EP0378517A2 - Brenner zur Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen und/oder flüssigen Brennstoffen in gasförmigem Zustand - Google Patents

Brenner zur Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen und/oder flüssigen Brennstoffen in gasförmigem Zustand Download PDF

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EP0378517A2
EP0378517A2 EP90810023A EP90810023A EP0378517A2 EP 0378517 A2 EP0378517 A2 EP 0378517A2 EP 90810023 A EP90810023 A EP 90810023A EP 90810023 A EP90810023 A EP 90810023A EP 0378517 A2 EP0378517 A2 EP 0378517A2
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EP
European Patent Office
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mixing head
burner according
gas
burner
mixing
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EP90810023A
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English (en)
French (fr)
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EP0378517B1 (de
EP0378517A3 (de
Inventor
Jörg Füllemann
Heinz Boxler
Heinrich Boner
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Fuellemann Patent AG
Original Assignee
Fuellemann Patent AG
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Publication date
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Publication of EP0378517A3 publication Critical patent/EP0378517A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details
    • F23D11/40—Mixing tubes; Burner heads
    • F23D11/402—Mixing chambers downstream of the nozzle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/34—Burners specially adapted for use with means for pressurising the gaseous fuel or the combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes

Definitions

  • the invention relates to a burner for the combustion of gaseous fuels and / or liquid fuels in the gaseous state, with a mixing head which has an inlet at the back and an outlet at the front, a flame tube surrounding the mixing head at a distance, the space between the mixing head and the flame tube serves as a recirculation channel for hot fuel gases for the inlet of the mixing head, an orifice arranged at the inlet of the mixing head with at least one passage for the air supply and means for fuel supply.
  • a burner of this type is described for example in EP-A-0 175 875. This burner is suitable either for operation with gas or for operation with oil.
  • the gas is blown through the nozzle into the mixing tube or the oil is injected into the mixing tube, into which the air required for combustion is also blown.
  • a flame then forms at the front end of the mixing tube.
  • a part of the hot combustion gases is then recirculated to the inlet of the mixing tube due to the injector effect of the combustion air introduced and mixed there with the gas / air or the oil mist / air mixture.
  • the disadvantage here is that the mixture emerging from the mixing tube in the axial direction at high speed forms an elongated flame. There is therefore a relatively large flame zone with high temperatures, which favors the formation of nitrogen oxides.
  • Another disadvantage is the noisy start-up shock when the gas mixture is ignited.
  • the burner should generate little nitrogen oxides.
  • this is achieved in that a deflection part for deflecting the air / fuel mixture is arranged in the radial or tangential direction away from the mixing tube at the outlet of the mixing head.
  • a gas supply pipe is advantageously provided as the means for supplying fuel, which extends through the passage in the diaphragm into the mixing head and has at least one gas outlet opening in the region of the inlet of the mixing head.
  • the gas supply pipe expediently has a plurality of radial gas outlet openings. The radial outflow of the gas inside the mixing head ensures thorough mixing with the supplied air. This in turn enables the formation of a quiet, low-noise flame, which ensures optimal combustion.
  • the mixing head advantageously consists of a pipe section which has outlet openings at the front on the periphery and through the deflection part is completed.
  • the pipe section also serves as a carburetor. Thanks to the recirculation of hot gases, the pipe section is heated to a great extent, which practically prevents coking.
  • the high temperature of the pipe section also causes the liquid fuel to evaporate reliably when the burner is switched off, so that at this stage there are no impermissible emissions of unburned hydrocarbons.
  • the mixing head is easily replaceable for service work. In order to facilitate such a replacement, the gas supply pipe can have a fastening pin for receiving the mixing head.
  • wings or fins at the outlet openings of the mixing head, which are formed, for example, by punching from the wall of the pipe section.
  • the exit of the combustible mixture is controlled by these wings, which leads to the formation of a favorable flame shape.
  • the wings are advantageously arranged radially. But it is also possible to arrange the wings at an angle to the radius, so that the flame gets a twist.
  • the wings advantageously protrude inwards. This creates turbulence that leads to a good mixing of air and fuel.
  • the mixing head has a deflecting part with a plurality of fingers arranged on the periphery, for example triangular in cross-section, over which fingers a piece of pipe is slipped, a gap between two fingers each forming an outlet opening.
  • This version is very stable and also ensures a stable flame.
  • the passage for the air supply provided in the panel advantageously has a diameter that is smaller than the inside diameter of the mixing head. This creates a favorable injector effect for the recirculation of hot fuel gases.
  • a particularly favorable embodiment of the invention provides for a gas inlet to be provided in the passage for the air supply.
  • This gas inlet is advantageously ring-shaped. The gas is thus distributed to this air flow over the entire periphery of the air flow.
  • the air pressure in the area of the gas outlet openings of the gas supply pipe is greater with a high air supply than with a low air supply. Due to the increased pressure, the gas outlet from the gas openings of the gas supply pipe is throttled. This changes the relationship between central gas supply and peripheral gas supply in favor of the latter. So more gas flows on the periphery of the air flow. This contributes to high flame stability. The flame is held securely even with high output or with a large excess of air.
  • the ignition electrodes can extend through the passage into the mixing head. The ignition then takes place within the mixing head. This enables the burner to start softly and quietly because the explosion-like start-up shock is so strongly dampened by the mixing head that it is barely audible.
  • FIG. 1 shows the front part of a burner, which is primarily designed as a gas burner, but also as a so-called dual-fuel burner, ie as a burner that can be operated either with gas or oil.
  • the burner has a fan for the air supply in a known manner. However, only the burner head is shown in the sectional drawing.
  • the burner has a mixing head 11 which has an inlet 13 at the rear and at the front, i.e. flame side, has an outlet 15.
  • the flame tube 17 is arranged coaxially at a distance from the mixing head 11 and extends approximately as far forward as the mixing head 17.
  • the annular space 19 between the mixing head 11 and the flame tube 17 serves as a recirculation channel for hot fuel gases.
  • a gas supply pipe 21 extends coaxially to the mixing head 11 into the mixing space 23.
  • the gas supply pipe 21 has at least one gas outlet opening 25 in the area of the inlet 13. In the exemplary embodiment shown, a plurality of radially arranged gas outlet openings 25 are provided, which are arranged in several rows distributed over the circumference of the gas supply pipe 21.
  • the gas supply pipe 21 also serves to fasten the mixing head 11.
  • a fastening pin 31 is provided at the end of the gas supply pipe 21, which fits into a bore 33.
  • the mixing head 11 is detachably fastened with the screw 35.
  • the mixing head 11 of FIG. 1 consists of a pipe section 12 and a deflection part 29 which is firmly connected to the mixing head 11 is.
  • the pipe section has outlet openings 37 at the front at the periphery.
  • wings 39 are provided in the outlet openings 37, which are formed, for example, by punching from the wall of the pipe section 12. These wings 39 protrude radially inwards into the mixing space 23. However, it is also possible to arrange the wings 39 at an angle to the respective radius which leads to the root of the wing 39.
  • the mixing head 211 of FIGS. 2 and 3 basically has the same task and function as the mixing head 11 of FIG. 1 and can be installed in its place in the burner of FIG. 1.
  • the mixing head 211 can be manufactured, for example, from two parts 212 and 214, which are then connected to one another, for example, by press fitting or welding or brazing.
  • the part 212 has a plate 229, which serves to deflect the gas mixture and has a plurality of fingers 237 on the periphery, which extend parallel to the axis 238. In the example shown, these fingers 237 have a practically triangular cross section.
  • the part 214 which is formed by a tube piece, is placed over the fingers 237.
  • outlet openings 237 in the front section of the mixing head 211 at the periphery There are therefore outlet openings 237 in the front section of the mixing head 211 at the periphery.
  • a bore 233 is used for the detachable fastening of the mixing head 211 to the fastening pin 31 of the gas supply pipe 21 from FIG. 1, a screw 35 again being able to serve as fastening means.
  • This design of the mixing head is extremely stable and ensures a very uniform mixing of air and gas and a correspondingly uniform flame formation.
  • the reference numeral 41 denotes an aperture which is sealed off from the space 44 by means of the seal 42.
  • the diaphragm 41 has a centrally arranged passage 43, which serves for the air supply.
  • the diameter of this passage 43 is smaller than the inside diameter of the mixing head 11.
  • the diameter of the passage 43 is expediently forty to ninety percent, preferably sixty percent, of the inside diameter of the mixing head 11.
  • the electrodes 45 also extend through the passage 43. These electrodes 45 extend into the mixing space 23. The same applies to a dual-fuel burner for the oil line 47.
  • annular gas outlet 49 at the passage 43.
  • a disk 51 is fastened on the panel 41 in such a way that a cavity 53 is created. This cavity 53 is connected to a further gas line 55.
  • the opening 57 of the disk 51 has practically the same diameter as the opening 43 of the diaphragm 41.
  • a pressure which can be approximately 12 mb, is generated in the space 44 in front of the orifice 41 by the fan (not shown) or in another way.
  • An air flow therefore arises through the passage 43 into the mixing space 23.
  • gas flows out of the annular gas outlet 49 and the outlet openings 25.
  • the gas / air mixture that is created is ignited by the electrodes 45.
  • the ignition takes place practically noiselessly in the mixing chamber 23, whereupon a short flame arises at the end of the mixing head 11.
  • Hot combustion gases are recirculated through space 19 to inlet 13. This recirculation takes place on the basis of the Venturi effect, which is brought about by the air flowing through the passage 43.
  • the deflection part 27 deflects the air / fuel mixture in a radial or tangential direction away from the mixing head 11. It depends on the position of the wings 39 whether the direction of movement is more radial or tangential.
  • the resulting flame is very stable and, thanks to the possible expansion to the outside, has a relatively low flame temperature, so that practically no nitrogen oxides are generated.
  • the start-up push is also low. Furthermore, the flame is held securely even under unfavorable conditions when the burner is adjusted and an inadmissible production of carbon monoxide is prevented.
  • the annular gas outlet 49 can also be used as the only means for supplying fuel without a gas supply pipe 21.
  • the annular gas outlet 49 can be used in combination with a nozzle 21 'for liquid fuel, which, as shown in dashed lines, extends instead of the gas supply pipe 21 to just in front of the orifice 41 in order to add heating oil to the mixing chamber 23 if required spray, which then acts as a carburetor.
  • the carburetor can be attached to the disk 51 with feet 20.
  • the energy required for gasification is supplied by the recirculation of hot fuel gases through the space 19.
  • the heating necessary for the start can take place either by operation with gas or by heating the mixing head 11 with an electric heater.
  • the burner according to the invention is largely independent of the geometry of the combustion chamber of the boiler.
  • the flame shape is hardly influenced by the shape of the boiler. Since the flame expands radially and is short, a relatively short combustion chamber is sufficient. After a short distance from the mixing head 11, the flame rests securely on the flame tube 17 and thus forms a flame curtain which separates the combustion chamber of the boiler from the annular space 19, so that the pressure conditions in the combustion chamber have no noticeable influence on the recirculation.

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Abstract

Ein Gebläse erzeugt im Raum (44) vor der Blende (41) einen Luftdruck und damit einen Luftstrom durch den Durchlass (43) hindurch in den Mischraum (23). Gleichzeitig fliesst Gas aus dem ringförmigen Gasauslass (49) zur Peripherie des Luftstroms und aus den Auslassöffnungen (25) in das Zentrum des Luft­stroms. Nach der praktisch geräuschlosen Zündung durch die Elektroden (45) im Mischraum (23) entsteht am Ende des Misch­kopfes (11) eine kurze und stabile Flamme. Bei relativ star­ker Luftzufuhr drosselt der Luftdruck bei den Gasauslassöff­nungen (25) den zentralen Gasaustritt zu Gunsten des peri­pheren Gasaustritts aus dem Gasauslass (49). Dies trägt zur Stabilität der Flamme bei. Der ringförmige Raum (19) dient der Rezirkulation von heissen Brenngasen zum Einlass (13).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Verbrennung von gas­förmigen Brennstoffen und/oder von flüssigen Brennstoffen in gasförmigem Zustand, mit einem Mischkopf, der hinten einen Einlass und vorn einen Auslass aufweist, einem den Mischkopf in einem Abstand umgebendem Flammrohr, wobei der Zwischenraum zwischen Mischkopf und Flammrohr als Rezirkulationskanal für heisse Brenngase zum Einlass des Mischkopfes dient, einer beim Einlass des Mischkopfes angeordneten Blende mit mindestens ei­nem Durchlass für die Luftzufuhr und Mitteln zur Brennstoffzu­fuhr. Ein Brenner dieser Art wird beispielsweise in der EP-A-­0 175 875 beschrieben. Dieser Brenner eignet sich entweder zum Betrieb mit Gas oder zum Betrieb mit Oel. Durch die Düse wird das Gas in das Mischrohr geblasen oder das Oel in das Misch­rohr gespritzt, in das auch die zur Verbrennung notwendige Luft geblasen wird. Am vorderen Ende des Mischrohrs bildet sich dann eine Flamme aus. Ein Teil der heissen Verbrennungs­gase wird dann wegen der Injektorwirkung der eingeführten Ver­brennungsluft zum Einlass des Mischrohrs rezirkuliert und dort mit dem Gas/Luft- oder dem Oelnebel/Luft-Gemisch ver­mischt. Nachteilig ist dabei, dass das mit grosser Geschwin­digkeit aus dem Mischrohr in axialer Richtung austretende Gemisch eine langgestreckte Flamme bildet. Es besteht daher eine relativ grosse Flammenzone mit hohen Temperaturen, was die Bildung von Stickoxiden begünstigt. Nachteilig ist ferner der geräuschvolle Anfahrstoss bei der Zündung des Gasgemi­sches.
  • Aus Umweltschutzgründen werden heute niedrige NOX-Werte ange­strebt. So sollte bei Volleistung bei einem Restsauerstoff­wert von 3 Prozent höchstens 20 ppm NOX feststellbar sein. Der Anfahrstoss sollte niedrig sein und maximal etwa 0,2 mbar be­tragen. An Gebläsegasbrenner sind aber auch aus Sicherheits­gründen strenge Anforderungen anzulegen. So sollte der Brenner nicht nur über den für den Normalbetrieb vorgesehenen Regelbe­ reich von etwa 1:2,5 sicher funktionieren, sondern auch bei Einstellarbeiten dürfen keine Zustande mit Explosions- oder Vergiftungsgefahr auftreten. So sollte auch bei grossem Luft­überschuss, also wenn die Abgasmessung etwa 8,5 bis 11,5 CO₂ anzeigt, praktisch kein giftiges Kohlenmonoxid gebildet werden (nur etwa 10 bis 50 ppm). Ebenso sollte die Flamme stabil bleiben, auch wenn der Luftüberschuss so gross ist, dass in den Abgasen nur noch etwa 6 Prozent CO₂ gemessen werden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brenner der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der hohen Anforderungen des Umweltschutzes und der Sicherheit entspricht. Insbesondere soll der Brenner wenig Stickoxide erzeugen.
  • Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass beim Auslass des Mischkopfes ein Umlenkteil zur Umlenkung des Luft/Brennstoff-Gemisches in radialer oder tangentialer Richtung weg vom Mischrohr angeordnet ist. Dadurch entsteht eine kurze, stark expandierende Flamme mit einer relativ niedrigen Flammentemperatur. Dank der niedrigen Flammentem­peratur werden nur wenig Stickoxide gebildet, so dass die gemessenen Werte von Schadstoffen weit unter den von den Umweltschutzbehörden festgesetzten zulässigen Maximalwerte zu liegen kommen.
  • Vorteilhaft ist als Mittel zur Brennstoffzufuhr ein Gaszufuhr­rohr vorgesehen, das sich durch den Durchlass in der Blende hindurch in den Mischkopf hinein erstreckt und im Bereich des Einlasses des Mischkopfes mindestens eine Gasauslassöffnung aufweist. Zweckmässigerweise weist aber das Gaszufuhrrohr eine Vielzahl von radialen Gasauslassöffnungen auf. Durch das radiale Ausströmen des Gases innerhalb des Mischkopfes erfolgt eine gute Durchmischung mit der zugeführten Luft. Dies wieder­um ermöglicht die Ausbildung einer ruhigen, geräuscharmen Flamme, welche eine optimale Verbrennung gewährleistet.
  • Vorteilhaft besteht der Mischkopf aus einem Rohrstück, das vorn an der Peripherie Auslassöffnungen aufweist und durch den Umlenkteil abgeschlossen ist. Dies ermöglicht eine ver­haltnismässig billige Fertigung. Im Betrieb mit flüssigem Brennstoff dient das Rohrstück auch als Vergaser. Dank der Rezirkulation heisser Gase wird das Rohrstück stark erhitzt, was die Bildung von Verkokungen praktisch verhindert. Die hohe Temperatur des Rohrstücks bewirkt auch eine sichere Verdampfung des flüssigen Brennstoffes beim Abstellen des Brenners, so dass in diesem Stadium keine unzulässigen Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen entstehen. Der Mischkopf ist bei Servicearbeiten leicht auswechselbar. Um ein solches Auswechseln zu erleichtern, kann das Gaszufuhrrohr einen Befestigungszapfen zur Aufnahme des Mischkopfs aufwei­sen.
  • Es hat sich als zweckmässig erwiesen, bei den Auslassöffnungen des Mischkopfes Flügel oder Lamellen vorzusehen, die bei­spielsweise durch Stanzen aus der Wandung des Rohrstücks ge­formt sind. Durch diese Flügel wird der Austritt des brennba­ren Gemisches gesteuert, was zur Ausbildung einer günstigen Flammenform führt. Vorteilhaft sind die Flügel radial ange­ordnet. Es ist aber auch möglich, die Flügel in einem Winkel zum Radius anzuordnen, so dass die Flamme einen Drall bekommt. Die Flügel ragen vorteilhaft nach innen. Dadurch werden Turbu­lenzen erzeugt, die zu einer guten Vermischung von Luft und Brennstoff führen.
  • Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass der Mischkopf einen Umlenkteil mit einer Vielzahl an der Peripherie ange­ordneten Fingern von beispielsweise dreieckigem Querschnitt aufweist, über welche Finger ein Rohrstück gestülpt ist, wobei jeweils ein Spalt zwischen zwei Fingern eine Auslassöff­nung bildet. Diese Ausführung ist sehr stabil und gewährlei­stet auch eine stabile Flamme.
  • Der in der Blende vorgesehene Durchlass für die Luftzufuhr weist vorteilhaft einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Mischkopfs. Dadurch entsteht eine günstige Injektorwirkung für die Rezirkulation von heissen Brenngasen.
  • Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, beim Durchlass für die Luftzufuhr einen Gaseinlass vor­zusehen. Dies ermöglicht eine hohe Flammenstabilität über einen grossen Leistungsregelbereich. Dieser Gaseinlass ist vorteilhaft ringförmig. Das Gas wird somit über die ganze Peripherie des Luftstroms verteilt diesem Luftstrom zugeführt. Es ist zu beachten, dass der Luftdruck im Bereich der Gasaus­lassöffnungen des Gaszufuhrrohrs bei hoher Luftzufuhr grösser ist als bei niedriger Luftzufuhr. Durch den erhöhten Druck wird der Gasaustritt aus den Gasöffnungen des Gaszufuhrrohrs gedrosselt. Dadurch wird das Verhältnis zwischen zentraler Gaszufuhr und peripherer Gaszufuhr zu Gunsten der letzteren geändert. Es fliesst also mehr Gas an der Peripherie des Luft­stroms. Dies trägt zu einer hohen Flammenstabilität bei. Die Flamme wird auch bei grosser Leistung oder bei grossem Luft­überschuss sicher gehalten.
  • Die Zündelektroden können sich durch den Durchlass hindurch in den Mischkopf erstrecken. Die Zündung erfolgt dann inner­halb des Mischkopfes. Dies ermöglicht einen weichen geräusch­armen Start des Brenners, weil der explosionsartige Startstoss durch den Mischkopf so stark gedämpft wird, dass er kaum hörbar ist.
  • Dank der Umlenkung der Flamme nach aussen ist es möglich, das Flammrohr kurz zu halten. Es braucht sich nur etwa bis zum Ende des Mischkopfs zu erstrecken. Dies hat den Vorteil, dass der Expansion der Flamme keine Hindernisse im Wege stehen und dadurch die Bildung von Stickoxiden auf ein Minimum beschränkt wird.
  • Es ist möglich, zusätzlich oder anstelle der Mittel für die Zufuhr von gasförmigem Brennstoff auch Mittel zur Zufuhr von flüssigem Brennstoff vorzusehen, wobei der hintere Teil des Mischkopfs als Verdampfer dient.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Brenners wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1 einen Schnitt durch den vorderen Teil eines Ausfüh­rungsbeispiels eines Brenners,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Mischkopfes zur Verwendung bei einem Brenner wie in Fig. 1, und
    • Fig. 3 eine Ansicht von links des Mischkopfes von Fig. 2.
  • Die Schnittzeichnung von Fig. 1 zeigt den vorderen Teil eines Brenners, der in erster Linie als Gasbrenner konzipiert ist, aber auch als sogenannter Zweistoffbrenner, also als Brenner, der wahlweise mit Gas oder Oel betrieben wird, gebaut werden kann. Der Brenner weist in bekannter Art ein Gebläse für die Luftzufuhr auf. In der Schnittzeichnung ist jedoch nur der Brennerkopf dargestellt.
  • Der Brenner besitzt einen Mischkopf 11, welcher hinten einen Einlass 13 und vorn, d.h. flammenseitig, einen Auslass 15 be­sitzt. Koaxial ist in einem Abstand zum Mischkopf 11 das Flammrohr 17 angeordnet, das sich ungefähr gleich weit nach vorn erstreckt wie der Mischkopf 17. Der ringförmige Zwischen­raum 19 zwischen dem Mischkopf 11 und dem Flammrohr 17 dient als Rezirkulationskanal für heisse Brenngase. Ein Gaszufuhr­rohr 21 erstreckt sich koaxial zum Mischkopf 11 in den Misch­raum 23. Das Gaszufuhrrohr 21 weist im Bereich des Einlasses 13 mindestens eine Gasauslassöffnung 25 auf. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von radial angeordneten Gasauslassöffnungen 25 vorgesehen, die in mehreren Reihen über den Umfang des Gaszufuhrrohrs 21 verteilt angeordnet sind. Das Gaszufuhrrohr 21 dient auch der Befestigung des Mischkopfs 11. Zu diesem Zweck ist am Ende des Gaszufuhrrohrs 21 ein Befestigungszapfen 31 vorgesehen, der in eine Bohrung 33 passt. Die lösbare Befestigung des Mischkopfs 11 erfolgt mit der Schraube 35.
  • Der Mischkopf 11 von Fig. 1 besteht aus einem Rohrstück 12 und einem Umlenkteil 29, der mit dem Mischkopf 11 fest verbunden ist. Das Rohrstück weist vorn an der Peripherie Auslassöff­nungen 37 auf. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind bei den Auslassöffnungen 37 Flügel 39 vorgesehen, die beispielsweise durch Stanzen aus der Wandung des Rohrstücks 12 geformt sind. Diese Flügel 39 ragen radial nach innen in den Mischraum 23. Es ist aber auch möglich, die Flügel 39 in einem Winkel zum jeweiligen Radius, der zur Wurzel des Flügels 39 führt, an­zuordnen.
  • Der Mischkopf 211 von Fig. 2 und 3 besitzt grundsätzlich die gleiche Aufgabe und Funktion wie der Mischkopf 11 von Fig. 1 und kann an dessen Stelle beim Brenner von Fig. 1 eingebaut werden. Der Mischkopf 211 kann beispielsweise aus zwei Teilen 212 und 214 gefertigt werden, die dann beispielsweise durch Pressitz oder Schweissen oder Hartlöten miteinander verbunden werden. Das Teil 212 weist eine Platte 229 auf, die der Umlen­kung des Gasgemisches dient und an der Peripherie eine Viel­zahl von Fingern 237 aufweist, die sich parallel zur Achse 238 erstrecken. Diese Finger 237 haben beim gezeigten Beispiel einen praktisch dreieckigen Querschnitt. Ueber die Finger 237 ist das Teil 214 gestülpt, der durch ein Rohrstück gebildet ist. Es sind daher im vorderen Abschnitt des Mischkopfs 211 an der Peripherie Auslassöffnungen 237 vorhanden. Eine Bohrung 233 dient der lösbaren Befestigung des Mischkopfes 211 am Be­festigungszapfen 31 des Gaszufuhrrohrs 21 von Fig. 1, wobei wiederum eine Schraube 35 als Befestigungsmittel dienen kann. Diese Ausbildung des Mischkopfes ist äusserst stabil und ge­währleistet eine sehr gleichmässige Durchmischung von Luft und Gas und eine entsprechend gleichmässige Flammenbildung.
  • Mit der Bezugsziffer 41 ist eine Blende bezeichnet, die mittels der Dichtung 42 gegen den Raum 44 abgedichtet ist. Die Blende 41 weist einen zentral angeordneten Durchlass 43 auf, welcher der Luftzufuhr dient. Der Durchmesser dieses Durchlas­ses 43 ist kleiner als der Innendurchmesser des Mischkopfs 11. Zweckmässigerweise beträgt der Durchmesser des Durchlasses 43 vierzig bis neunzig Prozent, vorzugsweise sechzig Prozent, des Innendurchmessers des Mischkopfs 11. Durch den Durchlass 43 erstrecken sich auch die Elektroden 45. Diese Elektroden 45 reichen in den Mischraum 23 hinein. Entsprechendes gilt auch bei einem Zweistoffbrenner für die Oelleitung 47.
  • Es ist möglich, beim Durchlass 43 einen ringförmigen Gas­auslass 49 vorzusehen. Zu diesem Zweck ist beim dargestell­ten Ausführungsbeispiel auf der Blende 41 eine Scheibe 51 derart befestigt, dass ein Hohlraum 53 entsteht. Dieser Hohlraum 53 ist mit einer weiteren Gasleitung 55 verbun­den. Die Oeffnung 57 der Scheibe 51 weist praktisch den gleichen Durchmesser auf wie die Oeffnung 43 der Blende 41.
  • Im Betrieb des Brenners wird durch das nicht gezeigte Gebläse oder auf andere Weise im Raum 44 vor der Blende 41 ein Druck erzeugt, der etwa 12 mb betragen kann. Es entsteht daher ein Luftstrom durch den Durchlass 43 hindurch in den Mischraum 23. Gleichzeitig fliesst Gas aus dem ringförmigen Gasauslass 49 und den Auslassöffnungen 25. Das dabei entstehende Gas/Luft-­Gemisch wird durch die Elektroden 45 gezündet. Die Zündung erfolgt praktisch geräuschlos im Mischraum 23, worauf am Ende des Mischkopfs 11 eine kurze Flamme entsteht. Dabei werden heisse Verbrennungsgase durch den Raum 19 zum Einlass 13 re­zirkuliert. Diese Rezirkulation erfolgt auf Grund des Venturi-­Effekts, welcher durch die durch den Durchlass 43 fliessende Luft bewirkt wird.
  • Es ist zu beachten, dass durch das Umlenkteil 27 eine Umlen­kung des Luft/Brennstoff-Gemisches in radialer oder tangen­tialer Richtung weg vom Mischkopf 11 erfolgt. Dabei hängt es von der Stellung der Flügel 39 ab, ob die Bewegungsrichtung mehr radial oder tangential ist.
  • Die so entstehende Flamme ist sehr stabil und weist dank der möglichen Expansion nach aussen eine relativ geringe Flammen­temperatur auf, so dass praktisch keine Stickoxide erzeugt werden. Wie bereits einleitend erwähnt wurde, ist auch der Anfahrtstoss gering. Ferner wird die Flamme auch bei ungün­stigen Bedingungen beim Einregulieren des Brenners sicher ge­halten und eine unzulässige Produktion von Kohlenmonoxid verhindert.
  • Es sind verschiedene weitere Ausführungsformen der Erfindung möglich. So kann der ringförmige Gasauslass 49 auch ohne Gas­zufuhrrohr 21 als einziges Mittel zur Brennstoffzufuhr zur Anwendung gelangen. Für einen Zweistoffbrenner kann der ring­förmige Gasauslass 49 in Kombination mit einer Düse 21′ für flüssigen Brennstoff zur Anwendung gelangen, die sich, wie gestrichelt eingezeichnet, anstelle des Gaszufuhrrohrs 21 bis knapp vor die Blende 41 erstreckt, um bei Bedarf Heizöl in den Mischraum 23 zu sprühen, der dann als Vergaser wirkt. Der Ver­gaser kann in diesem Fall mit Füssen 20 an der Scheibe 51 befestigt sein. Die zur Vergasung notwendige Energie wird dabei durch die Rezirkulation heisser Brenngase durch den Zwischenraum 19 geliefert. Die für den Start notwendige Auf­heizung kann entweder durch Betrieb mit Gas oder durch eine Aufheizung des Mischkopfes 11 mit einer elektrischen Heizung erfolgen.
  • Abschliessend sei noch auf den wichtigen Vorteil hingewiesen, dass der erfindungsgemässe Brenner in seiner Arbeitsweise weitgehend von der Geometrie des Brennraums des Kessels unab­hängig ist. Mit anderen Worten, die Ausbildung der Flamme wird durch die Formgebung des Kessels kaum beeinflusst. Da die Flamme stark radial expandiert und kurz ist, genügt ein relativ kurzer Brennraum. Die Flamme liegt nach kurzem Weg vom Mischkopf 11 am Flammrohr 17 sicher an und bildet so einen Flammenvorhang, der den Brennraum des Kessels vom ringförmigen Zwischenraum 19 trennt, so dass die Druckverhältnisse im Brennraum keinen spürbaren Einfluss auf die Rezirkulation haben.

Claims (15)

1. Brenner zur Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen und/oder von flüssigen Brennstoffen in gasförmigem Zustand, mit einem der Erzeugung einer Luft/Brennstoff-­Gemisches dienendem Mischkopf (11), der hinten einen Einlass (13) und vorn einen Auslass (15) aufweist, einem den Mischkopf (11) in einem Abstand umgebendem Flammrohr (17), wobei der Zwischenraum (19) zwischen dem Mischkopf (11) und dem Flammrohr (17) als Rezirku­lationskanal für heisse Brenngase zum Einlass (13) des Mischkopfes (11) dient, einer beim Einlass (13) des Mischkopfes (11) angeordneten Blende (41) mit mindestens einem Durchlass (43) für die Luftzufuhr und die Mittel (21) zur Gaszufuhr, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auslass (15) des Mischkopfes (11) ein Umlenkteil (29) zur Umlenkung des Luft/Brennstoff-Gemisches in radialer oder tangentialer Richtung weg vom Mischrohr (11) ange­ordnet ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Brennstoffzufuhr ein Gaszufuhrrohr (21) vorge­sehen ist, das sich durch den Durchlass (43) in der Blen­de (41) hindurch in den Mischkopf (11) hinein erstreckt und im Bereich des Einlasses (13) des Mischkopfes (11) mindestens eine Gasauslassöffnung (25) aufweist.
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaszufuhrrohr (21) eine Vielzahl von radialen Gasauslass­öffnungen (25) aufweist.
4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Mischkopf (11) aus einem Rohrstück (12) besteht, das vorn an der Peripherie Auslassöffnungen (15) aufweist und durch das Umlenkteil (29) abgeschlossen ist.
5. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekenn­zeichnet, dass das Gaszufuhrrohr (21) einen Befestigungs­zapfen (31) zur Aufnahme des Mischkopfs (11) aufweist.
6. Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, dass bei den Auslassöffnungen (15) des Misch­kopfes (11) Flügel (39) vorgesehen sind, die beispiels­weise durch Stanzen aus der Wandung des Rohrstücks ge­formt sind.
7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (39) radial angeordnet sind.
8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (39) in einem Winkel zum Radius angeordnet sind.
9. Brenner nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Flügel (39) nach innen ragen.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Mischkopf (211) einen Umlenkteil (212) mit einer Vielzahl an der Peripherie angeordneten Fingern (239) von beispielsweise dreieckigem Querschnitt auf­weist, über welche Finger (239) ein Rohrstück (214) ge­stülpt ist, wobei jeweils ein Spalt (237) zwischen zwei Fingern (239) eine Auslassöffnung bildet.
11. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch ge­kennzeichnet, dass der in der Blende (41) vorgesehene Durchlass (43) für die Luftzufuhr einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Mischkopfs.
12. Brenner nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge­kennzeichnet dass beim Durchlass (43) für die Luftzu­fuhr ein beispielsweise ringförmiger Gasauslass (49) vorgesehen ist.
13. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­kennzeichnet, dass sich Zündelektroden (45) durch den Durchlass (43) hindurch in den Mischkopf (11) erstrecken.
14. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­kennzeichnet, dass sich das Flammrohr (17) etwa bis zum Ende des Mischkopfes (11) erstreckt.
15. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeich­net, dass eine Düse (21′) für flüssige Brennstoffe an Stelle eines Gaszufuhrrohrs (21) vorgesehen ist.
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