Mischsystem für modulierenden Brenner und Drallkörper für Mischsystem

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Mischsystem (1) für einen modulierenden Brenner (2), ferner einen Drallkörper für das Mischsystem. Das Mischsystem (1) umfasst ein Druckzerstäubersystem (3) zur Zerstäubung von flüssigem Brennstoff mittels Druckluft in einer Zuführrichtung (z) in einen Verbrennungsraum (V) hinein. Das Druckzerstäubersystem (3) weist eine Brennstoffdüse (4) mit endseitigem Brennstoffausgangsbereich (5) zur Einspritzung des Brennstoffes in den Verbrennungsraum (V) hinein und eine Druckluftzuleitung mit endseitigem Luftausgangsbereich (7) zur Zuführung der Druckluft und Zerstäubung des Brennstoffes mit Einspritzung desselben in den Verbrennungsraum (V) hinein auf. Der Luftausgangsbereich (7) umfasst bezüglich der Zuführrichtung (z) radial außen zur Brennstoffdüse (4) Luftleitkanäle (12) mit Drallseitenflächen (11). Die Luftleitkanäle (12) werden radial innen von einem Aufnahmeraum (15) für die Brennstoffdüse (4) begrenzt werden, dessen radiale Außenkontur zur formschlüssigen Aufnahme zumindest des endseitigen Brennstoffausgangsbereiches (5) der Brennstoffdüse (4) ausgelegt ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Mischsystem für einen modulierenden Brenner für insbesondere flüssige Brennstoffe mit einem Druckzerstäubersystem zur Zerstäubung des flüssigen Brennstoffs mittels Druckluft in einer Zuführrichtung in einen Verbrennungsraum hinein, wobei das Druckzerstäubersystem eine Brennstoffdüse mit endseitigem Brennstoffausgangsbereich zur Einspritzung des Brennstoffes in den Verbrennungsraum hinein und eine Druckluftzuleitung mit endseitigem Luftausgangsbereich zur Zuführung der Druckluft und Zerstäubung des Brennstoffes mit Einspritzung desselben in den Verbrennungsraum hinein aufweist und wobei der Luftausgangsbereich zur Verdrallung der Druckluft bezüglich der Zuführrichtung radial außen zur Brennstoffdüse Luftleitkanäle aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen Drallkörper für das Mischsystem.

[0002] Derartige Mischsysteme dienen dazu, eine möglichst stöchiometrische Verbrennung des Brennstoffes zu erzielen und abgasseitig die Anteile an Kohlenmonoxyden und Stickoxiden zu minimieren. Bei einem modulierenden Brenner kann die Brennerleistung variiert werden. Ein wesentlicher Faktor neben der Einspritzung des Brennstoffes ist die Druckluftzufuhr. Wichtig für einen Energie sparenden Umgang des Brennstoffes ist, dass die Brennerleistung bei Bedarf auf geringe Werte zurückgefahren werden kann. Hierbei tritt jedoch eine untere Brennerleistung auf, unterhalb der die Verbrennung instabil werden kann. Der Luftausgangsbereich kann bezüglich der Zuführrichtung radial außen zu dem Brennstoffausgangsbereich angeordnet sein.

[0003] Ein gattungsgemäßes Mischsystem wird in der DE 41 34 651 A1 offenbart.

[0004] Ein anderes Mischsystem mit zueinander koaxialem Luftausgangsbereich und Brennstoffausgangsbereich wird in der DE 10 2009 013 187 A1 offenbart, wobei die Luftzufuhr und damit ein Luftüberschuss zur Optimierung der Verbrennung mittels eines nadelförmigen Begrenzungselements einstellbar sind.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist, ein gattungsgemäßes Mischsystem bereitzustellen, das einfacher aufgebaut ist und mittels dessen die Verbrennung des Brennstoffes verbessert werden kann.

[0006] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben. Die gestellte Aufgabe wird bereits dadurch gelöst, dass die Luftleitkanäle radial innen von einem Aufnahmeraum für die Brennstoffdüse begrenzt werden, dessen radiale Außenkontur zur formschlüssigen Aufnahme zumindest des endseitigen Brennstoffausgangsbereiches der Brennstoffdüse ausgelegt ist.

[0007] Damit wird eine baulich vereinfachte Bauform vorgeschlagen, gemäß der üblichen zusätzlichen Begrenzungen der Luftleitkanäle, wie beispielsweise bei der DE 41 34 651 A1 mittels eines zusätzlichen Hohlzylinders mit Halteelementen zur Beabstandung und Halterung der Brennstoffdüse, eingespart werden. Damit wird zudem eine kompaktere Bauform des Mischsystems ermöglicht. Ferner, wie unten dargelegt, kann im Verschleißfalle unaufwendig die Brennstoffdüse ausgetauscht werden. Da die Brennstoffdüse in Einbaulage unmittelbar an die Luftleitkanäle angrenzt, kann die verdrallte Luft zur Zerstäubung des aus der Brennstoffdüse austretenden Brennstoffstrahles unmittelbar in denselben unter Druck eingeblasen werden, wodurch die Zerstäubung verbessert werden kann. Dank der unmittelbaren Nachbarschaft von Brennstoffdüse und Luftleitkanäle kann die verdrallte oder verwirbelte Luft unmittelbar und damit mit unabgeschwächter Verwirbelungsenergie in den von der Brennstoffdüse abgegebenen Brennstoffstrom eintreten. Damit kann eine Aerosolbildung des Brennstoffes in der Luft verbessert werden. Die Aerosolbildung kann in einem Mischraum in dem Brennraum erfolgen. Der Mischraum kann dem Brennraum vorgelagert sein. Vorzugsweise erfolgt das Einblasen der verdrallten Luft in den Brennstoffstrahl zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Mittelsachse der Brennstoffdüse.

[0008] In einer bevorzugten Ausführungsform des Mischsysteme ist der Aufnahmeraum gemäß einer Außenkontur eines Brennstoffausgangsbereiches der Brennstoffdüse ausgebildet. Damit kann die Brennstoffdüse mit endseitigem Brennstoffausgangsbereich in den Aufnahmeraum radial innen aufgenommen werden. Der Aufnahmeraum kann vorzugsweise zumindest in etwa passgenau einer Außenkontur der Brennstoffdüse ausgebildet sein. Vorteilhaft kann hierbei der Brennstoffausgangsbereich dichtend an den Innenrippen anliegen. Die Brennstoffdüse kann beispielsweise auf den Innenrippen vorzugsweise formschlüssig festgelegt sein oder axial verschiebbar und in bestimmter axialer Position fixierbar sein.

[0009] Vorzugsweise kann die Verdrallvorrichtung einen Drallkörper mit einem Hohlkörper aufweisen, in dem die Luftleitkanäle innenseitig angeordnet sind. Der Hohlkörper kann die Luftleitkanäle radial außen begrenzen. Mit dem Drallkörper als Teil der Verdrallvorrichtung wird eine weitere Vereinfachung des Aufbaues des Mischsystems vorgeschlagen.

[0010] Bekannterweise kann dank der Verdrallung der Druckluft über deren Führung an Drallseitenflächen der Luftleitkanäle im Brennraum gezielt eine stärkere Verwirbelung und damit eine feine Zerstäubung des Brennstoffes erzielt werden. Unter Drallseitenflächen sind die Seitenflächen in den Luftleitkanäle gemeint, an denen die in den Luftleitkanäle durchgeleitete Luft abgelenkt und in diesem Falle hauptsächlich verdrallt wird. Der Brennstoff kann mit der verdrallten Druckluft zu einem feineren und homogeneren Aerosol zerstäubt werden. Der feiner zerstäubte Brennstoff weist eine vergrößerte Reaktionsoberfläche auf, so dass eine Verbrennung des Brennstoffes gleichmäßiger und vollständiger erfolgen kann. Damit kann eine Verbrennung mit erhöhter Energieeffizienz erfolgen. Es kann eine verbesserte Stabilität des Verbrennungsprozesses erzielt werden.

[0011] Es können dank der Verdrallung der Druckluft Öldruck und/oder Pressung, d.h. ein Staudruck vor dem Mischsystem, reduziert werden, ohne dass die Verbrennung instabil wird. Bei derzeitig üblichen Einspritzdüsen kann bei niedrigen Düsendrücken < 7 bar eine instabile Zerstäubung des Brennstoffes mit ungleichen Sprühbildern und größeren Brennstofftropfen auftreten. Dank der Verdrallung oder Drallgebung der Druckluft kann auch bei niedrigen Düsendrücken eine ausreichende Mischung von Brennstoff und Luft und damit eine verbesserte Verbrennungsstabilität erzielt werden. Es kann der modulierende Brenner auf eine abgesenkte Leistungsuntergrenze, beispielsweise kleiner/gleich 10KW bis kleiner/gleich 5KW, eingestellt werden.

[0012] Als wesentlich für die Verdrallung der Druckluft können Anordnung und Verlauf der Drallseitenflächen sowie der Querschnittsverlauf der Luftleitkanäle angesehen werden. Bevorzugt weisen die Luftleitkanäle jeweils zumindest eine Drallseitenfläche auf, deren Flächennormale zumindest im Wesentlichen in umfänglicher Richtung und axial gegen Zuführrichtung weist. Es kann somit jeweils eine in Zuführungsrichtung hintere Innenseite der Luftleitkanäle die Drallseitenfläche ausbilden. Die Drallseitenflächen können achsensymmetrisch zur Zuführrichtung bzw. zur Mittelachse angeordnet sein. Sie können innenseitig des Hohlkörpers spiralförmig oder schraubenlinienartig zur Mittelachse angeordnet sein. Die Drallseitenflächen können jeweils in einem bestimmten gleichen Winkel zur Mittelachse angeordnet sein. Der Winkel zur Mittelachse kann sich in Zuführrichtung vorzugsweise stetig vergrößern. Damit kann die Ablenkung oder Verdrallung der Druckluft-Zuführrichtung verstärkt werden. In Zuführrichtung hinten können sie einen Austrittswinkel zur Mittelsachse aufweisen. Dieser kann zwischen 10° und kleiner 90°, vorzugsweise zwischen 40° und 80° oder zwischen 60° bis 70° betragen. Die Drallseitenflächen können über ihren axialen Verlauf zumindest leicht konkav gebogen oder gekrümmt ausgebildet sein. In Vereinfachung der Herstellung des Mischsystems können sie ungekrümmt ausgeführt sein.

[0013] Vorteilhaft sind die Drallseitenflächen so ausgebildet, dass eine Luftströmung an ihnen zumindest im Wesentlichen laminar erfolgt. Sie können bezüglich ihres Querschnitts ähnlich denen von Luftleitflächen in Turbinen ausgebildet sein. Zur Verminderung eines Strömungswiderstandes und/oder von Verwirbelungen können die Drallseitenflächen kantenseitig abgerundet ausgeführt sein.

[0014] Vorzugsweise weist der Hohlkörper zum Aufbau der Luftleitkanäle Innenrippen mit jeweils einer Drallseitenfläche auf. Die Innenrippen können sich innenseitig vom Hohlkörper zumindest im Wesentlichen radial nach innen erstrecken und umfänglich beabstandet sein. Die Anzahl der verwendeten Innenrippen kann von dem Durchmesser des Hohlkörpers abhängen. Es können zumindest drei Innenrippen vorgesehen sein. Vorzugsweise sind sieben bis zehn Innenrippen vorgesehen, wodurch umfänglich eine gute gleichmäßige Druckluftverdrallung erzielbar ist. Die Innenrippen selbst können über ihren Verlauf einen konstanten Querschnitt aufweisen. Damit sind die Innenrippen unaufwendig realisierbar.

[0015] Vorzugsweise kann die Beabstandung benachbarter Drallseitenfläche in Zuführrichtung kontinuierlich, insbesondere linear, abnehmen. Entsprechend kann die Beabstandung benachbarter Innenrippen in Zuführrichtung vorzugsweise kontinuierlich, insbesondere linear, abnehmen. Damit können eine entsprechende Verengung der Luftleitkanäle und damit eine entsprechende Querschnittsminderung mit Düseneffekt erfolgen.

[0016] Der Hohlkörper kann eine sich in Zuführrichtung kontinuierlich verringernde rotationssymmetrische Form aufweisen. Hierzu kann der Hohlkörper beispielsweise als Kegel ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Hohlkörper eine kalottenartige Grundform auf. Mit Verjüngung der Grundform des Hohlkörpers kann eine entsprechende Querschnittsverjüngung der Luftleitkanäle in Zuführrichtung erzielt werden. Bleibt der Querschnitt der Innenrippen konstant, so kann eine weitere Querschnittsverjüngung der Luftleitkanäle auftreten. Der rotationssymmetrische Hohlkörper kann eine mittige Ausgangsöffnung für die verdrallte Druckluft und, bei einer axialen mittigen Anordnung der Brennstoffdüse, für die Brennstoffeinspritzung aufweisen. Vorzugsweise sind die Innenrippen so weit zu der Ausgangsöffnung hin verlaufend angeordnet, dass sie sich in Zuführrichtung hinten radial innen zumindest nahezu berühren.

[0017] Der Brennstoffausgangsbereich kann eine Einspritzöffnung aufweisen, die in Einbaulage in Zuführrichtung zumindest bis nahe an die Ausgangsöffnung heranragt oder dieselbe in Zuführrichtung überragt. Der Hohlkörper kann somit kappenartig über den Brennstoffausgangsbereich angeordnet sein.

[0018] Mittels der Drallvorrichtung kann die Druckluft umfänglich zur Mittelachse abgelenkt werden. Infolge der oben beschriebenen Verjüngung des Drallkörpers in Zuführrichtung kann die Druckluft zusätzlich radial nach innen abgelenkt werden, sodass sie mit rotationssymmetrischer Verdrallung oder Verwirbelung zur Mittelachse hin gelenkt wird. In koaxialer Anordnung von Brennstoffausgangsbereich und Luftausgangsbereich kann der Brennstoff ebenfalls von der Brennstoffdüse in Zuführrichtung in den Verbrennungsraum hinein gespritzt werden. Mittels der VerdrallVorrichtung kann die Druckluft in einer achsensymmetrischen vorzugsweise zumindest etwa doppelkegelartigen Ausbreitungsform durch die Ausgangsöffnung von außen den in den Verbrennungsraum eingespritzten Brennstoffstrahl durchdringen. Vorteilhaft kann der Brennstoff seinerseits in einer achsensymmetrischen Ausbreitungsform in den Verbrennungsraum eingespritzt werden. Damit kann in dem Verbrennungsraum unmittelbar in Zuführrichtung hinter der Ausgangsöffnung oder in einem bestimmten Abstand zu derselben in Zuführrichtung beginnend mittels der verdrallten Druckluft eine sehr feine Zerstäubung des Brennstoffs erfolgen.

[0019] Besonders vorteilhaft kann der Drallkörper als einzelnes Bauteil, insbesondere als einstückiges oder stoffschlüssiges Bauteil ausgebildet sein. Der Drallkörper kann somit als Verschleißteil unaufwendig ausgetauscht werden. Ferner kann der Drallkörper unaufwendig gegen einen Drallkörper ausgetauscht werden, der beispielsweise anders dimensionierte Innenrippen und/oder Grundform aufweist.

[0020] Der Drallkörper kann eine kappenartige Form aufweisen. Hierzu kann er, wie oben angemerkt, eine kalottenartige Grundform, insbesondere eine kugelkalottenartige Grundform aufweisen. Zu seiner Festlegung an dem Brenner kann der Drallkörper an seiner in Zuführrichtung hinteren Seite Befestigungsmittel aufweisen. Hierzu kann der Drallkörper einen ringförmigen Flansch oder einzelne Befestigungslaschen mit Befestigungsöffnungen für Schrauben aufweisen.

[0021] Die Luftleitkanäle können beispielsweise als Bohrungen oder Durchgangsausnehmungen in den Hohlkörper eingebracht sein.

[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform des Mischsystems kann das Druckzerstäubersystem eine Begrenzungsvorrichtung mit mindestens einem Begrenzungselement zur Begrenzung eines Volumenstroms der verdrallten Druckluft in den Verbrennungsraum hinein aufweisen. Das Begrenzungselement kann vorzugsweise eingangsseitig eines, mehrerer oder aller Luftleitkanäle in einer Begrenzungsposition angeordnet sein. In der Begrenzungsposition kann es einen zumindest teilweisen Verschluss desselben bzw. derselben bilden. Mittels der Begrenzungsvorrichtung kann somit ein bestimmter Volumenstrom an Druckluft eingestellt werden. Dies kann werkseitig in Anpassung an spezifische Betriebsbedingungen erfolgen.

[0023] Ferner kann das Begrenzungselement lagerveränderlich in dem Druckzerstäubersystem angeordnet sein. Vorzugsweise kann das Begrenzungselement über einen Weg so lagerveränderlich angeordnet sein, dass es über den Weg in veränderlichem Maße den volumenstrom der verdrallten Luft in den Verbrennungsraum hinein begrenzt. Vorzugsweise ist das Begrenzungselement über den Weg in beliebigen Positionen lagefixierbar.

[0024] Vorzugsweise kann das Begrenzungselement zugleich als Abdeckungselement zur Abdeckung der Innenrippen dienen. Hierzu kann das Begrenzungselement hohlzylindrisch ausgebildet sein und koaxial zur Mittelachse angeordnet sein. Es kann beispielsweise ein hohlflanschartiges Profil mit einer radialen Stirnseite aufweisen, die eingangsseitig der Luftleitkanäle über dieselbe in die Begrenzungsposition hin bringbar ist. Es kann zur Einstellung der Volumenstrombegrenzung, in Zuführrichtung über einen als Verschiebungsweg ausgebildeten Weg hin und her verschiebbar angeordnet sein. Das hohlzylindrische Begrenzungselement kann der Begrenzungsposition mit dem Hohlkörper einen ringförmigen Öffnungsspalt für die aus den Luftkanälen austretende verdrallte Druckluft ausbilden.

[0025] Das Begrenzungselement kann manuell von außen betätigbar sein. Vorzugsweise ist das Begrenzungselement motorisch, insbesondere mittels eines schrittmotorischen Antriebs, betätigbar. Damit kann über das Begrenzungselement zugleich eine Steuerung oder Reglung der Volumenstrombegrenzung und damit der Brennerleistung erfolgen. Es kann beispielsweise hierüber ein Luftüberschuss zur Optimierung der Verbrennung eingestellt werden. Es kann ferner hierüber eine Regelung des Volumenstromes der Druckluft in Abhängigkeit beispielsweise einer Flammtemperatur des Brenners und/oder der Abgaswerte hinsichtlich der Kohlenstoff- und/oder Stickoxid-Werte erfolgen.

[0026] Es kann ein modulierender Brenner für insbesondere flüssige Brennstoffe mit dem Mischsystem gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen ausgerüstet sein.

[0027] Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen des Mischsystems bzw. des in dem Brenner eingebauten Mischsystems näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1

eine perspektivische Rückansicht in eine erste Ausführungsform eines Mischsystems mit Drallkörper, Brennstoffdüse und angedeuteten Brennerstrukturen,

Figur 2

eine perspektivische Rückansicht des Drallkörpers mit Innenrippen gemäß Figur 1, ohne Brennstoffdüse,

Figur 3

eine perspektivische Vorderansicht des Drallkörpers gemäß Figur 2,

Figur 4

eine Rückansicht des Drallkörper etwa gemäß Figur 3,

Figur 5

eine Schnittansicht des Drallkörpers gemäß dem Schnittverlauf A-A gemäß Figur 4 und

Figur 6

eine skizzenhafte Querschnittsansicht einer Innenrippe des Drallkörper gemäß Figur 3.

[0028] In den Figuren 1 bis 6 werden in verschiedenen Ansichten unterschiedliche Ausführungsformen eines Mischsystems 1 für einen modulierenden Brenner 2 für flüssige Brennstoffe mit einem Druckzerstäubersystem 3 zur Zerstäubung des flüssigen Brennstoffs mittels Druckluft in einer Zuführrichtung z in einen Verbrennungsraum V hinein gezeigt.

[0029] Das Druckzerstäubersystem 3 umfasst eine Brennstoffdüse 4 mit endseitigem Brennstoffausgangsbereich 5 zur Einspritzung des Brennstoffes in den Verbrennungsraum V hinein. Ferner ist eine Druckluftzuleitung 6 mit endseitigem Luftausgangsbereich 7 zur Zuführung der Druckluft und zur Zerstäubung des Brennstoffs mit Einspritzung desselben in Zuführrichtung z vorgesehen. Der Luftausgangsbereich 7 ist bezüglich einer Mittelachse m hier koaxial außen zu dem Brennstoffausgangsbereich 5 angeordnet. Luftausgangsbereich 7 und Brennstoffausgangsbereich 5 sind im Wesentlichen achsensymmetrisch zur Mittelachse m, in weiten Teilen auch rotationssymmetrisch zur Mittelachse m ausgebildet.

[0030] Der Luftausgangsbereich 7 weist eine Verdrallvorrichtung 8 mit einem Drallkörper 9 zur Verdrallung bzw. zur gezielten Verwirbelung der Druckluft auf, die hier achsensymmetrisch zur Mittelachse m erfolgt. Der Drallkörper 9 umfasst zur Luftleitung einen Hohlkörper 10 mit einer Anzahl von innenseitig angeordnetten, bezüglich der Mittelachse m umfänglich beabstandeten Drallseitenflächen 11. Die Flächennormale der jeweiligen Drallseitenflächen 11 weist bezüglich der Mittelachse m im Wesentlichen in umfänglicher Richtung und axial gegen Zuführrichtung z.

[0031] Zur klareren Darstellung der Erfindung sind in der Zeichnung lediglich die erfindungswesentlichen Bauteile des Mischsystems 1, d.h. der Drallkörper 9 und die Brennstoffdüse 4 als Teile des Druckzerstäubersystems 3, gezeigt.

[0032] Wie insbesondere den Figuren 2 und 6 deutlich entnehmbar, umfasst der Hohlkörper 10 zum Aufbau von Luftleitkanälen 12 Innenrippen 13 mit jeweils einer Drallseitenfläche 11. Die Innenrippen 13 sind, wie weiter unten erläutert, radial innen zu den Luftleitkanälen 12 abgedeckt. Die Drallseitenfläche 11 sind in Zuführrichtung z vorn jeweils an der zugehörigen Innenrippe 13 angeordnet. Mit Abströmen der Druckluft in Zuführrichtung z gegen die Innenrippen 13 trifft die Druckluft auf die Drallseitenflächen 11 auf, wodurch diese entsprechend der Ausrichtung der Drallseitenflächen 11 mit einer umfänglichen Komponente abgelenkt wird. In Figur 5, einer Querschnittsansicht des Drallkörpers 9 gemäß dem Schnittverlauf A-A gemäß Figur 4, ist ein Anstellwinkel α der Innenrippen 13 bzw. der jeweiligen Drallseitenfläche 11 der Innenrippen 13 gezeigt.

[0033] Der Hohlkörper 10 ist länglich kalottenförmig mit endseitiger Ausgangsöffnung 14 ausgebildet. Damit verjüngen sich die Luftleitkanäle 12 düsenartig in Zuführrichtung z zu der Ausgangsöffnung 14 hin. Infolge der achsensymmetrischen Anordnung der Innenrippen 13 und damit der dazwischen liegenden Luftleitkanäle 12 wird die Druckluft entsprechend achsensymmetrisch zur Mittelachse m abgelenkt und auf diese Weise verdrallt oder verwirbelt in den Verbrennungsraum V abgegeben.

[0034] Infolge der kalottenartigen Verjüngung des Drallkörpers 9 in Zuführrichtung z erfolgt eine düsenartige Querschnittsverjüngung der Luftleitkanäle. Die Druckluft wird somit zusätzlich radial nach innen abgelenkt, sodass sie mit rotationssymmetrischer Verdrallung oder Verwirbelung zur Mittelachse m hin gelenkt wird. In koaxialer Anordnung von Brennstoffausgangsbereich 5 und Luftausgangsbereich 7, wird der Brennstoff ebenfalls von der Brennstoffdüse 4 in den Verbrennungsraum V hinein gespritzt. Die Druckluft wird infolge der Verdrallung umfänglich und radial nach innen abgelenkt und durchdringt in einer hier nicht dargestellten achsensymmetrischen, hier etwa doppelkegelartigen Ausbreitungsform durch die Ausgangsöffnung 14 von außen den in den Verbrennungsraum V eingespritzten Brennstoffstrahl. Damit kann der Brennstoffstrahl vorteilhaft in einer achsensymmetrischen Ausbreitungsform in den Verbrennungsraum V hinein zerstäubt werden. Es kann, abhängig von den Geometrien des Drallkörpers 9, in dem Verbrennungsraum V in Zuführrichtung z unmittelbar hinter oder gering beabstandet zu der Ausgangsöffnung 14 mittels der verdrallten Druckluft eine sehr feine Zerstäubung des Brennstoffs erfolgen.

[0035] Wie insbesondere aus dem Vergleich aus Figuren 1 und 2 ersichtlich, sind die Luftleitkanäle 12 zwischen den Innenrippen 13 radial nach innen offen, wobei die Innenrippen 13 radial innen einen Aufnahmeraum 15 für ein vorgesehenes Abdeckelement 16 begrenzen. Die Funktion des Abdeckelementes 16 wird in dem hier gezeigten Mischsystem 1 durch den Brennstoffausgangsbereich 5 der Brennstoffdüse 4 erfüllt. Der Aufnahmeraum 15 entspricht hier exakt den Außenkonturen des Brennstoffausgangsbereiches 5 der Brennstoffdüse 4, so dass die Luftleitkanäle 12 radial vollständig von der Brennstoffdüse 4 abgedeckt werden. In Figur 1 ist die Brennstoffdüse 4 mit dem Brennstoffausgangsbereich 5 in den Aufnahmeraum 15 des Drallkörper 9 eingeführt. Zur leichteren Lesbarkeit ist der Aufnahmeraum 15 bzw. sind die Luftleitkanäle 12 in Figur 2 mittels gestrichelter Linien stärker kenntlich gemacht.

[0036] Der Drallkörper 9 weist in Zuführrichtung z vorn einen ringförmigen Flansch 19 mit Öffnungen 20 zum Einbau in den Brenner 2 auf. Die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Ausführungsform des Drallkörpers 9 unterscheidet sich lediglich in der Form des Flansches 19 sowie der Anordnung und Größe der Öffnungen 20 von der in den Figuren 4 und 5 gezeigten Ausführungsform des Drallkörpers 9. Dies ist jedoch lediglich als Anpassung an den jeweils vorgesehenen Brenner zu sehen.

Bezugszeichenliste

[0037] 

1

Mischsystem

2

Brenner

3

Druckzerstäubersystem

4

Brennstoffdüse

5

Brennstoffausgangsbereich

6

Druckluftzuleitung

7

Luftausgangsbereich

8

Verdrallvorrichtung

9

Drallkörper

10

Hohlkörper

11

Drallseitenfläche

12

Luftleitkanal

13

Innenrippe

14

Ausgangsöffnung

15

Aufnahmeraum

16

Abdeckelement

17

Einspritzöffnung

18

Begrenzungselement

19

Flansch

20

Öffnung

α

Austrittswinkel

m

Mittelachse

z

Zuführrichtung

V

Verbrennungsraum

Ansprüche

1. Mischsystem (1) für einen modulierenden Brenner (2) für insbesondere flüssige Brennstoffe mit einem Druckzerstäubersystem (3) zur Zerstäubung des flüssigen Brennstoffs mittels Druckluft in einer Zuführrichtung (z) in einen Verbrennungsraum (V) hinein, wobei das Druckzerstäubersystem (3) eine Brennstoffdüse (4) mit endseitigem Brennstoffausgangsbereich (5) zur Einspritzung des Brennstoffes in den Verbrennungsraum (V) hinein und eine Druckluftzuleitung mit endseitigem Luftausgangsbereich (7) zur Zuführung der Druckluft und Zerstäubung des Brennstoffes mit Einspritzung desselben in den Verbrennungsraum (V) hinein aufweist und wobei der Luftausgangsbereich (7) zur Verdrallung der Druckluft bezüglich der Zuführrichtung (z) radial außen zur Brennstoffdüse (4) Luftleitkanäle (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitkanäle (12) radial innen von einem Aufnahmeraum (15) für die Brennstoffdüse (4) begrenzt werden, dessen radiale Außenkontur zur formschlüssigen Aufnahme zumindest des endseitigen Brennstoffausgangsbereiches (5) der Brennstoffdüse (4) ausgelegt ist.

2. Mischsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrallvorrichtung (8) einen Drallkörper (9) mit einem Hohlkörper (10) aufweist, in dem die Luftleitkanäle (12) innenseitig angeordnet sind, wobei der Hohlkörper (10) die Luftleitkanäle (12) radial außen begrenzt.

3. Mischsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Drallkörper (9) innenseitig im Hohlkörper (10) angeordnete Innenrippen (13) aufweist, die radial außen an dem Hohlkörper angrenzen sowie die Luftleitkanäle (12) axial und den Aufnahmeraum (15) radial außen begrenzen.

4. Mischsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenrippen (13) bezüglich der Zuführrichtung (z) umfänglich gleich beabstandet angeordnet sind.

5. Mischsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitkanäle jeweils zumindest eine Drallseitenfläche aufweisen, deren Flächennormale zumindest im Wesentlichen in umfänglicher Richtung und axial gegen Zuführrichtung weist und dass die Innenrippen jeweils eine Drallseitenfläche ausbilden.

6. Mischsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandung benachbarter Drallseitenflächen (11) in Zuführrichtung (z) abnimmt.

7. Mischsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (10) eine kalottenartige Grundform mit mittiger Ausgangsöffnung (14) für die verdrallte Druckluft und für die Brennstoffeinspritzung aufweist.

8. Drallkörper (9) für ein Mischsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das ein Druckzerstäubersystem (3) zur Zerstäubung von flüssigem Brennstoff mittels Druckluft in einer Zuführrichtung (z) in einen Verbrennungsraum (V) hinein aufweist, wobei das Druckzerstäubersystem (3) eine Brennstoffdüse (4) mit endseitigem Brennstoffausgangsbereich (5) zur Einspritzung des Brennstoffes in den Verbrennungsraum (V) hinein und eine Druckluftzuleitung (6) mit endseitigem Luftausgangsbereich (7) zur Zuführung der Druckluft und Zerstäubung des Brennstoffes mit Einspritzung desselben in den Verbrennungsraum (V) hinein aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkörper (9) einen zu einer Mittelachse (m) symmetrischen Hohlkörper (10) mit innenseitigen Luftleitkanälen (12) zur Verdrallung der Druckluft aufweist, wobei die Luftleitkanäle (12) radial innen von einem Aufnahmeraum für die Brennstoffdüse (4) begrenzt werden, dessen radiale Außenkontur zumindest teilweise zur formschlüssigen Aufnahme der Brennstoffdüse (4) ausgelegt ist.

9. Drallkörper (9) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkörper (9) innenseitig im Hohlkörper (10) angeordnete und an denselben angrenzende Innenrippen (13) aufweist, die die Luftleitkanäle (12) axial und den Aufnahmeraum (15) radial außen begrenzen.

10. Drallkörper (9) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkörper (9) einstückig ausgebildet ist.

Zeichnung