NO130202B

NO130202B -

Info

Publication number: NO130202B
Application number: NO01074/71A
Authority: NO
Inventors: M Koelhi
Original assignee: Collin Consult Ab Lars
Priority date: 1970-03-24
Filing date: 1971-03-19
Publication date: 1974-07-22
Also published as: DE2113659A1; DK141827B; DK141827C; GB1351212A; FR2085029A5; JPS5544281B1; AT319451B; NL7103900A; CA934286A; SE410218B; ES196846Y; FI52769B; FI52769C; ES196846U; CH558501A; BE764767A; DE2113659C2; US3758258A

Description

Fremgangsmåte og brenner for forbrenning Procedure and burner for combustion

av utsprøytet brensel. of sprayed fuel.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for forbrenning The present invention relates to a method for combustion

av brensel som utsproytes under dannelse av en stort sett kjegleformet brensel-flamme hvor forbrenningsluft fores til forbrenningssonen gjennom et stort sett ringformet gjennomstromningsområde som er koaksialt med brensel-irmsproytnings- of fuel that is sprayed to form a largely cone-shaped fuel flame where combustion air is fed to the combustion zone through a largely annular flow-through area that is coaxial with the fuel-irm-spraying

stedet. the place.

De forurensninger som slippes ut i atmosfæren fra anlegg som The pollutants released into the atmosphere from facilities that

forbrenner fossile, faste eller flytende brennstoffer, har blitt en stadig alvorligere trusel mot miljoet. F.eks. i oljefyrings- burning fossil, solid or liquid fuels, has become an increasingly serious threat to the environment. E.g. in oil-fired

anlegg for oppvarming av boliger, produksjon av elektrisk energi, facilities for heating homes, production of electrical energy,

etc. inneholder avgassene vanligvis bl.a. sot, karbon-monooksyd, svoveloksyder og nitrogenoksyder som er resultatet av ufullstendig forbrenning. Storre anlegg utrustes nå for tiden med filter-anordninger, som utskiller storstedelen av, men ikke all soten. etc. the exhaust gases usually contain i.a. soot, carbon monoxide, sulfur oxides and nitrogen oxides which are the result of incomplete combustion. Larger plants are currently equipped with filter devices, which separate most, but not all, of the soot.

De skadelige nitrogen- og svoveloksyder passerer derimot gjennom disse filtre og avgis til atmosfæren. I villaområder med separat fyring for hvert hus, kan filter eller andre utskillingsanordninger av okonomiske grunner vanligvis ikke installeres. Den eneste mulighet for å lose luftforurensningsproblemene i sådanne områder er derfor å gripe inn direkte i selve forbrenningsprosessen, og det er derfor et onske å kunne fremskaffe en forbrenningsprosess som er så fullstendig at hverken sot eller andre miljo-odeleggende forbrenningsprodukter oppstår. Et tegn på at en sådan fullstendig forbrenning finner sted er at flammen farves blå, og anstrengelsene er derfor hittil vært innrettet på å gjennomfore vedkommende forbrenningsprosesser på en sådan måte at flammens gulfarve, som er et tegn på at fritt karbon er nærværende, elimineres i så hoy grad som mulig. The harmful nitrogen and sulfur oxides, on the other hand, pass through these filters and are released into the atmosphere. In residential areas with separate heating for each house, filters or other separation devices cannot usually be installed for economic reasons. The only possibility to solve the air pollution problems in such areas is therefore to intervene directly in the combustion process itself, and it is therefore desirable to be able to provide a combustion process that is so complete that neither soot nor other environmentally damaging combustion products are produced. A sign that such complete combustion has taken place is that the flame is colored blue, and efforts have thus far been aimed at carrying out the relevant combustion processes in such a way that the yellow color of the flame, which is a sign that free carbon is present, is eliminated in such a way as high as possible.

v jv j

Por å forbedre forbrenningsprosessen i denne henseende og.å minske risikoen for sotdannelse har det vært nodvendig i praksis å eksperimentere med vesentlige stromningshastigheter såvel for brenslet som den tilforte forbrenningsluft. De hoye hastigheter vanskeliggjor imidlertid i vesentlig grad opprettholdelsen av flammen, idet det foreligger stor risiko for utblåsning av denne. Dessuten fremkommer det et besværlig hoyt lydnivå.- Tross betraktlige anstrengelser og tiltak har det hittil ikke vært mulig å fremskaffe brennerkonstruksjoner som, spesielt ved mindre anlegg i alle henseender kan sies å lose det foreliggende problem, nemlig med forbedret okonomi og utfore en forbrenning som er så fullstendig at sotutvikling hehhv. dannelse av destruktive kjemiske forbindelser elimineres. Ved sotfri forbrenning er det mulig å gjennomfore en stokiometrisk forbrenning, som medforer en fordelaktig innvirkning på dannelsen av svovel- og nitrogenoksyder. Således dannes ikke S03, men i stedet S02/ hvilket medforer at de korrosjonsproblemer som opptrer som en folge av dannelsen av svovelsyre sammen med fuktigheten i avgassene, kan unngås. In order to improve the combustion process in this respect and to reduce the risk of soot formation, it has been necessary in practice to experiment with significant flow rates for both the fuel and the supplied combustion air. However, the high velocities significantly make it difficult to maintain the flame, as there is a great risk of it blowing out. In addition, there is a troublesome high sound level. - Despite considerable efforts and measures, it has not been possible until now to provide burner constructions which, especially in the case of smaller plants, can in all respects be said to solve the present problem, namely with improved economy and carry out a combustion which is so completely that soot development respectively formation of destructive chemical compounds is eliminated. With soot-free combustion, it is possible to carry out a stoichiometric combustion, which has a beneficial effect on the formation of sulfur and nitrogen oxides. Thus, S03 is not formed, but instead S02/, which means that the corrosion problems that occur as a result of the formation of sulfuric acid together with the moisture in the exhaust gases can be avoided.

De ovenfor berorte problem i forbindelse med små og middelstore brennere elimineres imidlertid ved hjelp av foreliggende oppfinnelse som hovedsakelig har som særtrekk at forbrenningsluften fores forbi brensel-innsproytningsstedet i en så betryggende radial avstand fra dette at en umiddelbar sammenblanding av det utsproytede brennstoff og forbrenningsluften unngås, samt at forbrenningsluften rettes bort fra brenselkjeglens akse slik at denne luft stort sett danner en kjegle- eller skålformet kappe som er konsentrisk med brensel-kjeglen, idet det trykk som opprettes i og omkring luftkappen utnyttes dels til å endre brens: lkjeglens konusvinkel for frembringelse av intim kontakt og sammenblanding med luftkappen og dels å gi forbrenningssonen form som en koaksial skål med onsket dybde og radial utstrekning samt å vedlikeholde denne form under den aktuelle forbrenningsprosess. The above-mentioned problems in connection with small and medium-sized burners are, however, eliminated by means of the present invention, which mainly has as its distinguishing feature that the combustion air is guided past the fuel injection point at such a reassuring radial distance from it that an immediate mixing of the sprayed fuel and the combustion air is avoided, as well as that the combustion air is directed away from the axis of the fuel cone so that this air largely forms a cone or bowl-shaped envelope that is concentric with the fuel cone, as the pressure created in and around the air envelope is partly used to change the cone angle of the fuel: lcone to produce intimate contact and mixing with the air jacket and partly to give the combustion zone the shape of a coaxial bowl with the desired depth and radial extent and to maintain this shape during the relevant combustion process.

Oppfinnelsen angår også en brenner for utforelse av oppfinnelsens fremgangsmåte, og omfattende et brennermunnstykke forsynt med en brenselåpning hvorfra brensel sproytes ut i en stort sett kjegleformet brenselflamme, samt en ringformet luftgjennomstromningsspalt anbragt rundt munnstykket og gjennom hvilken forbrenningsluft tilfores forbrenningssonen, hvor det særegne består i at luftgjennomstromningsspalten forbi brennermunnstykket ligger i en så betryggende radial avstand fra brenselåpningen at det under drift unngås en umiddelbar sammenblanding av det utsproytede brensel og forbrenningsluften, samt at brennerkonstruksjonen er slik innrettet at den retter forbrenningsluften bort fra brenselkjeglens akse under dannelse av en stort sett kjegle- eller skålformet kappe, og slik at det i og omkring luftkappen oppstår trykk som dels endrer brenselkjeglens konusvinkel for oppnåelse av intim kontakt og sammenblanding med luftkappen og dels gir forbrenningssonen form av en koaksial skål med onsket dybde og radial utbredelse samt vedlikeholder denne form under den aktuelle forbrenningsprosess. The invention also relates to a burner for carrying out the method of the invention, and comprising a burner nozzle provided with a fuel opening from which fuel is sprayed out in a largely cone-shaped fuel flame, as well as an annular air flow gap arranged around the nozzle and through which combustion air is supplied to the combustion zone, where the distinctive feature is that the air flow gap past the burner nozzle is at such a reassuring radial distance from the fuel opening that during operation an immediate mixing of the sprayed fuel and the combustion air is avoided, as well as that the burner construction is arranged in such a way that it directs the combustion air away from the axis of the fuel cone, forming a mostly cone- or bowl-shaped jacket, and so that pressure occurs in and around the air jacket which partly changes the cone angle of the fuel cone to achieve intimate contact and mixing with the air jacket and partly gives the combustion zone the shape of a coaxial bowl with on depth and radial spread and maintains this shape during the relevant combustion process.

Oppfinnelsen vil i det folgende bli nærmere forklart under henvisning til skjematisk angitte utforelseseksempler på de vedfoyde tegninger, idet herunder ytterligere karakteristiske egenskaper for oppfinnelsen kommer til å angis. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to schematically indicated embodiment examples in the attached drawings, as further characteristic features of the invention will be indicated below.

Fig. 1 anskueliggjør perspektivisk og med delvis bortskårne avsnitt en primærtilstand for et brensel som strommer ut konisk fra en munnstykkeåpning i en brenner, samt en tilsluttet koaksial konisk mantel av forbrenningsluft. Fig. 2 viser separat og perspektivisk "hvorledes brenselkonen på utsiden påvirkes av et under trykk som resulterer i oket konusvinkel . Fig. 3 viser også perspektivisk en brenselkonus og en tilsluttet konisk mantel av forbrenningsluft som begge er utsatt for undertrykk på sine utsider. Fig. 4 viser likeledes i perspektiv og delvis i lengdesnitt et utforelseseksempel for en brenner som i henhold til oppfinnelsen er forsynt med organer som setter atmosfæren utenfor nevnte konuser i bevegelse for å opprette og vedlikeholde det nodvendige undertrykk. Fig. 5 viser hvorledes luften ved tvangstyring rettes i hensiktsmessige, foretrukne og kritiske vinkler med brennerens radialplan. Fig. 6 viser at den tvangstyrte luft ved brennere som f.eks. angitt i fig. 4, kan settes i rotasjon rundt brenneraksen. Fig. 7 anskueliggjor ved hjelp av et lengdesnitt en modifisert brenner hvori det onskede undertrykk er oppnådd ved hjelp av ej ektorvirkning. Fig. 8 viser et aksialt delsnitt av en ytterligere modifisert brennerkonstruksjon med ekstremt langt tilbaketrukket forbrenningssone. Fig. 9 anskueliggjør en modifisering av det utforelseseksempel som er angitt i fig. 6. Fig. 10 er et aksialsnitt gjennom et ytterligere utforelseseksempel i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 anskueliggjør i overensstemmelse med oppfinnelsens hovedprinsipp primærtilstanden for det utstrømmende brensel fra en brenselåpning 10 i et konvensjonelt brennerstykke 11. Det utsproytede brensel danner herunder en konisk brenselfilm 12 som splittes i fine dråper. Brenselkonen 12 omgis av en konisk mantel 13 av forbrenningsluft, som strommer ut gjennom en innsnevring Fig. 1 shows in perspective and with partially cut away sections a primary state for a fuel that flows out conically from a nozzle opening in a burner, as well as a connected coaxial conical mantle of combustion air. Fig. 2 shows separately and in perspective "how the fuel cone on the outside is affected by a negative pressure which results in an increased cone angle. Fig. 3 also shows in perspective a fuel cone and a connected conical mantle of combustion air which are both exposed to negative pressure on their outsides. Fig. 4 also shows in perspective and partly in longitudinal section an embodiment example for a burner which, according to the invention, is provided with organs that set the atmosphere outside said cones in motion in order to create and maintain the necessary negative pressure. Fig. 5 shows how the air is directed in forced control appropriate, preferred and critical angles with the burner's radial plane. Fig. 6 shows that the forced air in burners such as those shown in Fig. 4 can be set in rotation around the burner axis. Fig. 7 shows a modified burner using a longitudinal section in which the desired negative pressure is obtained by means of ejector action Fig. 8 shows an axial section of a further mod ified burner construction with an extremely far-retracted combustion zone. Fig. 9 illustrates a modification of the embodiment shown in fig. 6. Fig. 10 is an axial section through a further exemplary embodiment according to the invention. Fig. 1 illustrates, in accordance with the main principle of the invention, the primary state of the fuel flowing from a fuel opening 10 in a conventional burner piece 11. The sprayed fuel forms a conical fuel film 12 below which splits into fine droplets. The fuel cone 12 is surrounded by a conical mantle 13 of combustion air, which flows out through a constriction

14 i en kappe eller lignende 15 som omgir brennermunnstykket 11. 14 in a sheath or similar 15 which surrounds the burner nozzle 11.

I praksis innvirker disse koniske flater på hverandre og på den omgivende atmosfære, men for å lette forklaringen vises de i en teoretisk tilstand hvorved det bortsees fra de nevnte sekundære innvirkninger. Brenselkonen og/eller luftkonen kan, skjont det ikke er vist i figuren, rotere omkring sine respektive konusakser, enten i samme retning eller i motsatte retninger, alternativt med samme eller forskjellige hastigheter. I praksis blandes imidlertid brenseltåken med forbrenningsluften, og det takket være stromningen oppnådde undertrykk inne i konusene har en .tendens til å suge disse sammen. Ved antenning av brensel- luftblandingen ved hjelp av passende ikke viste antenningsanordninger, oppnås da en relativt lang, gult lysende flamme, som tyder på forbrenning av fritt kull ved at temperaturstigningen i brensel- luftblandingen skjer for langsomt. De sluttprodukter som oppnås ved denne forbrenning, omfatter bl.a. S02, S03' feitt kull, dvs. sot, nitrogenoksyder, som i overensstemmelse med det som tidligere er angitt i innledningen, er miljøskadelig. In practice, these conical surfaces affect each other and the surrounding atmosphere, but to facilitate the explanation they are shown in a theoretical state whereby the mentioned secondary effects are disregarded. Although not shown in the figure, the fuel cone and/or the air cone can rotate around their respective cone axes, either in the same direction or in opposite directions, alternatively at the same or different speeds. In practice, however, the fuel mist mixes with the combustion air, and the negative pressure achieved inside the cones thanks to the flow has a tendency to suck them together. When igniting the fuel-air mixture using suitable ignition devices, not shown, a relatively long, yellow glowing flame is then obtained, which indicates the combustion of free coal as the temperature rise in the fuel-air mixture occurs too slowly. The end products obtained by this combustion include, among other things, S02, S03' fatty coal, i.e. soot, nitrogen oxides, which, in accordance with what was previously stated in the introduction, are harmful to the environment.

Fig. 2 viser samme brennermunnstykke 11 som i fig. 1, hvorunder imidlertid kappen 15 er fjernet og den koniske luftmantel 13 utelatt. I denne figur antydes videre med punkt-strekete linjer nevnte brenselkon i dens begynnelsestUstand. Figuren anskueliggjor skjematisk et utforelseseksempel på hvorledes man i overensstemmelse med oppfinnelsen setter atmosfæren utenfor nevnte brenselkonus 12 Fig. 2 shows the same burner nozzle 11 as in fig. 1, under which, however, the jacket 15 has been removed and the conical air jacket 13 omitted. In this figure, the aforementioned fuel cone in its initial state is further indicated by dashed lines. The figure schematically illustrates an embodiment of how, in accordance with the invention, the atmosphere is placed outside said fuel cone 12

i bevegelse utover fra brenneraksen i retning av pilene 16. I dette tilfelle forutsettes at det foreligger en ringspalte eller krans av hull konsentrisk med aksen og som er tilsluttet en undertrykkskilde, f.eks. den viste sugevifte 17, hvis innsugnings-åpning er betegnet med 18 og utblåsningsåpning med 19. Den sist-nevnte blåser, bort den innsugne luft utenfor brenneren. Ved at atmosfæren således bringes i bevegelse i retning av pilene 16 i in movement outwards from the burner axis in the direction of the arrows 16. In this case, it is assumed that there is an annular gap or ring of holes concentric with the axis and which is connected to a source of negative pressure, e.g. the shown suction fan 17, whose intake opening is denoted by 18 and exhaust opening by 19. The last-mentioned blows the sucked-in air away outside the burner. In that the atmosphere is thus set in motion in the direction of the arrows 16 i

sonen utenfor brenselkonen 12, frembringes et undertrykk som resulterer i at brenselkonen utvides og antar form av en skål 20, slik som det fremgår av figuren, og hvorved konvinkelen i vesentlig grad okes. the zone outside the fuel cone 12, a negative pressure is produced which results in the fuel cone expanding and assuming the shape of a bowl 20, as can be seen from the figure, and whereby the cone angle is substantially increased.

Ved en spiralformet pil 21 er det antydet en stromningslinje, som viser at brenselskålen 20 i dette tilfelle roterer omkring sin akse, hvilket imidlertid ikke innebærer at dette alltid behover å være tilfelle. Denne bevegelse kan f.eks. på kjent måte oppnås ved hjelp av et tangensialt spor inne i munnstykket. A spiral arrow 21 indicates a flow line, which shows that the fuel bowl 20 in this case rotates around its axis, which does not mean, however, that this always needs to be the case. This movement can e.g. is achieved in a known manner by means of a tangential groove inside the nozzle.

Fig. 3 viser skjematisk hvorledes man påvirker såvel brenselkonen som luftkonen på den måte som er beskrevet under henvisning til fig. 2. Her gjenfinnes således munnstykkeåpningen 10, munnstykket 11, kappen 15, innsnevringen 14, utgangskonusene 12 og 13 for brenslet, henhv. forbrenningsluften samt brenselskålen 20. Omkring brenselskålen 20 er det i denne figur også vist en forbrennings-luf tskål 22 koaksial med brenselskålen. Med spiralformete piler 21 og 23 er det antydet stromningslinjer i de respektive skåler, Fig. 3 schematically shows how both the fuel cone and the air cone are affected in the manner described with reference to fig. 2. Here, the nozzle opening 10, the nozzle 11, the jacket 15, the constriction 14, the outlet cones 12 and 13 for the fuel can be found, respectively. the combustion air as well as the fuel bowl 20. Around the fuel bowl 20, a combustion air bowl 22 coaxial with the fuel bowl is also shown in this figure. Spiral-shaped arrows 21 and 23 indicate flow lines in the respective bowls,

og som viser hvorledes disse kan rotere. De piler som i fig. 2 er betegnet med 16, gjenfinnes også i foreliggende figur og representerer hensiktsmessige bevegelsesretninger for den bortsugde atmosfære fra sonen innenfor pilenes bakende, idet denne sone er spesielt interessant i samband med oppfinnelsen. Av figuren fremgår det også hvorledes brenselkonen 12 og forbrenningsluft-konen 13 i vesentlig grad er utvidet. Dette er et resultat av det undertrykk som frembringes i sonen nærmest omkring bren.rel-åpningen, takket være den luft som. strommer ut gjennom innsnevringen omkring 14 og det undertrykk som i sin tur opprettes omkring forbrenningsluftmantelen i området radialt utenfor fortrengningen 14. Ved okningen av konusvinkelene vil skålene 20 og 2 falle and which shows how these can rotate. The arrows as in fig. 2 is denoted by 16, can also be found in the present figure and represents suitable directions of movement for the sucked away atmosphere from the zone within the rear end of the arrows, as this zone is particularly interesting in connection with the invention. The figure also shows how the fuel cone 12 and the combustion air cone 13 have been substantially expanded. This is a result of the negative pressure that is produced in the zone closest to the burner opening, thanks to the air that. flows out through the constriction around 14 and the negative pressure which in turn is created around the combustion air jacket in the area radially outside the constriction 14. When the cone angles are increased, the bowls 20 and 2 will fall

sammen, hvorved det skjer en konsentrert sammenblanding av luft og brensel, og som etter antenning vil gi en relativt stabil together, whereby a concentrated mixing of air and fuel takes place, and which, after ignition, will give a relatively stable

forbrenningssone. Ved okende undertrykk forflyttes denne sone combustion zone. With increasing negative pressure, this zone is displaced

\ bakover i retning mot brennermunnstykket og konsentreres radialt innover. I denne forbrenningssone skjer en raskere forbrenning enn ved det tilfelle som er beskrevet under henvisning til fig. 1. Derved oppnås en raskere temperaturstigning med undertrykkelse av \ backwards in the direction of the burner nozzle and is concentrated radially inwards. In this combustion zone, a faster combustion takes place than in the case described with reference to fig. 1. This achieves a faster temperature rise with suppression of

sotdannelse samt dannelsen av andre miljøskadelige sluttprodukter. soot formation as well as the formation of other environmentally harmful end products.

Mens figurene 1 - 3 er beregnet på prinsipielt å forklare oppfinnelsens fremgangsmåte, anskueliggjør figurene 4-10 mer konkrete anordninger for utfdreise av oppfinnelsens fremgangsmåte, idet ytterligere utviklingsformer av foreliggende fremgangsmåte kommer til å beskrives i samband med disse figurer. I forbindelse med beskrivelsen av figurene 1-3 bar oppfinnelsens fremgangsmåte for å skape et undertrykk utenfor henhv. brensel, og forbrennings-luftkonen bare blitt antydet og vist i prinsipp. Som kilde eller organ tor å sette atmosfæren i vedkommende soner i bevegelse utover fra den felles konusakse, er det bare som eksempel blitt angitt en sugevifte eller lignende, som må betraktes som en ytterst primitiv utforelsesform av oppfinnelsens fremgangsmåte. Dessuten er det også antydet en metode for samme formål med rettet strømning uten at middel for gjennomføring av denne metode er beskrevet i detalj. For gjennomforing av oppfinnelsens fremgangsmåte er det særskilt fordelaktig om forbrenningsluften og/eller brenseltåken . kan settes i rotasjonsbevegelse. En sådan bevegelse bidrar nemlig til en effektivere sammenblanding av brenseltåken og forbrennings-luf ten. Et eksempel på en brenner hvorved denne utvikling av oppfinnelsens fremgangsmåte kan gjennomføres, er vist i fig. 4, hvori 24 betegner et legeme som omgir et brenselmunnstykke 25, idet dette legeme utvider seg i retning mot brennerens utstromningsende. Legemet 24 er forlenget med en rordel 26 som samtidig danner en kanal for brensfet og feste for et antall skrueformet anordnede ledeskinner 27. Legemet 24 samt dets skaft 26 omgis av dobbelte ror, hvorav det indre er betegnet med 28 og det ytre med 2 9. While figures 1 - 3 are intended to explain in principle the method of the invention, figures 4-10 illustrate more concrete devices for carrying out the method of the invention, as further developments of the present method will be described in connection with these figures. In connection with the description of Figures 1-3, the method of the invention was used to create a negative pressure outside the respective fuel, and the combustion air cone has only been suggested and shown in principle. As a source or organ that sets the atmosphere in the respective zones in motion outwards from the common cone axis, a suction fan or the like has only been given as an example, which must be considered an extremely primitive embodiment of the method of the invention. Moreover, a method for the same purpose of directed flow is also suggested without the means for carrying out this method being described in detail. For carrying out the method of the invention, it is particularly advantageous if the combustion air and/or the fuel mist. can be set in rotational motion. Such a movement contributes to a more effective mixing of the fuel mist and the combustion air. An example of a burner by which this development of the method of the invention can be carried out is shown in fig. 4, in which 24 denotes a body which surrounds a fuel nozzle 25, this body expanding in the direction towards the outlet end of the burner. The body 24 is extended with a rudder part 26 which at the same time forms a channel for fuel oil and attachment for a number of helically arranged guide rails 27. The body 24 and its shaft 26 are surrounded by double rudders, the inner part of which is denoted by 28 and the outer part by 29.

Disse ror 28 og 2 9 er ved de ender som ligger rundt munnstykket 25, forsynt med flenser 30, henhv. 31. Mellom legemet 24 med sitt skaft 26 og innerroret 28 begrenses en stromningskanal 32 for forbrenningsluft som settes i roterende bevegelse av lederskinnene 27, slik som angitt ved pilene 33. Slik som det videre vil fremgå av figuren, har stromningskanalen en innsnevring 34 ved enden av legemet 24. Ved hjelp av denne innsnevring oppnår forbrennings-luf ts trommen en ejektorvirkning. Videre dannes mellom rorene 28 og 29 en relativt trang, ringformet kanal, hvorigjennom luft tvinges i retning av pilene 36 og ut gjennom en ringformet spalt These rudders 28 and 29 are provided with flanges 30 at the ends which lie around the nozzle 25, respectively. 31. Between the body 24 with its shaft 26 and the inner hole 28, a flow channel 32 for combustion air is limited, which is set in rotating motion by the guide rails 27, as indicated by the arrows 33. As will further be seen from the figure, the flow channel has a constriction 34 at the end of the body 24. By means of this narrowing, the combustion air drum achieves an ejector effect. Furthermore, a relatively narrow, annular channel is formed between the rudders 28 and 29, through which air is forced in the direction of the arrows 36 and out through an annular gap

37 mellom de to flenser 30 og 31. Slik som det videre vil fremgå 37 between the two flanges 30 and 31. As will appear further on

av figuren, strommer brenslet ut av munnstykkeåpningen 35 under dannelse av den brenselskål som er vist i fig. 3 og betegnet med 20. Den luft som strommer ut gjennom innsnevringen 34 og settes of the figure, fuel flows out of the nozzle opening 35 forming the fuel bowl shown in fig. 3 and denoted by 20. The air that flows out through the constriction 34 and is set

i rotasjon, danner en skål 22 som delvis faller sammen med brenselskålen 20, i overensstemmelse med forklaringen til fig. 3. Forbrenningsluftskålen roterer i dette tilfelle om sin akse i forhold til brenselskålen 20, slik som antydet ved pilen 33. Derved oppnås en intensiv sammenblanding av brensel og luft og in rotation, forming a bowl 22 which partially coincides with the fuel bowl 20, in accordance with the explanation of fig. 3. In this case, the combustion air bowl rotates about its axis in relation to the fuel bowl 20, as indicated by arrow 33. This results in an intensive mixing of fuel and air and

en rask forbrenning i overensstemmelse med fig. 3. Denne forbrenning kan imidlertid ytterligere forbedres i vesentlig grad om det kan opprettes en intensivert resirkulasjon av hete rokgasser og ennå ikke forbrent brensel-luftblanding. I fig. 4 anskueliggjøres en fremgangsmåte for å oppnå en sådan resirkulasjon ved hjelp av hvirvelbevegelser i atmosfæren omkring forbrenningssonen. Slik som det vil fremgå av figuren, vil den tvangsmessig rettede luft som utstrommer gjennom den ringformede spalt 37 i pilenes 36 retning ved ejektorvirkning sette den nærmeste luft i bevegelse i hvirvler som er betegnet med 38 og som vil legge seg ringformet omkring flensen 30. Denne hvirvelbevegelse induserer i sin tur sammen med gassbevegelsen i forbrenningssonen en meget intensiv hvirvelbevegelse som er antydet med pilen 3 9, hvorved hete rokgasser vil bli resirkulert til begynnelsen av forbrenningssonen. Herved vil de resirkulerte hete rokgasser ytterligere heve temperaturen i forbrenningssonen, slik at forbrenningen blir ytterst intensiv og dermed også konsentrert til et relativt trangt område omkring brenneraksen, samtidig som forbrenningssonen fores" nærmere brennermunningen. En særskilt viktig raktor ved denne tilbake tining av forbrenningssonen er luftgjennom-stromningen gjennom innsnevringen 34 omkring legemet 24, idet denne stromning ved hjelp av ejektorvirkning bevirker et undertrykk foran legemet 24 rundt brenselmunnstykket 35. Det må dessuten bemerkes at det inne i de to nå sammenfallende skåler 20 og 22 samtidig oppstår en resirkulasjon av hete rokgasser rettet mot brenselåpningen. Disse hete forbrenningsgasser bidrar naturligvis på samme måte som angitt ovenfor til intensivert forbrenning i forbrenningssonen. Det har i forbindelse med oppfinnelsen vist seg at vinkelen-med radialplanet for den tvangsrettede luftstrom a rapid combustion in accordance with fig. 3. However, this combustion can be further improved to a significant extent if an intensified recirculation of hot exhaust gases and not yet combusted fuel-air mixture can be created. In fig. 4 illustrates a method for achieving such recirculation by means of swirling movements in the atmosphere around the combustion zone. As can be seen from the figure, the forcibly directed air which flows out through the annular gap 37 in the direction of the arrows 36 by ejector action will set the nearest air in motion in vortices which are denoted by 38 and which will lie annularly around the flange 30. This vortex movement in turn induces together with the gas movement in the combustion zone a very intensive vortex movement which is indicated by the arrow 3 9, whereby hot rock gases will be recirculated to the beginning of the combustion zone. In this way, the recycled hot flue gases will further raise the temperature in the combustion zone, so that the combustion becomes extremely intensive and thus also concentrated to a relatively narrow area around the burner axis, while at the same time the combustion zone is brought "closer to the burner mouth. A particularly important reactor in this re-thaw of the combustion zone is air through - the flow through the constriction 34 around the body 24, as this flow by means of ejector action causes a negative pressure in front of the body 24 around the fuel nozzle 35. It must also be noted that inside the two now coincident bowls 20 and 22 at the same time a recirculation of hot exhaust gases occurs directed towards the fuel opening. These hot combustion gases naturally contribute in the same way as stated above to intensified combustion in the combustion zone. It has been shown in connection with the invention that the angle with the radial plane of the forced air flow

fra spalten mellom flensene 30 og 31 er kritisk eller i det minste bor holdes innenfor visse hensiktsmessige vinkelområder, from the gap between the flanges 30 and 31 is critical or at least must be kept within certain appropriate angular ranges,

for at rimelige forbrenningsresultater skal kunne oppnås. I den skjematiske skisse i fig. 5 er de to ror 28 og 2 9 vist med sine flenser 31 og 30 rettet i en negativ vinkel på 20° med radialplanet som representeres av linjen 40. Denne vinkel på -20° anvendes i det eksempel som er angitt i fig. 4. Eksperimenter har imidlertid vist at det er mulig å tvangsrette gass-stromningen i en vinkel mellom 10° og -60° i forhold til nevnte plan, slik som det vil fremgå av skissen i fig. 5. Det spesielt hensiktsmessige vinkelområde er herunder 5° til -30° i forhold til radialplanet og utover fra aksen i henhold til oppfinnelsen. so that reasonable combustion results can be achieved. In the schematic sketch in fig. 5, the two rudders 28 and 29 are shown with their flanges 31 and 30 directed at a negative angle of 20° with the radial plane represented by the line 40. This angle of -20° is used in the example shown in fig. 4. Experiments have, however, shown that it is possible to forcibly direct the gas flow at an angle between 10° and -60° in relation to the said plane, as will be seen from the sketch in fig. 5. The particularly appropriate angle range is 5° to -30° in relation to the radial plane and outwards from the axis according to the invention.

Det kan være fordelaktig å samtidig tvangsrette gass-stromningen It can be advantageous to forcefully direct the gas flow at the same time

i en vinkel mot radien i nevnte radialplan, og som et eksempel på dette henvises til den utskårne perspektivskisse av en brenner i fig. 6. Pilene 41 som anskueliggjor den tvangsrettede gass-strom, er således rettet i en vinkel med radien i nevnte radialplan. En sådan tvangsrettet. bevegelse kan f.eks. oppnås ved å at an angle to the radius in said radial plane, and as an example of this reference is made to the cut-out perspective sketch of a burner in fig. 6. The arrows 41 which make visible the forcibly directed gas flow are thus directed at an angle with the radius in said radial plane. Such a compulsively directed. movement can e.g. is achieved by

sette den luft som drives frem mellom rorene 28 og 29 i en skrueformet bevegå.se og la luften stromme ut i retning av pilene 41. I overensstemmelse med et annet alternativ kan de indre kanter av flensene 30 og 31 i spalten 37 utformes med lederskinneanordninger, eller spalten kan erstattes med en krans av rettede hull 63, slik som vist i fig. 9, og som tvangsmessig styrer luften i onsket vinkel med radien. I fig. 7 er det skjematisk vist et ytterligere utforelseseksempel av en brenner, hvori det i forbrenningsluftens stromningsvei er innebygd en ejektoranordning, som er beregnet på å senke trykket i området rundt brennerspissen og på utsiden av brensét-luftskålen. I fig. 7 betegner 42 selve brennermunnstykket, som er omgitt av et legeme 43, hvorved det forbi legemets kant 44 set the air driven forward between the rudders 28 and 29 in a helical motion and allow the air to flow out in the direction of the arrows 41. In accordance with another alternative, the inner edges of the flanges 30 and 31 in the gap 37 can be designed with guide rail devices, or the slot can be replaced with a ring of aligned holes 63, as shown in fig. 9, and which forcefully steers the air at the desired angle with the radius. In fig. 7 schematically shows a further embodiment of a burner, in which an ejector device is built into the combustion air flow path, which is designed to lower the pressure in the area around the burner tip and on the outside of the combustion air bowl. In fig. 7 denotes 42 the burner nozzle itself, which is surrounded by a body 43, whereby it passes the edge of the body 44

strommer forbrenningsluft i pilenes 48 retning. Ved enden av roret 47 er det i en krans plassert kombinerte stotte- og avstandsorganer, som holder en ringformet utstromningsdyse generelt betegnet ved 49, i en sådan avstand fra rorets 47 ende at det dannes en ringformet spalt 50 mellom enden av roret 47 og dysen 49. Ved samvirke mellom luftstrommene i innerroret 46 og i spalten mellom dette og ytterroret 47 kommer det til å dannes hvirvler 51 i området flows combustion air in the direction of the arrows 48. At the end of the rudder 47, combined support and spacers are placed in a ring, which hold an annular outflow nozzle generally denoted by 49, at such a distance from the end of the rudder 47 that an annular gap 50 is formed between the end of the rudder 47 and the nozzle 49 By interaction between the air currents in the inner tube 46 and in the gap between this and the outer tube 47, vortices 51 will form in the area

rundt brennerspissen og på utsiden av brenselluftskålen, idet disse hvirvler oppstår som en folge av et undertrykk som dannes utenfor spalten 50 véd ejektorvirkning. Hvirvelene består hovedsakelig av resirkulert rdkgass som rykkes med fra kontakt-sonen mellom hvirvlene 51 og mantelen på skålen av den forbrenningssone som representeres av pilene 52. Slik som det videre vil fremgå av figuren, oppstår også en sentral resirkulasjon inne i forbrenningssonen, hvilket er antydet ved de viste sloyfeformete piler 53. Herved oppnås en resirkulasjon av forbrenningsgasser i retning mot brenselskålens innerste spiss, hvorved en hurtigere oppvarming av brenseltåken oppnås og en derav f oljende raskere forbrenning. i denne figur er det også som et eksempel inntegnet de to spoler X og Y for en vilkårlig valgt elektrisk tenningsanordning for brenslet. around the burner tip and on the outside of the fuel-air bowl, these vortices arising as a result of a negative pressure that forms outside the gap 50 due to ejector action. The vortices mainly consist of recycled RD gas which is moved along from the contact zone between the vortices 51 and the mantle on the bowl of the combustion zone represented by the arrows 52. As will further appear from the figure, a central recirculation also occurs inside the combustion zone, which is indicated by the sloyfe-shaped arrows shown 53. This achieves a recirculation of combustion gases in the direction towards the innermost tip of the fuel bowl, whereby a faster heating of the fuel mist is achieved and a consequent faster combustion. in this figure, the two coils X and Y are also drawn as an example for an arbitrarily chosen electric ignition device for the fuel.

Fig. 8 viser den ene halvdel av en ytterligere modifisert brennerkonstruksjon i henhold til oppfinnelsen, og hvori det sentrale legeme 43 som er vist i fig. 7 gjenfinnes. Ved denne modifiserte konstruksjon slutter et indre ror 54 i en viss avstand bak kanten 44 på legemet 43. Et ytre ror 55 med en ring- eller kransformetyejektor 56 omgir roret 54 med en mellomliggende ringformet spalt 57 og slutter i en viss avstand fremfor legemets 43 endeflate. Mellom legemet 43 og innerroret 54 strommer forbrenningsluft gjennom en innsnevring 58 i pilenes 59 retning forbi enden av roret 54, der luften rykkes radielt utover av den luft som med hdyere impuls strommer ut av spalten 57. Disse to Fig. 8 shows one half of a further modified burner construction according to the invention, and in which the central body 43 shown in Fig. 7 is found. In this modified construction, an inner rudder 54 ends at a certain distance behind the edge 44 of the body 43. An outer rudder 55 with an annular or wreath-shaped ejector 56 surrounds the rudder 54 with an intermediate annular gap 57 and ends at a certain distance in front of the end surface of the body 43 . Between the body 43 and the inner tube 54, combustion air flows through a constriction 58 in the direction of the arrows 59 past the end of the tube 54, where the air is moved radially outwards by the air which with a higher impulse flows out of the slot 57. These two

luftstroirimer gir deretter i fellesskap opphov til en ejektorvir>ning ved passasje av ejektoren 56, slik at en resirkulasjonshvirvel, som er antydet ved pilen 60, opprettes i likhet med hvirvelen 51 i fig. 7 og med samme virkning. Den forbrenningsluft som strommer ut gjennom innsnevringen 58 i pilens 59 retning og avboyés radialt utover, bevirker et undertrykk foran legemets 43 endeflate og rundt dets kant 44. Dette undertrykk bidrar til at brenselfilmen 61 trekkes utover og avboyes bakover, hvorved den overraskende effektivt splittes i eh ytterst fin tåke som trekkes bakenfor kanten 44 og der blandes med forbrenningsluften. Forbrenningssonen kommer da i beste fall til å få en profil som representeres av den stiplete linje 62. air jets then jointly give rise to an ejector vortex upon passage of the ejector 56, so that a recirculation vortex, which is indicated by the arrow 60, is created similar to the vortex 51 in fig. 7 and with the same effect. The combustion air that flows out through the constriction 58 in the direction of the arrow 59 and is deflected radially outwards, causes a negative pressure in front of the end surface of the body 43 and around its edge 44. This negative pressure contributes to the fuel film 61 being drawn outwards and deflected backwards, whereby it is surprisingly effectively split into eh extremely fine mist that is drawn behind the edge 44 and there mixes with the combustion air. The combustion zone will then at best have a profile represented by the dashed line 62.

I fig. 10 er det vist et ytterligere modifisert utforelseseksempel av oppfinnelsen, og som er forsynt med flere spalter for tvangsrettede luftstrommer som danner forskjellige vinkler med radialplanet. I figuren betegner 64 et sentralt ror, i hvis ende det er innskutt et brenselmunnstykke 65. Koaksialt med roret 64 er det videre anordnet to ror 66 og 67, således at det mellom disse ror fremkommer stromningspassasjer 68 og 69. Roret 64 er omkring munnstykket 65 forsynt med lederflater 70, som sammen med lederflater 71 på roret 66 retter luftstrommen i en retning som bestemmes av spaltemunningen. Roret 66 er dessuten utstyrt med lederflater 72 som sammen ned lederflatene 73 på roret 67 retter luftstrommen i en annen retning enn den forstnevnte. In fig. 10 shows a further modified embodiment of the invention, which is provided with several slits for forced air currents which form different angles with the radial plane. In the figure, 64 denotes a central rudder, at the end of which a fuel nozzle 65 is inserted. Two rudders 66 and 67 are further arranged coaxially with the rudder 64, so that flow passages 68 and 69 appear between these rudders. The rudder 64 is around the nozzle 65 provided with guide surfaces 70, which together with guide surfaces 71 on the rudder 66 direct the air flow in a direction determined by the slit mouth. The rudder 66 is also equipped with guide surfaces 72 which, together with the guide surfaces 73 on the rudder 67, direct the airflow in a different direction than the former.

Skjont det i dette eksempel bare er vist anordninger for retting Although in this example only devices for rectification are shown

av luftstrømmene i to forskjellige retninger, ligger det innenfor oppfinnelsens ramme å anordne flere utstromningspassasjer med innbyrdes samme eller avvikende utstromningsretninger. of the air flows in two different directions, it is within the scope of the invention to arrange several outflow passages with the same or different outflow directions.

Claims

1. Method for burning fuel that is sprayed to form a largely cone-shaped fuel flame where combustion air is fed to the combustion zone through a largely annular flow area that is coaxial with the fuel injection site, characterized in that the combustion air is guided past the fuel injection site at such a reassuring radial distance from it that an immediate mixing of the sprayed fuel and the combustion air is avoided, and that the combustion air is directed away from the axis of the fuel cone so that this air largely forms a cone- or bowl-shaped envelope which is concentric with the fuel cone, as the pressure created in and around the air jacket is used partly to change the cone angle of the fuel cone to produce intimate contact and mixing with the air jacket and partly to give the combustion zone the shape of a coaxial bowl with the desired depth and radial extent as well as to maintain this form during the relevant combustion process.

2. Method as stated in claim l) characterized in that the pressure state at the air jacket is affected by continuous extraction of atmosphere, e.g. using a suction fan.

3. Method as stated in claim 1, characterized in that the pressure state at the air jacket is affected by keeping the atmosphere at the air jacket largely in toroidal vortex motion around the axis.

4. Method as stated in claim 3, characterized in that the atmosphere is influenced to produce the vortex movement by means of a forcibly driven, directional air current.

5. Method as specified in claims 2-4, characterized in that the pressure state is maintained by combined suction and forcibly driven directional airflow.

6. Method as stated in claim 4 or 5, characterized in that the air stream is directed at an angle between 10° and -60°, suitably between 5° and -30°, preferably approx. -20° in relation to the radial plane of the axis and away from it.

7. Method as stated in claim 6, characterized in that the air stream is also directed tangentially in the radial plane (fig. 6).

8. Method as specified in claims 1-7, characterized in that the combustion zone is kept offset behind the fuel injection location by maintaining a negative pressure behind this location.

9. Burner for developing the method as stated in claims 1 - 8 and surrounding a burner nozzle provided with a fuel opening from which fuel is sprayed out in a largely cone-shaped fuel flame, as well as an annular air flow gap arranged around the nozzle and through which combustion air is supplied to the combustion zone, characterized in that the air flow gap past the burner nozzle is at such a reassuring radial distance from the fuel opening that during operation an immediate mixing of the sprayed fuel and the combustion air is avoided, as well as that the burner construction is arranged in such a way that it directs the combustion air away from the axis of the fuel cone, forming a mostly cone- or bowl-shaped jacket, and so that pressure occurs in and around the air jacket which partly changes the cone angle of the fuel cone to achieve intimate contact and mixing with the air jacket and partly gives the combustion zone the shape of a coaxial bowl with the desired depth and radial out expansion and maintains this shape during the relevant combustion process.

10. Burner as specified in claim 9, characterized in that the limiting surfaces of the airflow gap, such as e.g. walls, edges and the like are designed to direct the flow of combustion air away from the axis of the fuel cone.

11. Burner as specified in claim 9, characterized in that an annular evacuation device is arranged around the axis of the burner nozzle which is connected to a negative pressure source, e.g. a suction fan.

12. Burner as specified in claim 9, characterized in that the air flow gap opens out in a direction away from the axis of the burner nozzle.

13. Burner as specified in claim 9, characterized in that the lift flow gap is divided into several flow channels, at least some of which open in a direction away from the axis of the burner nozzle.

14. Burner as stated in claim 12 or 13, characterized in that the flow gap opens out in a direction that forms an angle of between +10° and -60°, suitably between +5° and -30°, preferably approx. -20° with the radial plane for said axis.

15. Burner as specified in claim 14, characterized in that the flow gap is arranged so that it directs the gas flow tangentially in the radial plane.