungsformen mit radialer Anströmung des Brennstoffkegels anwendbar ist, wird ein Axialschub erzeugt. In Fig.22 ist eine Lage des Brennerrohrs 56 wiedergegeben, bei der die Aussparungen 54 des Rohrs 55 verschlossen sind. Durch Drehen des Brennerrohrs 56 gemäß dem angedeuteten Richtungspfeil läßt sich die zugeführte Verbrennungsluft regulieren.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 23 und 24 sitzen die Düsenrohre 6 fest oder drehbar auf dem Brennergehäuse 21. Die Brenngasdüsenrohre 57 sind an einem Trägerrohr 80 angeordnet, das an den Gaskanal 58 angeschlossen und in dem Brennergehäuse 21 axial verschieblich ist. In dem Trägerrohr 80 ist wiederum das Brennerrohr 82 mit der Brennstoffdüse 3 axial verschieblich geführt, so daß Brennstoffdüse, Brennerrohr 82 und Trägerrohr 80 leicht aus dem Brennergehäuse herausgenommen werden können. Die Brenngasdüsenrohre 57 greifen exzentrisch in die Düsenrohre 6 ein, wie dies in F i g. 24 erkennbar ist. Dadurch wird die Führung der Verbrennungsluft im Düsenrohr 6 und

so Montage bzw. Demontage zusammen mit dem Trägerrohr 80 begünstigt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Brenner für fluide, insbesondere flüssige Brennstoffe mit einer Brennstoff in Form eines Kegels abgebenden Brennstoffdüse und mindestens zwei konzentrisch zur Brennstoffdüse und mit Abstand voneinander und vom Brennstoffkegel angeordneten und die Verbrennungsluft in Form von den Brennstoffkegel schneidenden schichtförmigen Strahlen unter Erzeugung eines Dralls abgebenden Luftdüsen, die sich linienförmig erstrecken und deren Strahlen infolge Injektorwirkung heiße Verbrennnngsgase aus dem Brennraum ansaugen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Luftdüse (7) auf der Mantellinie eines Düsenrohrs (6) ausgebildet ist und daß die Düsenrohre (6) entlang dem Brennstoffkegel (a) im Brennraum (3) angeordnet sind und zwischen sich Durchlässe für die Verbrennungsgase begrenzen.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Düsenrohr (6) parallel zur Achse des Brennstoffkegels (a) oder parallel zu dessen Mantel angeordnet ist.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftreffwinkel der von den Luftdüsen (7) abgegebenen schichtförmigen Strahlen auf den Brennstoffkegel (a) durch Verstellen der Düsenrohre (6) veränderbar ist.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Düsenrohr (6) einen ersten zur Achse des Brennstoffkegels (a) parallelen und einen zweiten zu dessen Mantel parallelen Abschnitt (74 bzw. 73) aufweist (F i g. A).

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüsen (7) als Austrittsschlitz ausgebildet sind oder aus mehreren Austrittslöchern bestehen.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt des Düsenrohrs (6) durch axiales Verschieben desselben stufenlos abdeckbar ist.

7. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsquerschnitt des Austrittsschlitzes durch ein ihm verengendes Regelorgan (22, 27,29,30) veränderbar ist

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsquerschnitt des Düsenrohrs (6) durch ein Regelorgan veränderbar ist (F i g. 15).

9. Brenner nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Austrittslöchern oder dem Austrittsschlitz jedes Düsenrohrs (6) ein Leitblech (19) angeordnet ist (F i g. 7 bis 10).

10. Brenner nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Austrittsschlitz jedes Düsenrohrs (6) ein Leitblech (192) angeordnet ist(Fi g. 10).

11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech als in dem Düsenrohr (6) angeordneter Drehschieber (28, 30) ausgebildet ist (Fig. 12,13).

12. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (6) drehbar in einem Winkelstück (35) angeordnet ist, das seinerseits an dem Brennergehäuse (21) drehbar gelagert ist (Fig. 16 bis 19).

13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (6) in dem Winkelstück

(35) axial ν ;rstellbar ist (F i g. 17).

14. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (6) in einer Radialebene geteilt ist und zumindest einer der beiden Rohrabschnitte (61,62) gegenüber dem anderen verdrehbar ist (F ig. 3).

15. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Düsenrohren (6) je ein einen gleichartigen Austrittsquerschnitt und eine gleichar-

tige Anordnung gegenüber dem Brennstoffkegel (a) aufweisendes Brenngasdüsenrohr (57) angeordnet ist (F ig. 20).

16. Brenner nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß als Düsenrohre (6) und alle Brenngasdüsenrohre (57) an einer gemeinsamen Einrichtung zum Verändern des Auftreffwinkels auf den Brennstoffkegel (a) und/oder der Neigung gegenüber der Achse des Brennstoffkegels fa) angeordnet sind.

17- Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Brennstoffdüse (3) und den Düsenrohren (6) zum Brennstoffkegel (a) achsparallele Bohrungen (16,18) vorgesehen sind, durch die ein Teil der Verbrennungsluft ausströmt (F i g. 6).

18. Brenner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Bohrungen veränderbar ist (F i g. 6).