[go: up one dir, main page]

EP0899508A1 - Burner for a heat producing device - Google Patents

Burner for a heat producing device Download PDF

Info

Publication number
EP0899508A1
EP0899508A1 EP98810651A EP98810651A EP0899508A1 EP 0899508 A1 EP0899508 A1 EP 0899508A1 EP 98810651 A EP98810651 A EP 98810651A EP 98810651 A EP98810651 A EP 98810651A EP 0899508 A1 EP0899508 A1 EP 0899508A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner according
swirl generator
flow
burner
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP98810651A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0899508B1 (en
Inventor
Klaus Dr. Döbbeling
Christian Dr. Steinbach
Thomas Ruck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Switzerland GmbH
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland, ABB Research Ltd Sweden filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of EP0899508A1 publication Critical patent/EP0899508A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0899508B1 publication Critical patent/EP0899508B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/40Mixing tubes or chambers; Burner heads
    • F23D11/402Mixing chambers downstream of the nozzle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/002Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38Nozzles; Cleaning devices therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • F23R3/12Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/36Supply of different fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07002Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners

Definitions

  • the present invention relates to a burner for a heat generator according to Preamble of claim 1.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention as set out in the claims is characterized, the task is based on a burner at the beginning to propose precautions by which a perfect premix of the fuel used is guaranteed, while maintaining an operationally reliable and optimal flame positioning.
  • the injection of the fuel is proposed on a certain radius from the burner axis.
  • the main advantages of the invention are that enrichment the central zone is prevented, and the fuel drops increasing radius within the premixing section a stronger radial acceleration are exposed in such a way that they enter into the Can mix in combustion air well.
  • the number of injection points is adapted to the burner design, at least one injection per bowl or scoop is to be provided.
  • Fig. 1 shows the overall structure of a burner.
  • a swirl generator 100 effective, the design of which is shown in more detail in the following FIGS. 2-5 is shown and described.
  • This swirl generator 100 is a cone-shaped structure that tangentially inflows several times from a tangentially Combustion air flow 115 is applied.
  • the one forming here Flow is provided based on a swirl generator 100 downstream Transition geometry seamlessly transferred into a transition piece 200, that no separation areas can occur there.
  • the configuration of this Transition geometry is described in more detail in FIG. 6.
  • This transition piece 200 is on the outflow side of the transition geometry through a pipe 20 extended, both parts of the actual mixing tube 220, also mixing section called, form the burner.
  • the mixing tube 220 can be made from one consist of only one piece, i.e. then that the transition piece 200 and Tube 20 are fused into a single coherent structure, keeping the characteristics of each part. Become a transition piece 200 and tube 20 created from two parts, so these are by one Socket ring 10 connected, this head side as an anchoring surface for serves the swirl generator 100. Such a sleeve ring 10 also has the Advantage that different mixing tubes can be used. Outflow side of the tube 20 is the actual combustion chamber 30, which is here is only symbolized by the flame tube.
  • the mixing tube 220 fulfills that Condition that a defined mixing section is provided downstream of the swirl generator 100 in which a perfect premixing of different fuelskind is achieved.
  • This mixing section ie the mixing tube 220, enables the further a loss-free flow control, so that there is also an operative connection cannot initially form a backflow zone with the transition geometry, with which over the length of the mixing tube 220 to the quality of the mixture for all types of fuel Influence can be exercised.
  • This mixing tube 220 has another another property, which then is that in the mixing tube 220 itself Axial velocity profile has a pronounced maximum on the axis, so that the flame cannot be re-ignited from the combustion chamber. Indeed it is correct that with such a configuration this axial speed drops to the wall.
  • the mixing tube 220 becomes a number in the flow and circumferential directions regularly or irregularly distributed holes 21 different Provide cross sections and directions through which an amount of air enters the interior of the mixing tube 220 flows, and along the wall in the manner of a film induce an increase in speed.
  • the flow cross section of the Mixing tube 220 downstream of the transition channels 201 which are already mentioned transition geometry form, undergoes a narrowing, whereby the entire speed level within the mixing tube 220 is raised becomes.
  • these bores 21 run at an acute angle the burner axis 60.
  • the outlet corresponds to the transition channels 201 the narrowest flow cross section of the mixing tube 220.
  • transition channels 201 therefore bridge the respective cross-sectional difference, without negatively influencing the flow formed. If the chosen precaution in guiding the pipe flow 40 along the Mixing tube 220 triggers an intolerable pressure loss, can counteract this Remedy can be created by not at the end of the mixing tube in the figure shown diffuser is provided. At the end of the mixing tube 220 closes a combustion chamber 30, wherein between the two flow cross sections a cross-sectional jump is present. Only here does a central backflow zone form 50, which has the properties of a flame holder. Forms there is a flow within this cross-sectional jump during operation Edge zone, in which by the prevailing negative pressure Vertebral detachments occur, this leads to an increased ring stabilization the backflow zone 50.
  • the combustion chamber 30 has a number of openings at the end 31 through which an amount of air jumps directly into the cross section flows, and there lower others help that the ring stabilization of the Backflow zone 50 is strengthened.
  • the Generation of a stable backflow zone 50 also a sufficiently high one Twist number in a pipe required. If this is initially undesirable, you can stable return flow zones through the supply of small, strongly swirled air flows generated at the end of the tube, for example by tangential openings become. It is assumed here that the amount of air required for this in is about 5-20% of the total air volume.
  • Fig. 2-5 The configuration of the tear-off edge at the end of the mixing tube 220 is shown in FIG. 7 described in more detail.
  • the first part of the burner according to FIG. 1 forms the swirl generator shown in FIG. 2 100.
  • This consists of two hollow conical partial bodies 101, 102, which are nested in a staggered manner.
  • the number of conical Partial body can of course be larger than two, like the examples 4 and 5 show.
  • the number of conical partial bodies depends in each case depends on which operating mode is used. It is with certain operating constellations not ruled out a single spiral Provide swirl generator.
  • the offset of the respective central axis or longitudinal symmetry axes 201b, 202b of the tapered partial bodies 101, 102 to one another creates a mirror image of the neighboring wall, one tangential channel each, i.e. an air inlet slot 119, 120 (FIG.
  • the cone shape of the partial body shown 101, 102 in the flow direction has a certain fixed angle.
  • the partial bodies 101, 102 in Flow direction have an increasing or decreasing cone inclination, similar to a trumpet or Tulip. The latter two forms are not recorded in the drawing, since they can be easily understood by the expert are.
  • the two conical partial bodies 101, 102 each have a cylindrical one Initial part 101a, 102a, which also, analogous to the conical partial bodies 101, 102, run offset from one another, so that the tangential air inlet slots 119, 120 are present over the entire length of the swirl generator 100.
  • a main nozzle 103 In the area of the cylindrical initial part is a main nozzle 103, preferably for one liquid fuel 112 housed.
  • the fuel is introduced into the cone cavity 114 here a decentralized injection, which is carried out by a number of nozzle pipes 104 becomes.
  • the angle of the fuel jet formed from these nozzle tubes 104 105 compared to the burner axis corresponds approximately the tapered course of the partial bodies 101, 102. If the swirl generator is characterized by an in blade configuration acting on a plane, the angle corresponds the fuel jet 105 the angle of attack of the blades compared to the Combustion chamber axis. In this connection, reference is made to FIG. 8.
  • the preferably to be provided injection position of the fuel jet 105 with respect the inflow level of the combustion air 115 is closer to Fig. 3-5 explained.
  • the injection capacity and injection type of the individual nozzle pipes 104 depends on the given parameters of the respective burner. Each depending on the burner size, turbulence-assisted Provide pressure atomization nozzle for the individual nozzle tubes 104, the Injection pressure to achieve good atomization qualities be around 100 bar should.
  • the length of the nozzle tubes 104 is the required injection radius adjust, but should not be more than 1/4 of the partial body, respectively. Blade length (Fig. 8), otherwise there is an inherent risk that during operation with gaseous fuels, the nozzle tubes 104 act as a flame holder. For long partial body or blades (Fig. 8) a decentralized injection must be provided, in which the nozzle tubes 104 directly from the partial body, respectively. Shovels (Fig. 8) emerges in the wake flow.
  • the fuel can be targeted Zones of high air velocity are sprayed.
  • a company can also be operated Maintained with minimized pollutant emissions without the addition of water gets along. It is then essential that the fine atomization is connected with a high fuel pulse, good conditions for rapid evaporation of fuel as well as maximized premix.
  • the swirl generator 100 can be purely conical, that is to say without a cylindrical one Initial parts 101a, 102a.
  • the tapered partial bodies 101, 102 have furthermore each have a fuel line 108, 109 which runs along the tangential Air inlet slots 119, 120 arranged and with injection openings 117 are provided, by means of which a gaseous fuel 113 in preferably the combustion air 115 flowing through there is injected, as is the case with the arrows 116 want to symbolize.
  • These fuel lines 108, 109 are preferred at the latest at the end of the tangential inflow, before entering the cone cavity 114, placed this in order to obtain an optimal air / fuel mixture.
  • the fuel 112 fed through the main nozzle 103 is concerned as mentioned, it is normally a liquid fuel, one of which is Mixture formation with another medium is easily possible.
  • the combustion air 115 additionally preheated, or for example with a recycled flue gas or exhaust gas enriched, this supports sustainably the vaporization of the liquid fuel 112 within the length of the burner pre-mixing section before this mixture in the downstream Combustion stage flows.
  • liquid fuels should be supplied via lines 108, 109.
  • a reduction in tangential air inlet slots 119, 120 the faster formation of a backflow zone already in the area of the swirl generator favored.
  • the axial speed within the swirl generator 100 can be by a corresponding supply of an axial combustion air flow 115a change, this air inflow being held so that the Fuel jet 105 is not affected or negatively influenced.
  • a corresponding Swirl generation prevents the formation of flow separations within the the mixing tube 100 downstream of the swirl generator.
  • the construction of the swirl generator 100 is also excellent, the size of the tangential Air inlet slots 119, 120 to change, so without changing the overall length of the swirl generator 100 a relatively large operational bandwidth can be detected can.
  • the partial bodies 101, 102 are also in another Plane can be shifted towards each other, which even overlaps them can be provided. It is also possible to use the partial bodies 101, 102 can be nested spirally in one another by a counter-rotating movement. Thus, it is possible to change the shape, size and configuration of the tangential Air inlet slots 119, 120 to vary as desired, with which the swirl generator 100 can be used universally without changing its overall length.
  • FIG. 3 now shows the geometric configuration of the guide plates 121a, 121b. They have a flow introduction function, and this, accordingly their length, the respective end of the tapered partial body 101, 102 in the direction of flow extend towards the combustion air 115.
  • the channeling the combustion air 115 into the cone cavity 114 can be opened or closing the guide plates 121a, 121b by one in the area of the entrance thereof Channel in the cone cavity 114 pivot point 123 are optimized, this is particularly necessary if the original gap size of the tangential Air inlet slots 119, 120 are to be changed dynamically.
  • these dynamic arrangements can also be provided statically, by making required baffles an integral part with the tapered Form partial bodies 101, 102.
  • the swirl generator 100 can also be used without Baffles are operated, or other aids can be provided for this become.
  • the swirl generator 100 now consists of four partial bodies 130, 131, 132, 133 is constructed.
  • the associated longitudinal symmetry axes for each sub-body are marked with the letter a. To this Configuration is to be said that it is due to the lower generated with it Twist strength and in cooperation with a correspondingly enlarged Slot width is best suited, the bursting of the vortex flow on the downstream side to prevent the swirl generator in the mixing tube, thus causing the mixing tube to can fulfill the intended role.
  • FIG. 5 differs from FIG. 4 in that the partial body 140, 141, 142, 143 have a blade profile shape which is used to provide a certain Flow is provided. Otherwise, the mode of operation of the swirl generator stayed the same.
  • the admixture of fuel 116 in the combustion air flow 115 happens from inside the blade profiles, i.e. the fuel line 108 is now integrated in the individual blades.
  • FIGS. 3-5 that is within the flow cross section positioned one-tip positions of the fuel jet 105, which of the Flow of the combustion air corresponds to the opposite sides.
  • a nozzle tube is provided for each combustion air inflow, one such Assignment is not essential.
  • the individual fuel jets 105 are positioned in such a way that, in compliance with the procedure shown in FIG underlying angle of the fuel jet, along the leeward side of the partial body 101 and 102, 130-133, 140-143, as can be seen from FIGS. 3-5, respectively. of the guide vanes act in a configuration of the swirl generator according to FIG. 8. There the drop spray is exposed to lower aerodynamic forces, so that it is better mixed radially into the combustion air 115.
  • the transition geometry is corresponding for a swirl generator 100 with four partial bodies 4 or 5, built. Accordingly, the transition geometry as a natural extension of the upstream partial bodies, four transition channels 201 on, whereby the conical quarter area of said partial body is extended until the wall of the tube 20 resp. of the mixing tube 220 cuts.
  • the same considerations also apply if the swirl generator comes from another Principle, as that described under Fig. 2, is constructed.
  • the down area of the individual transition channels 201 running in the direction of flow has a spiral shape in the flow direction, which has a describes crescent-shaped course, corresponding to the fact that present the flow cross section of the transition piece 200 in the flow direction flared.
  • the swirl angle of the transition channels 201 in the flow direction is selected so that the pipe flow then up to the cross-sectional jump there is still a sufficiently large distance at the combustion chamber inlet, to achieve a perfect premix with the injected fuel. Furthermore, the measures mentioned above also increase the axial speed on the mixing tube wall downstream of the swirl generator. The Transition geometry and the measures in the area of the mixing tube a significant increase in the axial speed profile towards the center of the mixing tube, so that the risk of early ignition is decisively counteracted becomes.
  • the flow cross section of the tube 20 receives one in this area Transition radius R, the size of which basically depends on the flow within of the tube 20 depends.
  • This radius R is chosen so that the Applies flow to the wall and so the swirl number increases sharply.
  • the size of the radius R can be defined so that it is> 10% of the inside diameter d of the tube is 20.
  • the backflow bladder 50 increases enormously.
  • This radius R runs to the exit plane of the tube 20, the angle ⁇ between the beginning and end of curvature is ⁇ 90 °.
  • FIG. 8 shows a swirl generator 150 which uses swirl blading 151 is constructed.
  • a swirl generator Concentric to the central main nozzle powered by fuel 112 103 a swirl generator is scheduled, which consists of a swirl blading 151 exists, i.e. the blades arranged in a ring effect here a swirl, analogous to that of Fig. 2.
  • the combustion air supplied 115 can take place here using an annular channel, not shown in more detail, which extends upstream of the swirl blading 151.
  • the central main fuel nozzle 103 Downstream of the swirl blading 151, the central main fuel nozzle 103 has a number of nozzle pipes 104, whose fuel jet 105 is the angle of attack of the swirl blades 151 relative to the burner axis 60 respectively.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)

Abstract

The fuel jet (105) produced by the fuel nozzle (104) has an emission angle which corresponds approximately to the adjustment angle of the components (101,102) forming the spin producer (100) in relation to the axis of the burner or of the combustion chamber. The spin producer comprises a number of circular blades. Use - As a burner for a heat producer.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für einen Wärmeerzeuger gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a burner for a heat generator according to Preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Eine schadstoffarme Verbrennung von flüssigen Brennstoffen, wie beispielsweise Heizöl EL (= Extra Leicht), erfordert die vollständige Verdampfung der Brennstofftropfen sowie die Vormischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft vor Erreichen der Flammenfront. Schon kleine Zonen mit höherer Brennstoffkonzentration führen in der Reaktionszone zu erhöhten Temperaturen und somit zur verstärkten Bildung von thermischen Stickoxiden.A low-pollution combustion of liquid fuels, such as Heating oil EL (= extra light), requires the complete evaporation of the fuel drops as well as the premixing of the fuel with the combustion air before reaching it the flame front. Even small zones with a higher fuel concentration lead to elevated temperatures in the reaction zone and thus to increased temperatures Formation of thermal nitrogen oxides.

Aus dem Stand der Technik ist bekanntgeworden, das Oel mit verschiedenen Bauarten von drall- bzw. luftunterstützten zentralen und kopfseitig der Vormischstrecke angeordneten Düsen zu zerstäuben. Die so erreichbare Zerstäubungsqualität ist indessen bei verschiedenen Betreibungsarten dieser Brenner eingeschränkt. Dies hängt im wesentlichen damit zusammen, dass der Impuls der sich aus der Brennstoffeindüsung gebildeten Tropfensprays relativ gering ausfällt, womit eine gerichtete Einbringung dieses Brennstoffs in bestimmte Brennerzonen mangelhaft oder gar nicht möglich ist.It has become known from the prior art that the oil with various Types of swirl or air-assisted central and head side of the premixing section arranged to atomize nozzles. The atomization quality that can be achieved in this way However, this burner is restricted for various types of operation. This is essentially due to the fact that the momentum of the drop sprays formed from the fuel injection are relatively small, with a directed introduction of this fuel into certain burner zones is deficient or not possible at all.

Da bei einer solchen Konstellation die Brennstofftropfen schnell von der in die Vormischstrecke einströmende Verbrennungsluft abgebremst werden, können sie sich radial in der einströmenden Verbrennungsluft nicht gut verteilen. Die Folge aus dieser mangelhaften Vormischung ist eine ungenügende Verdampfung des eingedüsten Brennstoffs, die sich darin niederschlägt, dass auf der Brennerachse brennstoffreiche Zonen bilden, welche dann in der Verbrennungszone ursächlich für eine verstärkte Bildung von thermischen Stickoxide verantwortlich sind.Because with such a constellation the fuel drops quickly from the to the Combustion air flowing into the premixing section can be braked are not well distributed radially in the incoming combustion air. The consequence from this defective premix, there is insufficient evaporation of the injected fuel, which is reflected in that on the burner axis form fuel-rich zones, which then cause in the combustion zone are responsible for an increased formation of thermal nitrogen oxides.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Brenner der eingangs genannten Art Vorkehrungen vorzuschlagen, durch welche eine perfekte Vormischung des eingesetzten Brennstoffs gewährleistet wird, unter Wahrung einer betriebssicheren und optimalen Flammenpositionierung.The invention seeks to remedy this. The invention as set out in the claims is characterized, the task is based on a burner at the beginning to propose precautions by which a perfect premix of the fuel used is guaranteed, while maintaining an operationally reliable and optimal flame positioning.

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, die Eindüsung des Brennstoffs auf einem gewissen Radius von der Brennerachse vorzunehmen.According to the invention, the injection of the fuel is proposed on a certain radius from the burner axis.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass eine Anreicherung der zentralen Zone nachhaltig verhindert wird, und die Brennstofflropfen bei zunehmenden Radius innerhalb der Vormischstrecke eine stärkere radiale Beschleunigung ausgesetzt sind, dergestalt, dass sie sich in die dort eintretende Verbrennungsluft gut einmischen können.The main advantages of the invention are that enrichment the central zone is prevented, and the fuel drops increasing radius within the premixing section a stronger radial acceleration are exposed in such a way that they enter into the Can mix in combustion air well.

Bei einem aus mehreren Schalen bestehenden Vormischstrecke bestehenden Drallerzeuger eines Brenners, wie dies beispielsweise aus EP-B1-0 321 809 hervorgeht, eignet sich gut als Einspritzposition des Brennstoffs die Nachlaufzonen entlang der Leeseite der entsprechenden Schale, bzw. der Leitschaufeln eines entsprechend konzipierten Drallerzeugers. Dort ist das Tropfenspray geringeren aerodynamischen Kräften ausgesetzt, und er wird demensprechend besser radial in die Verbrennungsluft eingemischt.In the case of a premixing section consisting of several shells Swirl generator of a burner, as can be seen, for example, from EP-B1-0 321 809, works well as an injection position of the fuel in the wake zones along the leeward side of the corresponding shell, or the guide vanes of one appropriately designed swirl generator. The drop spray is less there exposed to aerodynamic forces, and it is therefore better radial mixed into the combustion air.

Die Anzahl der Eindüsungsstellen ist der Brennerbauform angepasst, wobei mindestens eine Eindüsung pro Schale oder Schaufel vorzusehen ist. The number of injection points is adapted to the burner design, at least one injection per bowl or scoop is to be provided.

Erfindungsgemäss ergeben sich sonach in Verbindung mit einem Vormischbrenner der neueren Generation folgende weitere Vorteile:

  • a) Stabile Flammenposition;
  • b) Tiefere Schadstoff-Emissionen (Co, UHC, NOx);
  • c) Minimierung der Pulsationen;
  • d) Vollständiger Ausbrand;
  • e) Grosse Betriebsbereich-Abdeckung;
  • f) Gute Querzündung zwischen den verschiedenen Brennern, insbesondere bei gestufter Lasterstellung, bei welcher dieBrenner untereinander interdependent betrieben werden;
  • g) Die Flamme kann der entsprechenden Brennkammergeometrie angepasst werden;
  • h) Kompakte Bauweise;
  • i) Verbesserte Mischung der Strömungsmedien;
  • j) Verbesserter "Patternfaktor" der Temperaturverteilung in der Brennkammer (= ausgeglichener Temperaturprofil der Brennkammerströmung).
  • According to the invention, the following further advantages result in connection with a premix burner of the newer generation:
  • a) Stable flame position;
  • b) Lower pollutant emissions (Co, UHC, NOx);
  • c) minimization of pulsations;
  • d) complete burnout;
  • e) Large operating area coverage;
  • f) Good cross-ignition between the different burners, especially with a stepped load position, in which the burners are operated interdependently with one another;
  • g) The flame can be adapted to the corresponding combustion chamber geometry;
  • h) compact design;
  • i) Improved mixing of the flow media;
  • j) Improved "pattern factor" of the temperature distribution in the combustion chamber (= balanced temperature profile of the combustion chamber flow).
  • Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous and expedient developments of the task solution according to the invention are characterized in the further claims.

    Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung unwesentlichen Merkmale sind fortgelassen worden. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawings explained in more detail. All of which are not essential for the immediate understanding of the invention Features have been left out. The same elements are in the different Figures with the same reference numerals. The flow direction the media is indicated by arrows.

    Kurze Bezeichnung der ZeichnungenBrief description of the drawings

    Es zeigt:

    Fig. 1
    einen Brenner mit anschliessender Brennkammer,
    Fig. 2
    einen Drallerzeuger in perspektivischer Darstellung, entsprechend aufge schnitten,
    Fig. 3
    einen Schnitt durch den 2-Schalen-Drallerzeuger, nach Fig. 2,
    Fig. 4
    einen Schnitt durch einen 4-Schalen-Drallerzeuger,
    Fig. 5
    einen Schitt durch einen Drallerzeuger, dessen Schalen schaufelförmig profiliert sind,
    Fig. 6
    eine Darstellung der Form der Uebergangsgeometrie zwischen Drallerzeu ger und Mischrohr,
    Fig. 7
    eine Abrisskante zur räumlichen Stabilisierung der Rückströmzone und
    Fig. 8
    einen Drallerzeuger mit einer Drallbeschaufelung.
    It shows:
    Fig. 1
    a burner with subsequent combustion chamber,
    Fig. 2
    a swirl generator in perspective, cut accordingly,
    Fig. 3
    3 shows a section through the 2-shell swirl generator, according to FIG. 2,
    Fig. 4
    a section through a 4-shell swirl generator,
    Fig. 5
    a step through a swirl generator, the shells of which are profiled in a shovel shape,
    Fig. 6
    a representation of the shape of the transition geometry between the swirl generator and the mixing tube,
    Fig. 7
    a tear-off edge for spatial stabilization of the backflow zone and
    Fig. 8
    a swirl generator with a swirl blading.

    Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION, INDUSTRIAL APPLICABILITY

    Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines Brenners. Anfänglich ist ein Drallerzeuger 100 wirksam, dessen Ausgestaltung in den nachfolgenden Fig. 2-5 noch näher gezeigt und beschrieben wird. Es handelt sich bei diesem Drallerzeuger 100 um ein kegelförmiges Gebilde, das tangential mehrfach von einem tangential einströmenden Verbrennungsluftstromes 115 beaufschlagt wird. Die sich hierein bildende Strömung wird anhand einer stromab des Drallerzeugers 100 vorgesehenen Uebergangsgeometrie nahtlos in ein Uebergangsstück 200 übergeleitet, dergestalt, dass dort keine Ablösungsgebiete auftreten können. Die Konfiguration dieser Uebergangsgeometrie wird unter Fig. 6 näher beschrieben. Dieses Uebergangsstück 200 ist abströmungsseitig der Uebergangsgeometrie durch ein Rohr 20 verlängert, wobei beide Teile das eigentliche Mischrohr 220, auch Mischstrecke genannt, des Brenners bilden. Selbstverständlich kann das Mischrohr 220 aus einem einzigen Stück bestehen, d.h. dann, dass das Uebergangsstück 200 und Rohr 20 zu einem einzigen zusammenhängenden Gebilde verschmolzen sind, wobei die Charakteristiken eines jeden Teils erhalten bleiben. Werden Uebergangsstück 200 und Rohr 20 aus zwei Teilen erstellt, so sind diese durch einen Buchsenring 10 verbunden, wobei dieser kopfseitig als Verankerungsfläche für den Drallerzeuger 100 dient. Ein solcher Buchsenring 10 hat darüber hinaus den Vorteil, dass verschiedene Mischrohre eingesetzt werden können. Abströmungsseitig des Rohres 20 befindet sich die eigentliche Brennkammer 30, welche hier lediglich durch das Flammrohr versinnbildlicht ist. Das Mischrohr 220 erfüllt die Bedingung, dass stromab des Drallerzeugers 100 eine definierte Mischstrecke bereitgestellt wird, in welcher eine perfekte Vormischung von Brennstoffen verschiedener Art erzielt wird. Diese Mischstrecke, also das Mischrohr 220, ermöglicht des weiteren eine verlusffreie Strömungsführung, so dass sich auch in Wirkverbindung mit der Uebergangsgeometrie zunächst keine Rückströmzone bilden kann, womit über die Länge des Mischrohres 220 auf die Mischungsgüte für alle Brennstoffarten Einfluss ausgeübt werden kann. Dieses Mischrohres 220 hat aber noch eine andere Eigenschaft, welche dann besteht, dass im Mischrohr 220 selbst das Axialgeschwindigkeits-Profil ein ausgeprägtes Maximum auf der Achse besitzt, so dass eine Rückzündung der Flamme aus der Brennkammer nicht möglich ist. Allerdings ist es richtig, dass bei einer solchen Konfiguration diese Axialgeschwindigkeit zur Wand hin abfällt. Um Rückzündung auch in diesem Bereich zu unterbinden, wird das Mischrohr 220 in Strömungs- und Umfangsrichtung mit einer Anzahl regelmässig oder unregelmässig verteilten Bohrungen 21 verschiedenster Querschnitte und Richtungen versehen, durch welche eine Luftmenge in das Innere des Mischrohres 220 strömt, und entlang der Wand im Sinne einer Filmlegung eine Erhöhung der Geschwindigkeit induzieren. Eine andere Möglichkeit die gleiche Wirkung zu erzielen, besteht darin, dass der Durchflussquerschnitt des Mischrohres 220 abströmungsseitig der Uebergangskanäle 201, welche die bereits genannten Uebergangsgeometrie bilden, eine Verengung erfährt, wodurch das gesamte Geschwindigkeitsniveau innerhalb des Mischrohres 220 angehoben wird. In der Figur verlaufen diese Bohrungen 21 unter einem spitzen Winkel gegenüber der Brennerachse 60. Des weiteren entspricht der Auslauf der Uebergangskanäle 201 dem engsten Durchflussquerschnitt des Mischrohres 220. Die genannten Uebergangskanäle 201 überbrücken demnach den jeweiligen Querschnittsunterschied, ohne dabei die gebildete Strömung negativ zu beeinflussen. Wenn die gewählte Vorkehrung bei der Führung der Rohrströmung 40 entlang des Mischrohres 220 einen nicht tolerierbaren Druckverlust auslöst, so kann hiergegen Abhilfe geschaffen werden, indem am Ende des Mischrohres ein in der Figur nicht gezeigter Diffusor vorgesehen wird. Am Ende des Mischrohres 220 schliesst sich eine Brennkammer 30 an, wobei zwischen den beiden Durchflussquerschnitten ein Querschnittssprung vorhanden ist. Erst hier bildet sich eine zentrale Rückströmzone 50, welche die Eigenschaften eines Flammenhalters aufweist. Bildet sich innerhalb dieses Querschnittssprunges während des Betriebes eine strömungsmässige Randzone, in welcher durch den dort vorherrschenden Unterdruck Wirbelablösungen entstehen, so führt dies zu einer verstärkten Ringstabilisation der Rückströmzone 50. Stirnseitig weist die Brennkammer 30 eine Anzahl Oeffnungen 31 auf, durch welche eine Luftmenge direkt in den Querschnittssprung strömt, und dort unteren anderen dazu beiträgt, dass die Ringstabilisation der Rückströmzone 50 gestärkt wird. Danebst darf nicht unerwähnt bleiben, dass die Erzeugung einer stabilen Rückströmzone 50 auch eine ausreichend hohe Drallzahl in einem Rohr erfordert. Ist eine solche zunächst unerwünscht, so können stabile Rückströmzonen durch die Zufuhr kleiner stark verdrallter Luftströmungen am Rohrende, beispielsweise durch tangentiale Oeffnungen, erzeugt werden. Dabei geht man hier davon aus, dass die hierzu benötigte Luftmenge in etwa 5-20% der Gesamtluftmenge beträgt. Was die Eindüsung des Brennstoffes in den Drallerzeuger betrifft, wird auf die nachfolgenden Fig. 2-5 verwiesen. Die Ausgestaltung der Abrisskante am Ende des Mischrohres 220 wird unter Fig. 7 näher beschrieben.Fig. 1 shows the overall structure of a burner. Initially there is a swirl generator 100 effective, the design of which is shown in more detail in the following FIGS. 2-5 is shown and described. This swirl generator 100 is a cone-shaped structure that tangentially inflows several times from a tangentially Combustion air flow 115 is applied. The one forming here Flow is provided based on a swirl generator 100 downstream Transition geometry seamlessly transferred into a transition piece 200, that no separation areas can occur there. The configuration of this Transition geometry is described in more detail in FIG. 6. This transition piece 200 is on the outflow side of the transition geometry through a pipe 20 extended, both parts of the actual mixing tube 220, also mixing section called, form the burner. Of course, the mixing tube 220 can be made from one consist of only one piece, i.e. then that the transition piece 200 and Tube 20 are fused into a single coherent structure, keeping the characteristics of each part. Become a transition piece 200 and tube 20 created from two parts, so these are by one Socket ring 10 connected, this head side as an anchoring surface for serves the swirl generator 100. Such a sleeve ring 10 also has the Advantage that different mixing tubes can be used. Outflow side of the tube 20 is the actual combustion chamber 30, which is here is only symbolized by the flame tube. The mixing tube 220 fulfills that Condition that a defined mixing section is provided downstream of the swirl generator 100 in which a perfect premixing of different fuels Kind is achieved. This mixing section, ie the mixing tube 220, enables the further a loss-free flow control, so that there is also an operative connection cannot initially form a backflow zone with the transition geometry, with which over the length of the mixing tube 220 to the quality of the mixture for all types of fuel Influence can be exercised. This mixing tube 220 has another another property, which then is that in the mixing tube 220 itself Axial velocity profile has a pronounced maximum on the axis, so that the flame cannot be re-ignited from the combustion chamber. Indeed it is correct that with such a configuration this axial speed drops to the wall. To prevent reignition in this area, the mixing tube 220 becomes a number in the flow and circumferential directions regularly or irregularly distributed holes 21 different Provide cross sections and directions through which an amount of air enters the interior of the mixing tube 220 flows, and along the wall in the manner of a film induce an increase in speed. Another possibility To achieve the same effect, the flow cross section of the Mixing tube 220 downstream of the transition channels 201, which are already mentioned transition geometry form, undergoes a narrowing, whereby the entire speed level within the mixing tube 220 is raised becomes. In the figure, these bores 21 run at an acute angle the burner axis 60. Furthermore, the outlet corresponds to the transition channels 201 the narrowest flow cross section of the mixing tube 220. Die named transition channels 201 therefore bridge the respective cross-sectional difference, without negatively influencing the flow formed. If the chosen precaution in guiding the pipe flow 40 along the Mixing tube 220 triggers an intolerable pressure loss, can counteract this Remedy can be created by not at the end of the mixing tube in the figure shown diffuser is provided. At the end of the mixing tube 220 closes a combustion chamber 30, wherein between the two flow cross sections a cross-sectional jump is present. Only here does a central backflow zone form 50, which has the properties of a flame holder. Forms there is a flow within this cross-sectional jump during operation Edge zone, in which by the prevailing negative pressure Vertebral detachments occur, this leads to an increased ring stabilization the backflow zone 50. The combustion chamber 30 has a number of openings at the end 31 through which an amount of air jumps directly into the cross section flows, and there lower others help that the ring stabilization of the Backflow zone 50 is strengthened. In addition, it should not go unmentioned that the Generation of a stable backflow zone 50 also a sufficiently high one Twist number in a pipe required. If this is initially undesirable, you can stable return flow zones through the supply of small, strongly swirled air flows generated at the end of the tube, for example by tangential openings become. It is assumed here that the amount of air required for this in is about 5-20% of the total air volume. As for fuel injection in the swirl generator, reference is made to the following Fig. 2-5. The The configuration of the tear-off edge at the end of the mixing tube 220 is shown in FIG. 7 described in more detail.

    Um den Aufbau des Drallerzeugers 100 besser zu verstehen, ist es von Vorteil, wenn gleichzeitig zu Fig. 2 mindestens Fig. 3 herangezogen wird. Des weiteren, um diese Fig. 2 nicht unnötig unübersichtlich zu gestalten, sind in ihr die nach den Figur 3 schematisch gezeigten Leitbleche 121a, 121b nur andeutungsweise aufgenommen worden. Im folgenden wird bei der Beschreibung von Fig. 2 nach Bedarf auf die genannten Figuren hingewiesen.In order to better understand the structure of the swirl generator 100, it is advantageous to if at least Fig. 3 is used at the same time as Fig. 2. Furthermore, in order not to make this Fig. 2 unnecessarily confusing, are the after Figure 3 schematically shown guide plates 121a, 121b only hinted at been. The following is the description of FIG. 2 as needed referred to the figures mentioned.

    Der erste Teil des Brenners nach Fig. 1 bildet den nach Fig. 2 gezeigten Drallerzeuger 100. Dieser besteht aus zwei hohlen kegelförmigen Teilkörpern 101, 102, die versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind. Die Anzahl der kegelförmigen Teilkörper kann selbstverständlich grösser als zwei sein, wie die Beispiele unter Fig. 4 und 5 zeigen. Die Anzahl der kegelförmigen Teilkörper hängt jeweils davon ab, welche Betriebsart zugrundegelegt wird. Es ist bei bestimmten Betriebskonstellationen nicht ausgeschlossen, einen aus einer einzigen Spirale bestehenden Drallerzeuger vorzusehen. Die Versetzung der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachsen 201b, 202b der kegeligen Teilkörper 101, 102 zueinander schafft bei der benachbarten Wandung, in spiegelbildlicher Anordnung, jeweils einen tangentialen Kanal, d.h. einen Lufteintrittsschlitz 119, 120 (Fig. 3), durch welche die Verbrennungsluft 115 in Innenraum des Drallerzeugers 100, d.h. in den Kegelhohlraum 114 desselben strömt. Die Kegelform der gezeigten Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung weist einen bestimmten festen Winkel auf. Selbstverständlich, je nach Betriebseinsatz, können die Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung eine zunehmende oder abnehmende Kegelneigung aufweisen, ähnlich einer Trompete resp. Tulpe. Die beiden letztgenannten Formen sind zeichnerisch nicht erfasst, da sie für den Fachmann ohne weiteres nachempfindbar sind. Die beiden kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen je einen zylindrischen Anfangsteil 101a, 102a, die ebenfalls, analog den kegeligen Teilkörpern 101, 102, versetzt zueinander verlaufen, so dass die tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 über die ganze Länge des Drallerzeugers 100 vorhanden sind. Im Bereich des zylindrischen Anfangsteils ist eine Hauptdüse 103 vorzugsweise für einen flüssigen Brennstoff 112 untergebracht.The first part of the burner according to FIG. 1 forms the swirl generator shown in FIG. 2 100. This consists of two hollow conical partial bodies 101, 102, which are nested in a staggered manner. The number of conical Partial body can of course be larger than two, like the examples 4 and 5 show. The number of conical partial bodies depends in each case depends on which operating mode is used. It is with certain operating constellations not ruled out a single spiral Provide swirl generator. The offset of the respective central axis or longitudinal symmetry axes 201b, 202b of the tapered partial bodies 101, 102 to one another creates a mirror image of the neighboring wall, one tangential channel each, i.e. an air inlet slot 119, 120 (FIG. 3), through which the combustion air 115 in the interior of the swirl generator 100, i.e. flows into the cone cavity 114 of the same. The cone shape of the partial body shown 101, 102 in the flow direction has a certain fixed angle. Of course, depending on the operational use, the partial bodies 101, 102 in Flow direction have an increasing or decreasing cone inclination, similar to a trumpet or Tulip. The latter two forms are not recorded in the drawing, since they can be easily understood by the expert are. The two conical partial bodies 101, 102 each have a cylindrical one Initial part 101a, 102a, which also, analogous to the conical partial bodies 101, 102, run offset from one another, so that the tangential air inlet slots 119, 120 are present over the entire length of the swirl generator 100. In the area of the cylindrical initial part is a main nozzle 103, preferably for one liquid fuel 112 housed.

    Die Einbringung des Brennstoffes in den Kegelhohlraum 114 geschieht hier über eine dezentrale Einspritzung, welche von einer Anzahl Düsenrohre 104 vorgenommen wird. Der Winkel des aus diesen Düsenrohren 104 gebildeten Brennstoffstrahles 105 gegenüber der Brennerachse (Fig. 1, Pos. 60) entspricht in etwa dem kegeligen Verlauf der Teilkörper 101, 102. Ist der Drallerzeuger durch eine in einer Ebene wirkende Schaufelkonfiguration aufgebaut, so entspricht der Winkel der Brennstoffstrahles 105 dem Anstellwinkel der Schaufeln gegenüber der Brennkammerachse. In diesem Zusammenhang wird auf die Fig. 8 verwiesen. Die vorzugsweise vorzusehende Einspritzposition des Brennstoffstrahles 105 hinsichtlich der Einströmungsebene der Verbrennungsluft 115 wird unter Fig. 3-5 näher erläutert. Die Eindüsungskapazität und Eindüsungsart der einzelnen Düsenrohre 104 richtet sich nach den vorgegebenen Parametern des jeweiligen Brenners. Je nach Brennerbaugrösse lässt sich vorzugsweise eine turbulenzunterstützte Druckzerstäubungsdüse bei den einzelnen Düsenrohren 104 vorsehen, wobei der Einspritzdruck zum Erreichen von guten Zerstäubungsqualitäten etwa 100 bar betragen sollte. Die Länge der Düsenrohre 104 ist dem erforderlichen Einspritzradius anzupassen, sollte aber nicht mehr als 1/4 der Teilkörper resp. Schaufellänge (Fig. 8) betragen, da sonst die immanente Gefahr besteht, dass bei einem Betrieb mit gasförmigen Brennstoffen die Düsenrohre 104 als Flammenhalter wirken. Für lange Teilkörper resp.Schaufeln (Fig. 8) ist eine dezentrale Einspritzung vorzusehen, bei welcher die Düsenrohre 104 direkt aus den Teilkörper resp. Schaufeln (Fig. 8) in deren Nachlaufströmung austritt. Somit kann der Brennstoff gezielt in Zonen hoher Luftgeschwindigkeit gespritz werden. Auch lässt sich mithin ein Betrieb bei minimierten Schadstoff-Emissionen aufrechterhalten, der ohne Wasserzugabe auskommt. Wesentlich ist sodann, dass die feine Zerstäubung, verbunden mit einem hohen Brennstoffimpuls, gute Voraussetzungen für eine schnelle Verdampfung des Brennstoffes sowie eine maximierte Vormischung bietet.The fuel is introduced into the cone cavity 114 here a decentralized injection, which is carried out by a number of nozzle pipes 104 becomes. The angle of the fuel jet formed from these nozzle tubes 104 105 compared to the burner axis (Fig. 1, item 60) corresponds approximately the tapered course of the partial bodies 101, 102. If the swirl generator is characterized by an in blade configuration acting on a plane, the angle corresponds the fuel jet 105 the angle of attack of the blades compared to the Combustion chamber axis. In this connection, reference is made to FIG. 8. The preferably to be provided injection position of the fuel jet 105 with respect the inflow level of the combustion air 115 is closer to Fig. 3-5 explained. The injection capacity and injection type of the individual nozzle pipes 104 depends on the given parameters of the respective burner. Each depending on the burner size, turbulence-assisted Provide pressure atomization nozzle for the individual nozzle tubes 104, the Injection pressure to achieve good atomization qualities be around 100 bar should. The length of the nozzle tubes 104 is the required injection radius adjust, but should not be more than 1/4 of the partial body, respectively. Blade length (Fig. 8), otherwise there is an inherent risk that during operation with gaseous fuels, the nozzle tubes 104 act as a flame holder. For long partial body or blades (Fig. 8) a decentralized injection must be provided, in which the nozzle tubes 104 directly from the partial body, respectively. Shovels (Fig. 8) emerges in the wake flow. Thus, the fuel can be targeted Zones of high air velocity are sprayed. A company can also be operated Maintained with minimized pollutant emissions without the addition of water gets along. It is then essential that the fine atomization is connected with a high fuel pulse, good conditions for rapid evaporation of fuel as well as maximized premix.

    Selbstverständlich kann der Drallerzeuger 100 rein kegelig, also ohne zylindrische Anfangsteile 101a, 102a, ausgeführt sein. Die kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen des weiteren je eine Brennstoffleitung 108, 109 auf, welche entlang der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 angeordnet und mit Eindüsungsöffnungen 117 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gasförmiger Brennstoff 113 in die dort durchströmende Verbrennungsluft 115 eingedüst wird, wie dies die Pfeile 116 versinnbildlichen wollen. Diese Brennstoffleitungen 108, 109 sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Einströmung, vor Eintritt in den Kegelhohlraum 114, plaziert, dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu erhalten. Bei dem durch die Hauptdüse 103 herangeführten Brennstoff 112 handelt es sich, wie erwähnt, im Normalfall um einen flüssigen Brennstoff, wobei eine Gemischbildung mit einem anderen Medium ohne weiteres möglich ist. Ist die Verbrennungsluft 115 zusätzlich vorgeheizt, oder beispielsweise mit einem rückgeführten Rauchgas oder Abgas angereichert, so unterstützt dies nachhaltig die Verdampfung des flüssigen Brennstoffes 112 innerhalb der durch die Länge des Brenners gebildeten Vormischstrecke, bevor dieses Gemisch in die nachgeschaltete Verbrennungsstufe strömt. Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn über die Leitungen 108, 109 flüssige Brennstoffe zugeführt werden sollten. Bei der Gestaltung der kegeligen Teilkörper 101, 102 hinsichtlich des Kegelwinkels und der Breite der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 sind an sich enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte Strömungsfeld der Verbrennungsluft 115 am Ausgang des Drallerzeugers 100 einstellen kann. Allgemein ist zu sagen, dass eine Verkleinerung der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 die schnellere Bildung einer Rückströmzone bereits im Bereich des Drallerzeugers begünstigt. Die Axialgeschwindigkeit innerhalb des Drallerzeugers 100 lässt sich durch eine entsprechende Zuführung eines axialen Verbrennungsluftstromes 115a verändern, wobei diese Lufteinströmung so gehalten wird, dass sie den Brennstoffstrahl 105 nicht tangiert oder negativ beeinflusst. Eine entsprechende Drallerzeugung verhindert die Bildung von Strömungsablösungen innerhalb des dem Drallerzeuger 100 nachgeschalteten Mischrohr. Die Konstruktion des Drallerzeugers 100 eignet sich des weiteren vorzüglich, die Grösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 zu verändern, womit ohne Veränderung der Baulänge des Drallerzeugers 100 eine relativ grosse betriebliche Bandbreite erfasst werden kann. Selbstverständlich sind die Teilkörper 101, 102 auch in einer anderen Ebene zueinander verschiebbar, wodurch sogar eine Ueberlappung derselben vorgesehen werden kann. Es ist des weiteren möglich, die Teilkörper 101, 102 durch eine gegenläufig drehende Bewegung spiralartig ineinander zu verschachteln. Somit ist es möglich, die Form, die Grösse und die Konfiguration der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 beliebig zu variieren, womit der Drallerzeuger 100 ohne Veränderung seiner Baulänge universell einsetzbar ist.Of course, the swirl generator 100 can be purely conical, that is to say without a cylindrical one Initial parts 101a, 102a. The tapered partial bodies 101, 102 have furthermore each have a fuel line 108, 109 which runs along the tangential Air inlet slots 119, 120 arranged and with injection openings 117 are provided, by means of which a gaseous fuel 113 in preferably the combustion air 115 flowing through there is injected, as is the case with the arrows 116 want to symbolize. These fuel lines 108, 109 are preferred at the latest at the end of the tangential inflow, before entering the cone cavity 114, placed this in order to obtain an optimal air / fuel mixture. The fuel 112 fed through the main nozzle 103 is concerned as mentioned, it is normally a liquid fuel, one of which is Mixture formation with another medium is easily possible. Is the combustion air 115 additionally preheated, or for example with a recycled flue gas or exhaust gas enriched, this supports sustainably the vaporization of the liquid fuel 112 within the length of the burner pre-mixing section before this mixture in the downstream Combustion stage flows. The same considerations also apply if liquid fuels should be supplied via lines 108, 109. When designing the tapered partial bodies 101, 102 with regard to the taper angle and the width of the tangential air inlet slots 119, 120 are narrow per se Adhere to limits so that the desired flow field of the combustion air 115 can set at the output of the swirl generator 100. General is to say that a reduction in tangential air inlet slots 119, 120 the faster formation of a backflow zone already in the area of the swirl generator favored. The axial speed within the swirl generator 100 can be by a corresponding supply of an axial combustion air flow 115a change, this air inflow being held so that the Fuel jet 105 is not affected or negatively influenced. A corresponding Swirl generation prevents the formation of flow separations within the the mixing tube 100 downstream of the swirl generator. The construction of the swirl generator 100 is also excellent, the size of the tangential Air inlet slots 119, 120 to change, so without changing the overall length of the swirl generator 100 a relatively large operational bandwidth can be detected can. Of course, the partial bodies 101, 102 are also in another Plane can be shifted towards each other, which even overlaps them can be provided. It is also possible to use the partial bodies 101, 102 can be nested spirally in one another by a counter-rotating movement. Thus, it is possible to change the shape, size and configuration of the tangential Air inlet slots 119, 120 to vary as desired, with which the swirl generator 100 can be used universally without changing its overall length.

    Aus Fig. 3 geht nunmehr die geometrische Konfiguration der Leitbleche 121a, 121b hervor. Sie haben Strömungseinleitungsfunktion, wobei diese, entsprechend ihrer Länge, das jeweilige Ende der kegeligen Teilkörper 101, 102 in Anströmungsrichtung gegenüber der Verbrennungsluft 115 verlängern. Die Kanalisierung der Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum 114 kann durch Oeffnen bzw. Schliessen der Leitbleche 121a, 121b um einen im Bereich des Eintritts dieses Kanals in den Kegelhohlraum 114 plazierten Drehpunkt 123 optimiert werden, insbesondere ist dies vonnöten, wenn die ursprüngliche Spaltgrösse der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 dynamisch verändert werden soll. Selbstverständlich können diese dynamische Vorkehrungen auch statisch vorgesehen werden, indem bedarfsmässige Leitbleche einen festen Bestandteil mit den kegeligen Teilkörpern 101, 102 bilden. Ebenfalls kann der Drallerzeuger 100 auch ohne Leitbleche betrieben werden, oder es können andere Hilfsmittel hierfür vogesehen werden.3 now shows the geometric configuration of the guide plates 121a, 121b. They have a flow introduction function, and this, accordingly their length, the respective end of the tapered partial body 101, 102 in the direction of flow extend towards the combustion air 115. The channeling the combustion air 115 into the cone cavity 114 can be opened or closing the guide plates 121a, 121b by one in the area of the entrance thereof Channel in the cone cavity 114 pivot point 123 are optimized, this is particularly necessary if the original gap size of the tangential Air inlet slots 119, 120 are to be changed dynamically. Of course these dynamic arrangements can also be provided statically, by making required baffles an integral part with the tapered Form partial bodies 101, 102. The swirl generator 100 can also be used without Baffles are operated, or other aids can be provided for this become.

    Fig. 4 zeigt gegenüber Fig. 3, dass der Drallerzeuger 100 nunmehr aus vier Teilkörpern 130, 131, 132, 133 aufgebaut ist. Die dazugehörigen Längssymmetrieachsen zu jedem Teilkörper sind mit der Buchstabe a gekennzeichnet. Zu dieser Konfiguration ist zu sagen, dass sie sich aufgrund der damit erzeugten, geringeren Drallstärke und im Zusammenwirken mit einer entsprechend vergrösserten Schlitzbreite bestens eignet, das Aufplatzen der Wirbelströmung abströmungsseitig des Drallerzeugers im Mischrohr zu verhindern, womit das Mischrohr die ihm zugedachte Rolle bestens erfüllen kann.4 shows that the swirl generator 100 now consists of four partial bodies 130, 131, 132, 133 is constructed. The associated longitudinal symmetry axes for each sub-body are marked with the letter a. To this Configuration is to be said that it is due to the lower generated with it Twist strength and in cooperation with a correspondingly enlarged Slot width is best suited, the bursting of the vortex flow on the downstream side to prevent the swirl generator in the mixing tube, thus causing the mixing tube to can fulfill the intended role.

    Fig. 5 unterscheidet sich gegenüber Fig. 4 insoweit, als hier die Teilkörper 140, 141, 142, 143 eine Schaufelprofilform haben, welche zur Bereitstellung einer gewissen Strömung vorgesehen wird. Ansonsten ist die Betreibungsart des Drallerzeugers die gleiche geblieben. Die Zumischung des Brennstoffes 116 in den Verbrennungsluftstromes 115 geschieht aus dem Innern der Schaufelprofile heraus, d.h. die Brennstoffleitung 108 ist nunmehr in die einzelnen Schaufeln integriert. Auch hier sind die Längssymmetrieachsen zu den einzelnen Teilkörpern mit der Buchstabe a gekennzeichnet.FIG. 5 differs from FIG. 4 in that the partial body 140, 141, 142, 143 have a blade profile shape which is used to provide a certain Flow is provided. Otherwise, the mode of operation of the swirl generator stayed the same. The admixture of fuel 116 in the combustion air flow 115 happens from inside the blade profiles, i.e. the fuel line 108 is now integrated in the individual blades. Here, too, are the longitudinal axes of symmetry with the individual partial bodies Letter a marked.

    In den vorgenannten Fig. 3-5 ist die innerhalb des Durchströmungsquerschnitt positionierten Einsspitzpositionen des Brennstoffstrahles 105 gezeigt, welche der Strömung der Verbrennungsluft abgekehrten Seiten entspricht. Im Normalfall wird zu jeder Verbrennungslufteinströmung ein Düsenrohr vorgesehen, wobei eine solche Zuordnung nicht unabdingbar ist. Vorzugsweise wird die Anzahl Brennstoffstrahlen der Brennerbauform angepasst. Die einzelnen Brennstoffstrahlen 105 werden dahingehend positioniert, dass sie, unter Einhaltung des unter Fig. 3 zugrundegelegten Winkels des Brennstoffstrahles, entlang der Leeseite der Teilkörper 101 und 102, 130-133, 140-143, wie dies aus den Fig. 3-5 hervorgeht, resp. der Leitschaufeln bei einer Konfiguration des Drallerzeugers gemäss Fig. 8 wirken. Dort ist das Tropfenspray geringeren aerodynamischen Kräften ausgesetzt, so dass es besser radial in die Verbrennungsluft 115 eingemischt wird.In the aforementioned FIGS. 3-5, that is within the flow cross section positioned one-tip positions of the fuel jet 105, which of the Flow of the combustion air corresponds to the opposite sides. Usually it will a nozzle tube is provided for each combustion air inflow, one such Assignment is not essential. Preferably the number of fuel jets adapted to the burner design. The individual fuel jets 105 are positioned in such a way that, in compliance with the procedure shown in FIG underlying angle of the fuel jet, along the leeward side of the partial body 101 and 102, 130-133, 140-143, as can be seen from FIGS. 3-5, respectively. of the guide vanes act in a configuration of the swirl generator according to FIG. 8. There the drop spray is exposed to lower aerodynamic forces, so that it is better mixed radially into the combustion air 115.

    Fig. 6 zeigt das Uebergangsstück 200 in dreidimensionaler Ansicht. Die Uebergangsgeometrie ist für einen Drallerzeuger 100 mit vier Teilkörpern, entsprechend der Fig. 4 oder 5, aufgebaut. Dementsprechend weist die Uebergangsgeometrie als natürliche Verlängerung der stromauf wirkenden Teilkörper vier Uebergangskanäle 201 auf, wodurch die Kegelviertelfläche der genannten Teilkörper verlängert wird, bis sie die Wand des Rohres 20 resp. des Mischrohres 220 schneidet. Die gleichen Ueberlegungen gelten auch, wenn der Drallerzeuger aus einem anderen Prinzip, als den unter Fig. 2 beschriebenen, aufgebaut ist. Die nach unten in Strömungsrichtung verlaufende Fläche der einzelnen Uebergangskanäle 201 weist eine in Strömungsrichtung spiralförmig verlaufende Form auf, welche einen sichelförmigen Verlauf beschreibt, entsprechend der Tatsache, dass sich vorliegend der Durchflussquerschnitt des Uebergangsstückes 200 in Strömungsrichtung konisch erweitert. Der Drallwinkel der Uebergangskanäle 201 in Strömungsrichtung ist so gewählt, dass der Rohrströmung anschliessend bis zum Querschnittssprung am Brennkammereintritt noch eine genügend grosse Strecke verbleibt, um eine perfekte Vormischung mit dem eingedüsten Brennstoff zu bewerkstelligen. Ferner erhöht sich durch die oben genannten Massnahmen auch die Axialgeschwindigkeit an der Mischrohrwand stromab des Drallerzeugers. Die Uebergangsgeometrie und die Massnahmen im Bereich des Mischrohres bewirken eine deutliche Steigerung des Axialgeschwindigkeitsprofils zum Mittelpunkt des Mischrohres hin, so dass der Gefahr einer Frühzündung entscheidend entgegengewirkt wird.6 shows the transition piece 200 in a three-dimensional view. The transition geometry is corresponding for a swirl generator 100 with four partial bodies 4 or 5, built. Accordingly, the transition geometry as a natural extension of the upstream partial bodies, four transition channels 201 on, whereby the conical quarter area of said partial body is extended until the wall of the tube 20 resp. of the mixing tube 220 cuts. The same considerations also apply if the swirl generator comes from another Principle, as that described under Fig. 2, is constructed. The down area of the individual transition channels 201 running in the direction of flow has a spiral shape in the flow direction, which has a describes crescent-shaped course, corresponding to the fact that present the flow cross section of the transition piece 200 in the flow direction flared. The swirl angle of the transition channels 201 in the flow direction is selected so that the pipe flow then up to the cross-sectional jump there is still a sufficiently large distance at the combustion chamber inlet, to achieve a perfect premix with the injected fuel. Furthermore, the measures mentioned above also increase the axial speed on the mixing tube wall downstream of the swirl generator. The Transition geometry and the measures in the area of the mixing tube a significant increase in the axial speed profile towards the center of the mixing tube, so that the risk of early ignition is decisively counteracted becomes.

    Fig. 7 zeigt die bereits angesprochene Abrisskante, welche am Brenneraustritt gebildet ist. Der Durchflussquerschnitt des Rohres 20 erhält in diesem Bereich einen Uebergangsradius R, dessen Grösse grundsätzlich von der Strömung innerhalb des Rohres 20 abhängt. Dieser Radius R wird so gewählt, dass sich die Strömung an die Wand anlegt und so die Drallzahl stark ansteigen lässt. Quantitativ lässt sich die Grösse des Radius R so definieren, dass dieser > 10% des Innendurchmessers d des Rohres 20 beträgt. Gegenüber einer Strömung ohne Radius vergrössert sich nun die Rückströmblase 50 gewaltig. Dieser Radius R verläuft bis zur Austrittsebene des Rohres 20, wobei der Winkel β zwischen Anfang und Ende der Krümmung < 90° beträgt. Entlang des einen Schenkels des Winkels β verläuft die Abrisskante A ins Innere des Rohres 20 und bildet somit eine Abrissstufe S gegenüber dem vorderen Punkt der Abrisskante A, deren Tiefe > 3 mm beträgt. Selbstverständlich kann die hier parall zur Austrittsebene des Rohres 20 verlaufende Kante anhand eines gekrümmten Verlaufs wieder auf Stufe Austrittsebene gebracht werden. Der Winkel β', der sich zwischen Tangente der Abrisskante A und Senkrechte zur Austrittsebene des Rohres 20 ausbreitet, ist gleich gross wie Winkel β. Auf die Vorteile dieser Ausbildung ist bereits oben unter dem Kapitel "Darstellung der Erfindung" näher eingegangen.7 shows the tear-off edge already mentioned, which emerges at the burner outlet is formed. The flow cross section of the tube 20 receives one in this area Transition radius R, the size of which basically depends on the flow within of the tube 20 depends. This radius R is chosen so that the Applies flow to the wall and so the swirl number increases sharply. Quantitatively the size of the radius R can be defined so that it is> 10% of the inside diameter d of the tube is 20. Opposite a flow without a radius Now the backflow bladder 50 increases enormously. This radius R runs to the exit plane of the tube 20, the angle β between the beginning and end of curvature is <90 °. Along one leg of the angle β runs the tear-off edge A into the interior of the tube 20 and thus forms a tear-off step S opposite the front point of the tear-off edge A, whose depth> 3 mm is. Of course, this can be parallel to the exit plane of the tube 20 running edge based on a curved course back to the exit level to be brought. The angle β ', which is between the tangent of the tear-off edge A and perpendicular to the exit plane of the tube 20 is the same as large as angle β. The benefits of this training are already below Chapter "Representation of the invention" discussed in more detail.

    Fig. 8 zeigt einen Drallerzeuger 150, welcher anhand einer Drallbeschaufelung 151 aufgebaut ist. Konzentrisch zu der mit Brennstoff 112 gespiesenen zentralenHauptdüse 103 wird ein Drallerzeuger disponiert, welcher aus einer Drallbeschaufelung 151 besteht, d.h. die hier ringförmig angeordneten Schaufeln bewirken einen Drall, analog demjenigen aus Fig. 2. Die zugeführte Verbrennungsluft 115 kann hier anhand eines nicht näher gezeigten ringförmigen Kanals erfolgen, der sich stromaufwärts der Drallbeschaufelung 151 erstreckt. Stromab der Drallbeschaufelung 151 weist die zentrale Hauptbrennstoffdüse 103 eine Anzahl Düsenrohre 104 auf, deren Brennstoffstrahl 105 dem Anstellwinkel der Drallbeschaufelung 151 gegenüber der Brennerachse 60 resp. der Achse der Brennkammer 30 entspricht. Auch hier erfolgt die Einspritzung in die Nachlaufzonen entlang der Leeseite der einzelnen Schaufeln dieser Drallbeschaufelung 151, wie dies weiter oben umfassend dargelegt worden ist, wobei auch bei dieser Konfiguration gemäss Fig. 8 die gleichen Wirkungen wie oben dargelegt erzielt werden.FIG. 8 shows a swirl generator 150 which uses swirl blading 151 is constructed. Concentric to the central main nozzle powered by fuel 112 103 a swirl generator is scheduled, which consists of a swirl blading 151 exists, i.e. the blades arranged in a ring effect here a swirl, analogous to that of Fig. 2. The combustion air supplied 115 can take place here using an annular channel, not shown in more detail, which extends upstream of the swirl blading 151. Downstream of the swirl blading 151, the central main fuel nozzle 103 has a number of nozzle pipes 104, whose fuel jet 105 is the angle of attack of the swirl blades 151 relative to the burner axis 60 respectively. the axis of the combustion chamber 30 corresponds. Here, too, the injection takes place in the wake zones along the The leeward side of the individual blades of this swirl blading 151 continues as follows has been extensively explained above, with this configuration according to 8 the same effects as set out above can be achieved.

    BezugszeichenlisteReference list

    1010th
    BuchenringBeech ring
    2020th
    Rohrpipe
    2121
    Bohrungen, OeffnungenHoles, openings
    3030th
    BrennkammerCombustion chamber
    3131
    OeffnungenOpenings
    4040
    Strömung, Rohrströmung im MischrohrFlow, pipe flow in the mixing pipe
    5050
    Rückströmzone, RückströmblaseBackflow zone, backflow bubble
    6060
    BrennerachseBurner axis
    100100
    DrallerzeugerSwirl generator
    101, 102101, 102
    TeilkörperPartial body
    101a, 102b101a, 102b
    Zylindrische AnfangsteileCylindrical starting parts
    101b, 102b101b, 102b
    LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
    103103
    Brennstoff-HauptdüseMain fuel nozzle
    104104
    DüsenrohrNozzle pipe
    105105
    BrennstoffsstrahlFuel jet
    108, 109108, 109
    BrennstoffleitungenFuel lines
    112112
    Flüssiger BrennstoffLiquid fuel
    113113
    Gasförmiger BrennstoffGaseous fuel
    114114
    KegelhohlraumCone cavity
    115115
    Verbrennungsluft (Verbrennungsluftstrom)Combustion air (combustion air flow)
    115a115a
    Axialer VerbrennungsluftstromAxial combustion air flow
    116116
    Brennstoff-Eindüsung aus den Leitungen 108, 109Fuel injection from lines 108, 109
    117117
    BrennstoffdüsenFuel nozzles
    119, 120119, 120
    Tangentiale LufteintrittsschlitzeTangential air inlet slots
    121a, 121b121a, 121b
    LeitblecheBaffles
    123123
    Drehpunkt der LeitblechePivot point of the guide plates
    130, 131, 132, 133130, 131, 132, 133
    TeilkörperPartial body
    131a, 131a, 132a, 133a131a, 131a, 132a, 133a
    LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
    140, 141, 142, 143140, 141, 142, 143
    Schaufelprofilförmige Teilkörper Vane-shaped partial body
    140a, 141a, 142a, 143a140a, 141a, 142a, 143a
    LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
    150150
    DrallerzeugerSwirl generator
    151151
    SchaufelnShovels
    200200
    UebergangsstückTransition piece
    201201
    UebergangskanäleTransition channels
    220220
    MischrohrMixing tube
    dd
    Innendurchmesser des Rohres 20Inner diameter of the tube 20
    RR
    UebergangsradiusTransition radius
    TT
    Tangentiale der AbrisskanteTangent line of the tear-off edge
    AA
    AbrisskanteTear-off edge
    SS
    AbrissstufeDemolition level
    ββ
    Uebergangswinkel von RTransition angle from R
    β'β '
    Winkel zwischen T und AAngle between T and A

    Claims (20)

    Brenner für eine Wärmeerzeugung mit einem stromauf der Verbrennungszone angeordneten Drallerzeuger, welcher in Wirkverbindung mit mindestens einer Brennstoffdüse steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffdüse (104) abströmungsseitig des Drallerzeugers (100, 150) angeordnet ist, und dass der Eindüsungswinkel des zur Brennstoffdüse (104) gehörigen Brennstoffstrahls (105) annähernd dem Anstellwinkel der den Drallerzeuger bildenden Elemente (101, 102; 130-133; 140-143; 151) gegenüber der Achse (60) des Brenners oder der Brennkammer (30) entspricht.Burners for heat generation with an upstream of the combustion zone arranged swirl generator, which is in operative connection with at least is a fuel nozzle, characterized in that the Fuel nozzle (104) is arranged on the outflow side of the swirl generator (100, 150) and that the injection angle of the fuel nozzle (104) associated fuel jet (105) approximately the angle of attack of the Swirl generator elements (101, 102; 130-133; 140-143; 151) opposite corresponds to the axis (60) of the burner or the combustion chamber (30). Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffstrahl (105) entlang der der Strömung abgekehrten Seite der den Drallerzeuger (100, 150) bildenden Elemente gerichtet ist.Burner according to claim 1, characterized in that the fuel jet (105) along the side of the den Swirl generator (100, 150) forming elements is directed. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (100) aus mindestens zwei hohlen, kegelförmigen, in Strömungsrichtung ineinandergeschachtelten Teilkörpern (101, 102; 130-133; 140-143) besteht, dass die jeweiligen Längssymmetrieachsen (101b, 102b; 130a-133a; 140a-143a) dieser Teilkörper zueinander versetzt verlaufen, dergestalt, dass die benachbarten Wandungen der Teilkörper in deren Längserstrekkung tangentiale Kanäle (119, 120) für eine Durchströmung eines Verbrennungsluftstromes (115) bilden.Burner according to claim 1, characterized in that the swirl generator (100) from at least two hollow, conical, in the direction of flow there are nested partial bodies (101, 102; 130-133; 140-143), that the respective longitudinal symmetry axes (101b, 102b; 130a-133a; 140a-143a) these partial bodies run offset from one another, such that that the adjacent walls of the partial body in their longitudinal extent tangential channels (119, 120) for a flow of a combustion air flow (115) form. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein axialer Verbrennungsluftstrom (115a) kopfseitig in den Drallerzeuger (100) einführbar ist.Burner according to claim 3, characterized in that an axial combustion air flow (115a) can be inserted into the swirl generator (100) on the head side is. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger aus einer Anzahl kreisförmig angeordneter Schaufeln (151) besteht. Burner according to claim 1, characterized in that the swirl generator consists of a number of circularly arranged blades (151). Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 4 oder 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Brennstoffdüsen (104) mindestens der Anzahl der drallbildenden Elemente des Drallerzeugers (100, 150) entspricht.Burner according to claims 1 to 4 or 1, 2 and 5, characterized in that that the number of fuel nozzles (104) is at least the number corresponds to the swirl-forming elements of the swirl generator (100, 150). Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Drallerzeugers (100) eine Mischstrecke (220) angeordnet ist, welche innerhalb eines ersten Streckenteils (200) in Strömungsrichtung verlaufende Uebergangskanäle (201) zur Ueberführung einer im Drallerzeuger (100) gebildeten Strömung (40) in ein stromab der Uebergangskanäle (201) nachgeschaltetes Rohr (20) aufweist.Burner according to claim 3, characterized in that downstream of the Swirl generator (100) is arranged a mixing section (220), which within of a first section part (200) extending in the flow direction Transition channels (201) for transferring a swirl generator (100) flow (40) formed into a downstream of the transition channels (201) downstream pipe (20). Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsebene des Rohres (20) zur Brennkammer (30) mit einer Abrisskante (A) zur Stabilisierung und Vergrösserung einer sich stromab bildenden Rückströmzone (50) ausgebildet ist.Burner according to claim 7, characterized in that the exit plane of the tube (20) to the combustion chamber (30) with a tear-off edge (A) Stabilization and enlargement of a downstream backflow zone (50) is formed. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Uebergangskanäle (201) in der Mischstrecke (220) der Anzahl der vom Drallerzeuger (100) gebildeten Teilströme entspricht.Burner according to claim 7, characterized in that the number of Transition channels (201) in the mixing section (220) the number of the Swirl generator (100) corresponds to the partial flows formed. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das der Uebergangskanäle (201) nachgeschaltete Rohr (20) in Strömungs- und Umfangsrichtung mit Oeffnungen (21) zur Eindüsung eines Luftstromes ins Innere des Rohres (20) versehen ist.Burner according to claim 7, characterized in that that of the transition channels (201) downstream pipe (20) in the flow and circumferential direction with openings (21) for injecting an air flow into the interior of the tube (20) is provided. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen (21) unter einem spitzen Winkel gegenüber der Brennerachse (60) des Rohres (20) verlaufen.Burner according to claim 10, characterized in that the openings (21) at an acute angle with respect to the burner axis (60) of the Pipe (20) run. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrisskante (A) aus einem Uebergangsradius (R) im Bereich der Austrittsebene des Rohres (20) und einer von der Austrittsebene des Rohres (20) abgesetzten Abrissstufe (S) besteht. Burner according to claim 8, characterized in that the tear-off edge (A) from a transition radius (R) in the area of the exit plane of the Pipe (20) and one offset from the exit plane of the pipe (20) Demolition level (S) exists. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Uebergangsradius (R) > 10% des Innendurchmessers des Rohres (20) beträgt, und dass die Abrissstufe (S) eine Tiefe > 3 mm aufweist.Burner according to claim 12, characterized in that the transition radius (R) is> 10% of the inside diameter of the tube (20), and that the demolition step (S) has a depth> 3 mm. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt des Rohres (20) stromab der Uebergangskanäle (201) kleiner, gleich gross oder grösser als der Querschnitt der im Drallerzeuger (100) gebildeten Strömung (40) ist.Burner according to claim 7, characterized in that the flow cross section the pipe (20) downstream of the transition channels (201) smaller, the same size or larger than the cross section of those in the swirl generator (100) formed flow (40). Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der Mischstrecke (220) eine Brennkammer (30) angeordnet ist, dass zwischen der Mischstrecke (220) und der Brennkammer (30) ein Querschnittssprung vorhanden ist, der den anfänglichen Strömungsquerschnitt der Brennkammer (30) induziert, und dass im Bereich dieses Querschnittssprunges eine Rückströmzone (50) wirkbar ist.Burner according to claim 7, characterized in that downstream of the Mixing section (220) a combustion chamber (30) is arranged that between the mixing section (220) and the combustion chamber (30) a cross-sectional jump is present, which is the initial flow cross section of the combustion chamber (30) induced, and that in the area of this cross-sectional jump a Backflow zone (50) is effective. Brenner nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der Abrisskante (A) ein Diffusor und/oder eine Venturistrecke vorhanden ist.Burner according to claims 7 and 8, characterized in that upstream of the tear-off edge (A) there is a diffuser and / or a venturi section is. Brenner nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der tangentialen Kanäle (119, 120) in deren Längserstreckung weitere Brennstoffdüsen (117) angeordnet sind.Burner according to claims 3 and 6, characterized in that in Area of the tangential channels (119, 120) in their longitudinal extension further fuel nozzles (117) are arranged. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (140-143) im Querschnitt eine schaufelförmige Profilierung aufweisen.Burner according to claim 3, characterized in that the partial body (140-143) have a blade-shaped profile in cross section. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (101, 102; 130-133; 140-143) in Strömungsrichtung einen festen Kegelwinkel, oder eine zunehmende Kegelneigung, oder eine abnehmende Kegelneigung aufweisen.Burner according to claim 3, characterized in that the partial body (101, 102; 130-133; 140-143) a fixed cone angle in the direction of flow, or an increasing taper, or a decreasing taper exhibit. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (101, 102; 130-133; 140-143) spiralförmig ineinandergeschachtelt sind.Burner according to claim 3, characterized in that the partial body (101, 102; 130-133; 140-143) are nested in a spiral.
    EP98810651A 1997-08-25 1998-07-08 Burner for a heat producing device Expired - Lifetime EP0899508B1 (en)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE19736902 1997-08-25
    DE19736902A DE19736902A1 (en) 1997-08-25 1997-08-25 Burners for a heat generator

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP0899508A1 true EP0899508A1 (en) 1999-03-03
    EP0899508B1 EP0899508B1 (en) 2004-01-28

    Family

    ID=7840057

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP98810651A Expired - Lifetime EP0899508B1 (en) 1997-08-25 1998-07-08 Burner for a heat producing device

    Country Status (5)

    Country Link
    US (1) US6102692A (en)
    EP (1) EP0899508B1 (en)
    JP (1) JP4442940B2 (en)
    CN (1) CN1318797C (en)
    DE (2) DE19736902A1 (en)

    Cited By (4)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    WO2006042796A2 (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Alstom Technology Ltd Gas turbine burner
    WO2007135691A1 (en) * 2006-05-22 2007-11-29 Spray Engineering Devices Limited Improved jet nozzle for multijet multispray condenser
    CN104456553B (en) * 2014-11-24 2016-08-10 浙江大学 Cone Flame Burner and Method for Studying Combustion Properties of Liquid Fuels
    CN111503659A (en) * 2020-04-28 2020-08-07 中国航发湖南动力机械研究所 Flame tube, micro turbojet engine and preparation process of flame tube

    Families Citing this family (23)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE10051221A1 (en) * 2000-10-16 2002-07-11 Alstom Switzerland Ltd Burner with staged fuel injection
    DE50110801D1 (en) 2000-12-23 2006-10-05 Alstom Technology Ltd Burner for generating a hot gas
    EP1262714A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-04 ALSTOM (Switzerland) Ltd Burner with exhausts recirculation
    DE10128063A1 (en) * 2001-06-09 2003-01-23 Alstom Switzerland Ltd burner system
    EP1706672B1 (en) * 2004-01-20 2008-11-19 Alstom Technology Ltd Premixing burner arrangement and method for operating a combustion chamber
    MXPA06008994A (en) * 2004-02-12 2006-12-14 Alstom Tehcnology Ltd Premixing burner arrangement for operating a burner chamber and method for operating a burner chamber.
    JP4913746B2 (en) * 2004-11-30 2012-04-11 アルストム テクノロジー リミテッド Method and apparatus for burning hydrogen in a premix burner
    DE502006007811D1 (en) * 2005-06-17 2010-10-21 Alstom Technology Ltd Burner for premix-type combustion
    FR2889292B1 (en) * 2005-07-26 2015-01-30 Optimise METHOD AND INSTALLATION FOR COMBUSTION WITHOUT SUPPORT OF POOR COMBUSTIBLE GAS USING A BURNER AND BURNER THEREFOR
    CA2515923A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-05 Mark A. Dupuis Nozzle
    CN101235969B (en) * 2007-01-31 2014-11-26 通用电气公司 Reverse current jet mechanism with coaxial fuel-air passageway
    DE102009053379B4 (en) * 2009-11-14 2021-02-04 Volkswagen Ag Exhaust system of an internal combustion engine with a burner
    DE102009060844A1 (en) * 2009-12-29 2011-06-30 Friedrichs, Arno, 95326 Method for producing a channeled fuel injection element and fuel injection element
    KR101190128B1 (en) * 2010-09-15 2012-10-12 강원석 Spray nozzle for washer
    US8365534B2 (en) 2011-03-15 2013-02-05 General Electric Company Gas turbine combustor having a fuel nozzle for flame anchoring
    RU2011115528A (en) 2011-04-21 2012-10-27 Дженерал Электрик Компани (US) FUEL INJECTOR, COMBUSTION CHAMBER AND METHOD OF OPERATION OF THE COMBUSTION CHAMBER
    EP2650612A1 (en) * 2012-04-10 2013-10-16 Siemens Aktiengesellschaft Burner
    EP2693117A1 (en) * 2012-07-30 2014-02-05 Alstom Technology Ltd Reheat burner and method of mixing fuel/carrier air flow within a reheat burner
    CN107620958B (en) * 2017-09-23 2019-02-15 武汉富世达能源科技股份有限公司 A kind of cumulative preheated burning device
    CN108036306A (en) * 2017-12-10 2018-05-15 罗碧婉 Spiral vortex type boiler smoke combustion chamber
    CN108019741A (en) * 2017-12-10 2018-05-11 罗碧婉 Spiral vortex type boiler furnace
    FR3099547B1 (en) * 2019-07-29 2021-10-08 Safran Aircraft Engines FUEL INJECTOR NOSE FOR TURBOMACHINE INCLUDING A ROTATION CHAMBER INTERNALLY DELIMITED BY A PIONEER
    CN115163667B (en) * 2022-07-27 2024-06-14 合肥工业大学 Plane static pressure air bearing of vortex formula giving vent to anger

    Citations (5)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US5244380A (en) * 1991-03-12 1993-09-14 Asea Brown Boveri Ltd. Burner for premixing combustion of a liquid and/or gaseous fuel
    WO1995002789A1 (en) * 1993-07-16 1995-01-26 Radian Corporation APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING NOx, CO AND HYDROCARBON EMISSIONS WHEN BURNING GASEOUS FUELS
    EP0704657A2 (en) * 1994-10-01 1996-04-03 ABB Management AG Burner
    US5586878A (en) * 1994-11-12 1996-12-24 Abb Research Ltd. Premixing burner
    EP0797051A2 (en) * 1996-03-20 1997-09-24 Abb Research Ltd. Burner for a heat generator

    Family Cites Families (9)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US33896A (en) * 1861-12-10 Improved automatic
    US1656907A (en) * 1923-03-05 1928-01-24 Bansen Hugo Gas burner
    DE953551C (en) * 1951-09-06 1956-12-06 Maschb Ag Balcke Burner with gas and air nozzles arranged alternately in a circle
    IL64452A (en) * 1981-12-04 1985-11-29 Itzhak Wiesel Burner
    SU1295144A1 (en) * 1985-03-26 1987-03-07 Куйбышевский политехнический институт им.В.В.Куйбышева Gas burner
    CH674561A5 (en) * 1987-12-21 1990-06-15 Bbc Brown Boveri & Cie
    FR2698156B1 (en) * 1992-11-16 1995-01-27 Rhone Poulenc Chimie Process for the thermal treatment of an effluent comprising polluting organic materials or an inorganic compound.
    DE19547913A1 (en) * 1995-12-21 1997-06-26 Abb Research Ltd Burners for a heat generator
    DE19547912A1 (en) * 1995-12-21 1997-06-26 Abb Research Ltd Burners for a heat generator

    Patent Citations (5)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    US5244380A (en) * 1991-03-12 1993-09-14 Asea Brown Boveri Ltd. Burner for premixing combustion of a liquid and/or gaseous fuel
    WO1995002789A1 (en) * 1993-07-16 1995-01-26 Radian Corporation APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING NOx, CO AND HYDROCARBON EMISSIONS WHEN BURNING GASEOUS FUELS
    EP0704657A2 (en) * 1994-10-01 1996-04-03 ABB Management AG Burner
    US5586878A (en) * 1994-11-12 1996-12-24 Abb Research Ltd. Premixing burner
    EP0797051A2 (en) * 1996-03-20 1997-09-24 Abb Research Ltd. Burner for a heat generator

    Cited By (7)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    WO2006042796A2 (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Alstom Technology Ltd Gas turbine burner
    WO2006042796A3 (en) * 2004-10-18 2006-08-10 Alstom Technology Ltd Gas turbine burner
    US7520745B2 (en) 2004-10-18 2009-04-21 Alstom Technology Ltd. Burner for a gas turbine
    WO2007135691A1 (en) * 2006-05-22 2007-11-29 Spray Engineering Devices Limited Improved jet nozzle for multijet multispray condenser
    CN104456553B (en) * 2014-11-24 2016-08-10 浙江大学 Cone Flame Burner and Method for Studying Combustion Properties of Liquid Fuels
    CN111503659A (en) * 2020-04-28 2020-08-07 中国航发湖南动力机械研究所 Flame tube, micro turbojet engine and preparation process of flame tube
    CN111503659B (en) * 2020-04-28 2021-11-09 中国航发湖南动力机械研究所 Flame tube, micro turbojet engine and preparation process of flame tube

    Also Published As

    Publication number Publication date
    JPH11118108A (en) 1999-04-30
    DE59810650D1 (en) 2004-03-04
    CN1318797C (en) 2007-05-30
    EP0899508B1 (en) 2004-01-28
    JP4442940B2 (en) 2010-03-31
    CN1209521A (en) 1999-03-03
    DE19736902A1 (en) 1999-03-04
    US6102692A (en) 2000-08-15

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    EP0899508B1 (en) Burner for a heat producing device
    EP0780629B1 (en) Burner for a heat generator
    EP0704657B1 (en) Burner
    EP0918191B1 (en) Burner for the operation of a heat generator
    EP0918190A1 (en) Burner for the operation of a heat generator
    EP0780630B1 (en) Burner for a heat generator
    DE19757189B4 (en) Method for operating a burner of a heat generator
    EP0797051B1 (en) Burner for a heat generator
    EP0777081B1 (en) Premix burner
    EP0694740A2 (en) Combustion chamber
    EP0987493B1 (en) Burner for a heat generator
    EP0994300B1 (en) Burner for operating a heat generator
    EP0916894B1 (en) Burner for operating a heat generator
    EP0931980B1 (en) Burner for operating a heat generator
    EP0909921B1 (en) Burner for operating a heat generator
    EP0751351A1 (en) Combustion chamber
    EP0903540B1 (en) Burner for operating a heat generator
    EP0919768B1 (en) Burner for the operation of a heat generator
    DE19537636B4 (en) Power plant
    EP0833104B1 (en) Burner for operating a combustion chamber
    EP0913630B1 (en) Burner for the operation of a heat generator
    DE19914666B4 (en) Burner for a heat generator
    EP0740108A2 (en) Burner
    EP0899506A2 (en) Combustion device
    EP0780628A2 (en) Premix burner for a heat generator

    Legal Events

    Date Code Title Description
    PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A1

    Designated state(s): DE GB

    AX Request for extension of the european patent

    Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

    17P Request for examination filed

    Effective date: 19990804

    AKX Designation fees paid

    Free format text: DE GB

    RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

    Owner name: ALSTOM

    17Q First examination report despatched

    Effective date: 20020725

    RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

    Owner name: ALSTOM (SWITZERLAND) LTD

    GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

    GRAS Grant fee paid

    Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

    GRAA (expected) grant

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: B1

    Designated state(s): DE GB

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GB

    Ref legal event code: FG4D

    Free format text: NOT ENGLISH

    REF Corresponds to:

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Date of ref document: 20040304

    Kind code of ref document: P

    GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

    Effective date: 20040614

    PLBE No opposition filed within time limit

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

    STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

    Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

    26N No opposition filed

    Effective date: 20041029

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R082

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Representative=s name: UWE ROESLER, DE

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GB

    Ref legal event code: 732E

    Free format text: REGISTERED BETWEEN 20120802 AND 20120808

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R082

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Representative=s name: RUEGER, BARTHELT & ABEL, DE

    Effective date: 20120713

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R082

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Representative=s name: ROESLER, UWE, DIPL.-PHYS.UNIV., DE

    Effective date: 20120713

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R081

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH

    Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM (SWITZERLAND) LTD., BADEN, CH

    Effective date: 20120713

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R081

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Owner name: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., CH

    Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM (SWITZERLAND) LTD., BADEN, CH

    Effective date: 20120713

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R082

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Representative=s name: RUEGER, BARTHELT & ABEL, DE

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R082

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Representative=s name: RUEGER, BARTHELT & ABEL, DE

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R081

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH

    Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., BADEN, CH

    PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: GB

    Payment date: 20170727

    Year of fee payment: 20

    Ref country code: DE

    Payment date: 20170727

    Year of fee payment: 20

    REG Reference to a national code

    Ref country code: DE

    Ref legal event code: R071

    Ref document number: 59810650

    Country of ref document: DE

    REG Reference to a national code

    Ref country code: GB

    Ref legal event code: PE20

    Expiry date: 20180707

    PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

    Ref country code: GB

    Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

    Effective date: 20180707