DE102014105166B3 - Swirl generator for a burner and provided therewith mixing device and provided burner - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Drallerzeuger (10) für einen Brenner zum Erzeugen eines um eine Drallachse (16) gerichteten Dralls an einem in Richtung der Drallachse (16) strömenden Fluid, mit wenigstens einer ersten sich in einer radialen Richtung erstreckenden zumindest teilweise schräg zu der Drallachse (16) verlaufenden Leitschaufel (20a) und einer zweiten sich in einer radialen Richtung erstreckenden zumindest teilweise schräg zu der Drallachse (16) verlaufenden Leitschaufel (20b), so dass zwischen den Leitschaufeln (20, 20a, 20b) eine Drall erzeugende Fluidpassage (24) gebildet ist und mit einer Fluidstromveränderungseinrichtung (12) zum wählbaren Verändern eines durch den Drallerzeuger (10) strömenden Fluidstromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidstromveränderungseinrichtung (12) wenigstens ein Steuerblatt (42) aufweist, das relativ zu der ersten (20a) und der zweiten Leitschaufel (20b) zumindest mit einer Richtungskomponente axial verschiebbar derart angeordnet ist, dass das Steuerblatt (42) durch axiale Verschiebung in der einen Richtung tiefer in einen Bereich der Fluidpassage (24) zwischen die erste (20a) und die zweite Leitschaufel (20b) hinein bewegbar und durch axiale Verschiebung in der anderen Richtung weniger tief aus dem Bereich der Fluidpassage (24) zwischen der ersten (20a) und zweiten Leitschaufel (20b) heraus bewegbar ist.The invention relates to a swirl generator (10) for a burner for generating a swirl about a swirl axis (16) on a fluid flowing in the direction of the swirl axis (16), with at least one first extending in a radial direction at least partially obliquely to the swirl axis (16) extending guide vane (20a) and a second extending in a radial direction at least partially obliquely to the spin axis (16) extending vane (20b), so that between the guide vanes (20, 20a, 20b) a swirl-generating fluid passage (24 and a fluid flow changing means (12) for selectively changing a fluid flow passing through the swirl generator (10), characterized in that the fluid flow changing means (12) comprises at least one control blade (42) relative to the first (20a) and second guide vane (20b) is arranged axially displaceable at least with a directional component such in that the control blade (42) is movable axially in one direction deeper into a region of the fluid passage (24) between the first (20a) and second guide vanes (20b) and less deeply out of the axial direction in the other direction Area of the fluid passage (24) between the first (20a) and second guide vane (20b) is movable out.
Description
Die Erfindung betrifft einen Drallerzeuger für einen Brenner, eine mit einem solchen Drallerzeuger versehene Mischeinrichtung für einen Brenner sowie einen entsprechenden mit einem solchen Drallerzeuger und/oder einer solchen Mischeinrichtung versehenen Brenner. The invention relates to a swirl generator for a burner, a mixing device for a burner provided with such a swirl generator and a corresponding burner provided with such a swirl generator and / or such a mixing device.
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Brennern, insbesondere auf dem Gebiet von Öl-, Gas- und Zweistoffbrennern, die mit flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen betrieben werden. Insbesondere liegt die Erfindung auf dem Gebiet von Brennern, wie sie allgemein in der Firmendruckschrift „Produktinformation über Öl-, Gas- und Zweistoffbrenner, WM30 für Öl, Gas und Zweistoff“ der Max Weishaupt GmbH, Druck-Nr. 83211601 vom November 2013, verbreitet unter anderem über das Internet und der Firmendruckschrift „Weishaupt Monarch Brenner WM50, Druck-Nr. 83213801 vom Januar 2013, gezeigt und beschrieben sind. The invention is in the field of burners, in particular in the field of oil, gas and dual fuel burners, which are operated with liquid and / or gaseous fuels. In particular, the invention is in the field of burners, as generally in the company publication "Product information on oil, gas and dual fuel burner, WM30 for oil, gas and binary" Max Weishaupt GmbH, print no. 83211601 of November 2013, distributed among other things via the Internet and the company publication "Weishaupt Monarch burner WM50, print no. 83213801 of January 2013, are shown and described.
Es ist bereits bekannt, derartige Brenner mit Dralleinrichtungen zum Erzeugen eines Dralls in Fluidströmen, insbesondere in der Verbrennungsluft und/oder – z.B. bei Vormischbrennern – in einem Strom aus einer Brennstoff-/Luftmischung zu erzeugen. It is already known, such burners with swirling means for generating a swirl in fluid streams, in particular in the combustion air and / or -. in premix burners - to produce in a stream of a fuel / air mixture.
Ein Drallerzeuger für einen Vormischbrenner sowie eine entsprechende Mischeinrichtung und ein derartiger Brennkopf und Vormischbrenner sind insbesondere in der
Ein weiterer Vormischbrenner mit Drallerzeuger ist aus der
Um Flammeneigenschaften, wie z.B. die Länge der Flamme und/oder deren Ausbildung und/oder deren Stabilisierung zu optimieren, ist es weiter bekannt, die Fluidströme durch einen Brenner, auch in Verbindung mit einem Drallerzeuger, mittels einer Fluidstromveränderungseinrichtung zum wahlbaren Verändern eines durch den Drallerzeuger strömenden Fluidstromes einzustellen. In order to obtain flame characteristics, e.g. In order to optimize the length of the flame and / or its formation and / or its stabilization, it is further known to adjust the fluid flows through a burner, also in conjunction with a swirl generator, by means of fluid flow modifying means for selectively altering a fluid flow passing through the swirl generator.
Aus der
Ein ähnliches Konzept mit einem in der axialen Richtung geschlossenen und mit tangentialen Kanälen ausgebildeten Drallerzeuger, wobei der Durchflussquerschnitt der tangentialen Kanäle durch Axialverschiebung von Ringscheiben einstellbar ist, ist in der
Andere bekannte Drallerzeuger mit Fluidstromveränderungseinrichtungen arbeiten dabei z.B. mit Leitschaufeln, die in ihrem Anstellwinkel einstellbar sind, wozu ein recht komplizierter und daher teurer und anfälliger Anstellwinkelmechanismus, der auch nur schwer mit Stellantrieben anstellbar ist, vorzusehen ist. Beispiele hierfür finden sich in der
Bei einem weiteren Prinzip zur Veränderung der Drallerzeugung ist einem Drallerzeuger eine Fluidstromveränderungseinrichtung zugeordnet, die durch relative Verdrehung von Blendenelementen mit Fluiddurchpässen um eine mit der Drallachse zusammenfallende Rotationsachse versehen ist. Beispiele für derartige Drallerzeuger mit Fluidstromveränderungseinrichtung sind in der
Bei einem weiteren Prinzip zur Veränderung der Drallerzeugung weist die Fluidstromveränderungseinrichtung eine einstellbare Aufteilung des Fluidstroms in mehrere Teilströme auf, wobei ein Teilstrom durch einen festen unveränderlichen Drallerzeuger geleitet wird und ein weiterer Teilstrom daran vorbei. Die Beeinflussung der Drallerzeugung erfolgt durch Einstellung des Anteils des durch In a further principle for changing the swirl generation, the fluid flow changing device has an adjustable division of the fluid flow into a plurality of partial flows, wherein a partial flow is passed through a fixed invariable swirl generator and a further partial flow past it. The swirl generation is influenced by adjusting the proportion of swirling
den Drallerzeuger geleiteten Fluidstroms. Derartige Drallerzeuger mit Fluidstromveränderungseinrichtung sind beispielsweise in der
Ein weiterer Ansatz zum Aufbau einer Fluidstromveränderungseinrichtung zum Verändern eines durch einen Drallerzeuger geleiteten Fluidstroms ist in der
Bei einem in der
Und bei dem aus der
Sämtliche vorbekannten einstellbaren Drallerzeuger – wie z.B. im Anstellwinkel verstellbare Leitschaufeln oder sonstige verstellbare Umlenkmittel – sind mit einem vergleichsweise konstruktiv großen technischen Aufwand hergestellt und/oder bereiten auch in einer optimalen Einstellung einen relativ großen Strömungswiderstand. Insbesondere bedingen bei den bekannten Konzepten hohe Drallzahlen auch einen hohen Druckverlust.All previously known adjustable swirl generators - such as e.g. Adjustable in angle of attack vanes or other adjustable deflection - are manufactured with a comparatively large design effort and / or prepare even in an optimal setting a relatively large flow resistance. In particular, in the known concepts, high swirl numbers also cause a high pressure loss.
Gerade bei den Brennern der hier in Rede stehenden Art wird der Fluidstrom in der Regel über am Brenner angeordnete oder dem Brenner zugeordnete Motoren angetrieben, die elektrisch betrieben werden und entsprechend Energie verbrauchen. Insofern ist es unerwünscht, wenn derartige motorisch angetriebene Gebläse bei hohen Leistungen gegen einen hohen Strömungswiderstand arbeiten müssen.Especially with the burners of the type in question, the fluid flow is usually driven by the burner arranged on the burner or associated motors driven, which are electrically operated and consume energy accordingly. In this respect, it is undesirable if such motor-driven blower must work at high power against high flow resistance.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen in seinen Strömungseigenschaften einstellbaren Drallerzeuger zu schaffen, der mit einfachen Mitteln kostengünstig aufgebaut werden kann, leicht ansteuerbar ist und zudem einen verringerten Strömungswiderstand bietet.The object of the invention is to provide an adjustable in its flow characteristics swirl generator, which can be constructed inexpensively by simple means, is easily controlled and also offers a reduced flow resistance.
Diese Aufgabe wird durch einen Drallerzeuger mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by a swirl generator with the features of claim 1.
Eine mit einem solchen Drallerzeuger versehene Mischeinrichtung für einen Brenner sowie ein mit einem solchen Drallerzeuger und/oder einer solchen Mischeinrichtung versehener Brenner sind Gegenstand der Nebenansprüche. A mixing device for a burner provided with such a swirl generator and a burner provided with such a swirl generator and / or such a mixing device are the subject matter of the subsidiary claims.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung schafft einen Drallerzeuger für einen Brenner und/oder für eine Mischeinrichtung für einen Brenner, zum Erzeugen eines um eine Drallachse gerichteten Dralls (Axialdrall) an einem in Richtung der Drallachse strömenden Fluid, mit wenigstens einer ersten sich in einer radialen Richtung erstreckenden zumindest teilweise schräg zu der Drallachse verlaufenden Leitschaufel und einer zweiten sich in einer radialen Richtung erstreckenden zumindest teilweise schräg zu der Drallachse verlaufenden Leitschaufel, so dass zwischen den Leitschaufeln eine Drall erzeugende Fluidpassage gebildet ist und mit einer Fluidstromveränderungseinrichtung zum wählbaren Verändern eines durch den Drallerzeuger strömenden Fluidstromes, wobei die Fluidstromveränderungseinrichtung wenigstens ein Steuerblatt aufweist, das relativ zu der ersten und der zweiten Leitschaufel zumindest mit einer Richtungskomponente axial verschiebbar derart angeordnet ist, dass das Steuerblatt durch axiale Verschiebung in der einen Richtung tiefer in einen Bereich der Fluidpassage zwischen die erste und die zweite Leitschaufel hinein bewegbar und durch axiale Verschiebung in der anderen Richtung weniger tief aus dem Bereich der Fluidpassage zwischen der ersten und zweiten Leitschaufel heraus bewegbar ist.The invention provides a swirl generator for a burner and / or for a mixing device for a burner, for generating a swirl axis directed swirl (axial swirl) on a fluid flowing in the direction of the swirl axis, with at least one first extending in a radial direction at least partially extending obliquely to the spin axis vane and a second extending in a radial direction at least partially extending obliquely to the spin axis vane, so that between the vanes a swirl-generating fluid passage is formed and with a fluid flow changing means for selectively changing a flowing through the swirl generator fluid flow, wherein the fluid flow changing device has at least one control blade which is arranged so as to be axially displaceable relative to the first and second guide vanes, at least with a directional component, such that the control blade is displaced by axial displacement In one direction, it is movable further into a region of the fluid passage between the first and second vanes, and less axially movable out of the fluid passage area between the first and second vanes by axial displacement in the other direction.
Es ist bevorzugt, dass das wenigstens eine Steuerblatt sich parallel zur Drallachse erstreckt.It is preferred that the at least one control blade extends parallel to the spin axis.
Es ist bevorzugt, dass das Steuerblatt in Strömungsrichtung vor der ersten und/oder der zweiten Leitschaufel angeordnet ist.It is preferred that the control blade is arranged in the flow direction in front of the first and / or the second vane.
Es ist bevorzugt, dass die erste und die zweite Leitschaufel Teil einer Leitschaufelgruppe mit mehreren Leitschaufeln zum Erzeugen des Dralls sind, wobei zwischen benachbarten Leitschaufeln jeweils die durch Schrägflächen begrenzte Fluidpassagen zur Drallerzeugung gebildet sind und dass das wenigstens eine Steuerblatt Teil einer Steuerblattgruppe mit mehreren Steuerblättern ist, wobei die Leitschaufelgruppe und die Steuerblattgruppe derart axial verschiebbar zueinander sind, dass Steuerblätter der Steuerblattgruppe in einer zumindest teilweise axial gerichteten Richtung in wenigstens einen Teil der zwischen den Leitschaufeln gebildeten Fluidpassagen eingreifend einfahrbar und in einer zumindest teilweise axial gerichteten Gegenrichtung aus den Fluidpassagen herausfahrbar sind.It is preferred that the first and second vanes are part of a vane group having a plurality of vanes for generating the swirl, wherein between each adjacent vanes each formed by inclined surfaces fluid passages for swirling formation and that the at least one control sheet is part of a control sheet group with a plurality of control blades wherein the vane group and the control blade group are axially displaceable relative to one another in such a way that control blades of the control blade group at least partially axially directed direction in at least a portion of the fluid passages formed between the guide vanes engageable retractable and in an at least partially axially directed opposite direction from the fluid passages can be moved out.
Es ist bevorzugt, dass die Leitschaufeln in der Leitschaufelgruppe unbeweglich zueinander verbunden sind und/oder dass die Steuerblätter in der Steuerblattgruppe unbeweglich zueinander verbunden sind.It is preferable that the vanes in the vane group are immovably connected to each other and / or that the control sheets in the control sheet group are immovably connected to each other.
Es ist bevorzugt, dass die Steuerblattgruppe in Strömungsrichtung vor der Leitschaufelgruppe angeordnet ist.It is preferable that the control blade group is arranged in the flow direction in front of the vane group.
Es ist bevorzugt, dass die Leitschaufelgruppe eine ringförmige Anordnung der Leitschaufeln aufweist, die mit ihren radial inneren Endbereichen an einer radial inneren Tragstruktur befestigt sind und/oder mit ihren radial äußeren Enden an einer ringförmigen äußeren Tragstruktur befestigt sind und dass an wenigstens einer Tragstruktur eine Führung zur relativ verschiebbaren axialen Führung der Steuerblattgruppe relativ zu der Leitschaufelgruppe vorgesehen ist.It is preferred that the vane group comprises an annular arrangement of the guide vanes which are fixed with their radially inner end portions to a radially inner support structure and / or are fastened with their radially outer ends to an annular outer support structure and that on at least one support structure a guide is provided for relatively displaceable axial guidance of the control blade group relative to the vane group.
Es ist bevorzugt, dass das wenigstens eine Steuerblatt relativ zu den Leitschaufeln lediglich zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition begrenzt axial bewegbar ist.It is preferred that the at least one control blade is axially movable relative to the guide vanes only limitedly between a first end position and a second end position.
Es ist bevorzugt, dass das wenigstens eine Steuerblatt durch eine ebene Platte und/oder wenigstens ein Blech gebildet ist.It is preferred that the at least one control sheet is formed by a flat plate and / or at least one sheet.
Es ist bevorzugt, dass das wenigstens eine Steuerblatt wenigstens eine Sickenausbildung und/oder Rippenausbildung zur Versteifung aufweist.It is preferred that the at least one control blade has at least one bead formation and / or rib formation for stiffening.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung eine Mischeinrichtung für einen Brenner zum Vermischen von – insbesondere flüssigem oder gasförmigem – Brennstoff mit Luft, mit einem Drallerzeuger gemäß einer der zuvor erläuterten Ausgestaltungen zum einstellbaren Verdrallen zumindest eines Teils des Luftstromes und/oder eines Luft-Brennstoff-Fluidgemisch-Stromes.According to a further aspect, the invention provides a mixing device for a burner for mixing - in particular liquid or gaseous - fuel with air, with a swirl generator according to one of the aforementioned embodiments for adjustable Verdrallen at least a portion of the air stream and / or an air-fuel fluid mixture stream.
Es ist bevorzugt, dass die Dralleinrichtung zum Verdrallen eines Teilluftstromes ausgebildet ist. Vorzugsweise lässt sich durch die erfindungsgemäße Einstellung der Dralleinrichtung die Aufteilung des Gesamtluftstromes in einen verdrallten Teilluftstrom und einen unverdrallten Teilluftstrom einstellen. Dies geschieht besonders vorteilhaft durch Einstellung des Strömungsquerschnitts in einem Drallerzeuger, so dass mehr oder weniger Luft durch den Drallerzeuger oder daran vorbei strömt.It is preferred that the swirl device is designed to swirl a partial air flow. Preferably, the distribution of the total air flow into a twisted partial air flow and an untwisted partial air flow can be adjusted by the adjustment of the swirl device according to the invention. This is done particularly advantageously by adjusting the flow cross-section in a swirl generator, so that more or less air flows through the swirl generator or past it.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Brennerkopf für einen Brenner, mit einem Brennerrohr zum Führen eines Verbrennungsluftstromes und/oder eines Luft-Brennstoff-Gemisch-Stromes, einer Mischeinrichtung zum Mischen von Brennstoff mit dem Verbrennungsluftstrom und einem Drallerzeuger gemäß einer der zuvor erläuterten Ausgestaltungen zum einstellbaren Verdrallen des Luftstromes und/oder des Gemisch-Fluidstroms.According to a further aspect, the invention relates to a burner head for a burner, comprising a burner tube for guiding a combustion air flow and / or an air-fuel mixture flow, a mixing device for mixing fuel with the combustion air flow and a swirl generator according to one of the previously explained embodiments for adjustably displacing the airflow and / or the mixture fluid flow.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung können gleichzeitig die Mischgeschwindigkeiten (=Mischdruck) über einen großen Brennerlastbereich erhöht gehalten werden – was der Verbrennungsqualität zu Gute kommt. Zusätzlich kann vorzugsweise durch das axiale Verschließen der Drallkanäle eine Luftumleitung nach aussen um den Drallerzeuger herum erfolgen. In a particularly preferred embodiment, the mixing speeds (= mixing pressure) can be kept increased over a large burner load range at the same time - which benefits the combustion quality. In addition, preferably by the axial closing of the swirl channels, an air bypass to the outside around the swirl generator around.
Vorzugsweise befinden sich aussen, innerhalb des Flammrohres angeordnet eine Mehrzahl von Gasrohren mit Gasaustrittsdüsen. Höhere Luftgeschwindigkeiten bedeuten bessere Mischung Brennstoff / Verbrennungsluft.Preferably, located outside, disposed within the flame tube, a plurality of gas pipes with gas outlet nozzles. Higher air speeds mean better fuel / combustion air mix.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Brenner oder eine Brennervorrichtung mit einem derartigen Brennerkopf und/oder mit einer Mischeinrichtung mit dem einstellbaren Drallerzeuger und einer Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Flammenlänge und/oder eine Flammenform und/oder eine Flammenlage durch Ansteuerung der Fluidstromveränderungseinrichtung des Drallerzeugers einzustellen.According to a further aspect, the invention relates to a burner or a burner device with such a burner head and / or with a mixing device with the adjustable swirl generator and a control device which is adapted to a flame length and / or a flame shape and / or a flame position by controlling the Adjust fluid flow changing means of the swirl generator.
Vorzugsweise ist ein Brenner, wie er in den oben genannten Weishaupt- Firmendruckschriften gezeigt ist, mit dem einstellbaren Drallerzeuger versehen. Insbesondere ist eine Mischeinrichtung des Brenners mit dem einstellbaren Drallerzeuger versehen.Preferably, a burner as shown in the aforementioned Weishaupt company publications is provided with the adjustable swirl generator. In particular, a mixing device of the burner is provided with the adjustable swirl generator.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist der Brenner ein Vormischbrenner, wobei der Drallerzeuger der Mischeinrichtung des Vormischbrenners zugeordnet ist.According to one possible embodiment, the burner is a premix burner, wherein the swirl generator is assigned to the mixing device of the premix burner.
Ganz besonders bevorzugt ist jedoch der Drallerzeuger einer Mischeinrichtung eines Duoblock-Industriebrenners zugeordnet, wie er in der beigefügten Firmendruckschrift, Druck-Nr. 83159801, beschrieben und gezeigt ist.Most preferably, however, the swirl generator is assigned to a mixing device of a duoblock industrial burner, as described in the attached company publication, printed no. 83159801, described and shown.
Vorzugsweise ist der Drallerzeuger einer Mischeinrichtung eines Diffusionsbrenners zugeordnet – d.h. die Mischung Brennstoff – Verbrennungsluft erfolgt an der Brennermündung / Flammkopfaustritt.Preferably, the swirl generator is associated with a mixing device of a diffusion burner - i. the mixture of fuel - combustion air takes place at the burner mouth / flame head outlet.
Besonders bevorzugt ist der Brenner ein Diffusionsbrenner mit partieller Vormischung.Particularly preferably, the burner is a diffusion burner with partial premix.
Vorzugsweise ist die Mischeinrichtung einstellbaren Drallerzeuger und mit einer Passage zum Leiten von Luft an dem Drallerzeuger vorbei versehen. Durch Verschließen der Drallquerschnittsfläche strömt prozentual mehr Luft axial am Drall vorbei und die Rotation stromabwärts nimmt ab. Preferably, the mixing means is adjustable swirl generator and provided with a passage for passing air past the swirl generator. By closing the swirl cross-sectional area, more air flows axially past the swirl and the rotation downstream decreases.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird zum Zwecke einer Querschnittsverkleinerung in die Schaufelkanäle eines axialen Drallerzeugers mit Leitschaufeln mit Anstellwinkeln von z.B. 45° (+/–20°) zur Anströmrichtung ein zweites Axialleitgitter mit Steuerblättern – die z.B. auch schaufelartig ausgebildet sein können – eingefahren. Die z.B. auch als Leitschaufeln ausgebildeten Steuerblätter können parallel zur Anströmrichtung ausgerichtet sein.In a particularly preferred embodiment, for the purpose of a cross-sectional reduction in the blade channels of an axial swirl generator with guide vanes with angles of incidence of e.g. 45 ° (+/- 20 °) to the direction of flow, a second Axialleitgitter with control blades - the e.g. can also be formed like a shovel - retracted. The e.g. also formed as vanes control blades can be aligned parallel to the direction of flow.
Durch diese Anordnung bzw. Verfahrensweise können die Ausströmquerschnitte/Abströmquerschnitte des jeweiligen einzelnen Schaufelkanals bis auf fertigungsbedingte Leckage-Querschnitte reduziert werden. Daraus entsteht die Fähigkeit, für den Betrieb einer Mischeinrichtung in Zwischenlast und/oder Kleinlast die Mischgeschwindigkeiten der Verbrennungsluft mit Brennstoff so hoch wie möglich zu halten bzw. zu optimieren.By this arrangement or procedure, the Ausströmquerschnitte / Abströmquerschnitte the respective individual blade channel can be reduced to production-related leakage cross-sections. This results in the ability to keep the mixing speeds of the combustion air with fuel as high as possible or to optimize for the operation of a mixing device in intermediate load and / or low load.
Die Verdrallung von Luftströmen bzw. Teilluftströmen durch eine Mischeinrichtung ist eine wirksame bekannte Maßnahme zur Veränderung des Strömungsfeldes nach der Mischeinrichtung bzw. der Flammenform und Flammenlänge.The twisting of air streams or partial air streams through a mixing device is an effective known measure for changing the flow field after the mixing device or the flame shape and flame length.
Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur einfachen Veränderung eines Luftstromes durch ein axiales Drallgitter erfolgt mittels axialer Verstellung eines zweiten Leitgitters oder Steuergitters mit mehreren Steuerblättern.A particularly preferred method for easily changing an air flow through an axial swirl grille by means of axial adjustment of a second guide grid or control grid with a plurality of control blades.
Die Winkel der Steuerblätter des relativ zu dem Drallgitter verfahrbaren „Fahr- Leitgitters“ oder „Fahr-Steuergitters“ müssen nicht zwangsläufig parallel zur Strömungsrichtung sein, sondern können auch mit einem Winkel angestellt sein. Vorzugsweise ist der Anstellungswinkel der Steuerblätter des Steuergitters wesentlich kleiner als der Anstellwinkel der Leitschaufeln des axialen Drallgitters. Besonders bevorzugt sind die Steuerblätter mit einem Anstellwinkel gleich Null vorgesehen, d.h. verlaufen parallel zur Anströmrichtung und auch parallel zur Drallachse.The angles of the control blades of the "guideways" or "driving control grids" that can be moved relative to the swirl grille do not necessarily have to be parallel to the direction of flow, but can also be set at an angle. Preferably, the angle of attack of the control blades of the control grid is substantially smaller than the angle of attack of the guide vanes of the axial swirl lattice. More preferably, the control blades are provided with an angle of attack equal to zero, i. run parallel to the direction of flow and also parallel to the spin axis.
Bevorzugt ist der Axialdrallerzeuger so ausgeführt, dass die Leitschaufeln eine Überdeckung in axialer Richtung haben und auch die Leitschaufeln und die Steuerblätter eine Überdeckung in axialer Richtung haben, um eine besonders wirksame Drosselung durch Querschnittsreduzierung zu bewirken.Preferably, the Axialdrallerzeuger is designed so that the guide vanes have an overlap in the axial direction and also the vanes and the control blades have an overlap in the axial direction to effect a particularly effective throttling by cross-section reduction.
Ein wesentlicher Vorteil ist ein minimaler (Mehr-)Druckverlust (insbesondere bei geöffneter Stellung), der nur durch den eigentlichen Axialdrall entsteht. Das zweite, axial verfahrbare Steuergitter verursacht aufgrund seiner Steuerblattanordnung – Anstellwinkel 0° oder nur ein sehr geringer Anstellwinkel – praktisch keinen oder nur einen sehr geringen Druckverlust.A significant advantage is a minimal (more) pressure loss (especially in the open position), which only arises through the actual axial twist. The second, axially movable control grid caused due to its control blade arrangement - angle of attack 0 ° or only a very small angle of attack - virtually no or only a very small pressure loss.
Vorzugsweise werden der relative Fahrweg zwischen den Leitschaufeln und den Steuerblättern und/oder die Ausführung der Steuerblätter des Fahr-Steuergitters so gewählt, dass eine Führung und/oder eine Zentrierung durch einen als Tragstruktur wirkenden Außenring der Leitschaufelgruppe – eigentliche Axial-Drallerzeugung – ermöglicht ist.Preferably, the relative travel between the guide vanes and the control blades and / or the execution of the control leaves of the driving control grid are chosen so that a guide and / or centering by acting as a support structure outer ring of the vane group - actual axial swirl generation - is possible.
Vorzugsweise sind die Steuerblätter mit Sicken ausgeführt, um maximale Steifigkeit auch bei dünnen Blechstärken zu ermöglichen. Auch andere Konstruktionsprinzipien zur Versteifung sind möglich.Preferably, the control blades are designed with beads to allow maximum stiffness even with thin sheet thicknesses. Other design principles for stiffening are possible.
Die Drallstärke und/oder die Drallzahl – das Verhältnis aus Drehimpuls zu Axialimpuls – verkleinert sich durch das Zufahren (Einfahren der Steuerblätter zwischen die Leitschaufeln) bei der gewählten Anordnung, da sich beim Zufahren und somit Ineinanderfahren beider Gitter die wirksame Drall-Leitschaufel-Länge verkleinert und dadurch der Ablenkungswinkel der Strömung flacher wird. Vorzugsweise erfolgt dies derart, dass die Luft den Drallerzeuger umströmen kann.The swirl strength and / or the swirl number - the ratio of angular momentum to axial momentum - is reduced by the approach (retraction of the control blades between the guide vanes) in the selected arrangement, since the effective swirl vanes length decreases as the two grids are moved in and thus into each other and thereby the deflection angle of the flow becomes flatter. This is preferably done in such a way that the air can flow around the swirl generator.
Trotz der besonders einfachen Ausführung, die sowohl eine kostengünstige Herstellbarkeit als auch eine besonders einfache Ansteuerung durch Stellmotoren oder dergleichen mit sehr einfachen Getrieben ermöglicht, ist die Fähigkeit, die Flammenlänge bei Brennern in Großlast und Zwischenlast zu reduzieren, mehr als ausreichend.Despite the particularly simple design, which allows both a cost-effective manufacturability and a particularly simple control by servomotors or the like with very simple gearboxes, the ability to reduce the flame length of burners in high load and intermediate load, more than sufficient.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:
In den
Der Drallerzeuger
Zum Erzeugen des um die Drallachse
Die Leitschaufeln
Ein radial inneres Ende der jeweiligen Leitschaufeln
Die radial äußeren Enden der Leitschaufeln
Zur Befestigung der Leitschaufeln
Durch die innere Tragstruktur
Die Fluidstromveränderungseinrichtung
Die Fluidstromveränderungseinrichtung
Jedes Steuerblatt
In dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Steuerblätter
Beispielsweise ist jedes Steuerblatt
Ein inneres Ende jedes Steuerblatts
Hierdurch ist durch den zweiten Innenring
Hierzu hat jedes Steuerblatt
Innerhalb des Steuergitters
Die gesamte Steuerblattgruppe
In den
Bei jeder dieser Figurengruppen
Wie insbesondere in den
In der in
Eine derartige Axialverschiebung zur Einstellung der Fluidströmung ist auch am Ende eines Brennkopfes eines Brenners leicht einstellbar und mittels Stellmotoren oder Aktoren zu handhaben. Gleichzeitig lässt sich eine solche reine Verschiebbewegung leicht mechanisch realisieren, so dass eine sehr zuverlässige Konstruktion erreichbar ist.Such an axial displacement for adjusting the fluid flow is also easily adjustable at the end of a burner head of a burner and to be handled by actuators or actuators. At the same time such a pure displacement movement can be easily realized mechanically, so that a very reliable construction can be achieved.
Weiter lässt sich ein solcher Drallerzeuger
Wie dies insbesondere in den
Der in den
Der Drallerzeuger
Vorzugsweise ist außenseitig um den Drallerzeuger herum in dem Flammrohr eine weitere Passage für Verbrennungsluft ausgebildet, so dass ein erster Teilluftstrom zur Verdrallung durch den Drallerzeuger
Die Fluidstromveränderungseinrichtung
Alternativ kann ein solcher Drallerzeuger auch in den Brennern eingesetzt werden, wie sie in den Firmendruckschriften „WM30 für Öl, Gas und Zweistoff“, Druck-Nr. 83211601 oder „Weishaupt Monarch Brenner WM50“, Druck-Nr. 83213801 der Max Weishaupt GmbH beschrieben und gezeigt sind. Alternatively, such a swirl generator can also be used in the burners, as described in the company publication "WM30 for oil, gas and binary", Druck-Nr. 83211601 or "Weishaupt Monarch burner WM50", printed no. 83213801 of Max Weishaupt GmbH are described and shown.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Drallerzeuger swirl generator
- 1212
- Fluidstromveränderungseinrichtung Fluid flow varying means
- 1414
- Strömungsrichtung flow direction
- 1616
- Drallachse spin axis
- 1818
- Leitschaufelgruppe Leitschaufelgruppe
- 2020
- Leitschaufeln vanes
- 20a20a
- erste Leitschaufel first vane
- 20ak20ak
- vordere Kante erste Leitschaufel leading edge first vane
- 20b20b
- zweite Leitschaufel second vane
- 20bk20BK
- hintere Kante zweite Leitschaufel rear edge second vane
- 2222
- Anstellwinkel angle of attack
- 2424
- Fluidpassage fluid passage
- 2626
- erster Innenring first inner ring
- 2828
- innere Tragstruktur inner support structure
- 3030
- erster Außenring first outer ring
- 3232
- äußere Tragstruktur outer support structure
- 3434
- Vorsprung head Start
- 3636
- Leitgitter guide grid
- 4040
- Steuerblattgruppe Tax Gazette Group
- 4242
- Steuerblatt tax Gazette
- 4444
- ebene Platte flat plate
- 4646
- Sickenausbildung Sick training
- 4848
- Sicke Beading
- 5050
- zweiter Innenring second inner ring
- 5252
- zweite innere Tragstruktur second inner support structure
- 5454
- zweiter Außenring second outer ring
- 5656
- zweite äußere Tragstruktur second outer support structure
- 5858
- Steuergitter control grid
- 6060
- Eingreifbereich engaging portion
- 6262
- entfernter Kantenbereich der Leitschaufeln remote edge area of the vanes
Claims (11)
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-
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Owner name: MAX WEISHAUPT SE, DE Free format text: FORMER OWNER: MAX WEISHAUPT AG, 88477 SCHWENDI, DE |