GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Strahlungsrohrbrenner
und insbesondere auf wiedergewinnende Strahlungsrohrbrenner, die Verunreinigung
zum Verringern von NOX-Emissionen benutzen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Die Notwendigkeit zum Minimieren der Bildung von Oxiden von Stickstoff
während der Verbrennung ist eine Notwendigkeit geworden vieler Anwendungen wie Feuerheizer,
Boiler, Ölfelddampfmaschinen und ähnlichem. Diese Anforderung wird auch auf Wärmebehandlungsofen
und andere Anwendungen angewendet, die Strahlungsrohrbrenner als die Prozesswärmequelle
benutzen.
Es ist bekannt, daß es zwei Grundquellen der NOX-Bildung gibt, hauptsächlich
von dem Stickstoff in der Luft und weiter von kraftstoffgebundenem Stickstoff. Die
wahrscheinliche Benutzung von neu verfügbaren synthetischen Kraftstoffen, die große
Beträge von kombiniertem Stickstoff enthalten, als auch die Zunahme der Notwendigkeit
zum Energiesparen erhöhen weiter die Anforderung für niedrige NOX-Emissionen.
Verschiedene Formen von Stufenverbrennung und niedrigen Flammentemperaturen
sind mit herkömmlichen Brennern zum Verringern von NOX-Emissionen verwendet worden.
Weiterhin sind verschiedene Formen von Geräten zum Verunreinigen von Verbrennungsluft
mit Produkten der Verbrennung zum Senken der Flammentemperatur benutzt worden. Ein
solches Gerät ist in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung 52-44805 offenbart,
bei dem ein Teil der Produkte der Verbrennung, die in einen Abgasschenkel strömen,
mit der Verbrennungsluft, die zu dem Brenner geliefert wird, außerhalb des Ofens
gemischt wird. Ein anderes solches Gerät ist in der Japanischen offengelegten Patentanmeldung
56-12904 dargestellt, bei dem ein Rekuperator in einem Strom von Produkten der Verbrennung
positioniert ist. Verbrennungsluft wird in den Rekuperator gerichtet, so daß sie
durch Wärme erwärmt wird, die zu dem Rohr durch die Produkte der Verbrennung übertragen
wird. Die erwärmte Luft wird dann außerhalb des Ofens mit einem Teil der Produkte
der Verbrennung gemischt. Die Mischung wird zu dem Brennerschenkel zum Verbrennen
geliefert.
Ein anderer Strahlungsrohrbrenner niedrigen NOX ist aus der Druckschrift
EP 0 290 665 bekannt. Bei dieser Strahlungsrohrbrenneranordnung
wird ein Strom von Verbrennungsluft mit hoher Geschwindigkeit axial durch eine Luftsammelkammer
zum Mischen der Produkte der Verbrennung mit der Verbrennungsluft zum Bilden einer
Mischung gerichtet, die weiter mit dem Kraftstoff in einem Brennerarm eines Strahlungsrohres
gemischt wird.
Ähnliche Eigenschaften werden in dem Gasbrenner des Patentes
DE 39 09 339 A1 gefunden; die Luft
wird vorgewärmt, und die Gasbehandlung wird durch die Umgebung der Gasflamme mit
einem konzentrischen Rohr verringert.
Es verbleibt die Notwendigkeit für eine Strahlungsrohrbrenneranordnung,
die wirksam NOX-Emissionen verringert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nachteile des Standes der Technik werden verringert oder überwunden
durch ein Gerät und ein Verfahren zum Verringern von NOX-Bildung in einem Strahlungsrohrgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Strahlungsrohrbrenneranordnung
ein Strahlungsrohr, das einen Brennerschenkel und einen Abgasschenkel enthält, einen
in dem Brennerschenkel positionierten Brenner, einen Abzug zum Ausgeben von Verbrennungsprodukten,
einen Kraftstoffeinlaß für den Brenner und einen Kanal zum Fördern von Luft, die
mit Verbrennungsprodukten gemischt ist, zu dem Brenner. Der Rekuperator enthält
ein erstes äußeres Luftrohr, das innerhalb des Abgasschenkels so enthalten ist,
daß ein erster ringförmiger Durchgang zum Fördern von Verbrennungsprodukten in eine
erste Richtung zwischen dem Luftrohr und dem Abgasschenkel des Strahlungsrohres
abgegrenzt ist. Das erste äußere Luftrohr ist mit einer Luftquelle verbunden. Ein
zweites inneres Mischrohr ist innerhalb des ersten äußeren Luftrohres so enthalten,
daß ein zweiter ringförmiger Durchgang zum Fördern von Luft in eine zweite Richtung
entgegengesetzt der ersten Richtung zwischen dem Luftrohr und dem Mischrohr abgegrenzt
ist. Das Mischrohr ist an einem Ende mit dem Kanal und an dem gegenüberliegenden
Ende mit dem Luftrohr verbunden. Die Luft wird durch Wärmeübertragung von den Verbrennungsprodukten
in dem ersten Durchgang erwärmt. Eine Beschränkung ist in dem Ende des Mischrohres
gegenüber des Kanals zum Beschränken des Luftflusses von dem Luftrohr in dem Mischrohr
angeordnet. Eine Leitung ist zwischen dem ersten Durchgang in dem Abgasschenkel
und dem Inneren des Mischrohres benachbart zu der Beschränkung vorgesehen.
Die Beschränkung funktioniert als eine Strahlpumpe zum Bewirken einer
Zunahme der Geschwindigkeit der Luft, die von dem Luftrohr zu dem Mischrohr strömt.
Die Zunahme der Geschwindigkeit verursacht eine Druckdifferenz zwischen dem Inneren
des Mischrohres und dem Strahlungsrohrabgasschenkel, wodurch Fluid innerhalb des
ersten Durchgangs über die Leitung in das Mischrohr benachbart zu der Beschränkung
gezogen wird.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält
ein wiedergewinnendes Strahlrohrgerät zur Benutzung mit einem Ofen einen Brennerschenkel,
der durch die Ofenwand vorsteht, und einen Abgasschenkel, der durch die Ofenwand
vorsteht. Ein Verbindungsschenkel verbindet das Ende des Brennerschenkels innerhalb
des Ofens und das Ende des Abgasschenkels innerhalb des Ofens, und ein Kanal verbindet
das Ende des Brennerschenkels außerhalb des Ofens und das Ende des Abgasschenkels
außerhalb des Ofens. Ein Rekuperator ist innerhalb des Abgasschenkels vorgesehen.
Der Rekuperator enthält ein erstes Rohr, das in dem Abgasschenkel vorgesehen ist
und einen Abgasdurchgang zwischen dem Abgasschenkel und dem ersten Rohr bildet.
Das erste Rohr weist ein erstes Ende, das benachbart zu dem Kanalende des Abgasschenkels
positioniert ist, und ein zweites Ende gegenüber dem ersten Ende, das sich zu dem
Verbindungsende erstreckt, auf. Eine erste Öffnung verbindet das Innere des ersten
Rohres benachbart zu dem Kanalende davon mit einer Quelle von Verbrennungsluft.
Ein zweites Rohr ist in dem ersten Rohr vorgesehen und bildet einen Luftdurchgang
zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr. Das zweite Rohr verbindet das Innere
des Kanals mit dem Ende des ersten Rohres gegenüber dem Kanal. Eine Strahlpumpe
ist an dem Ende des zweiten Rohres gegenüber dem Kanalende davon zum Erhöhen der
Geschwindigkeit der Verbrennungsluft positioniert, die von dem ersten Rohr in das
zweite Rohr strömt. Mindestens eine zweite Öffnung benachbart zu dem Strahlpumpenende
des zweiten Rohres verbindet das Innere des zweiten Rohres mit dem Abgasdurchgang.
Die zweite Öffnung sieht einen Pfad für einen Teil der Verbrennungspunkte vor, die
in den Abgasschenkel strömen, so daß sie in das zweite Rohr eintreten, worin der
Teil mit der Verbrennungsluft gemischt wird und die Mischung für den Brennerschenkel
durch den Kanal vorgesehen wird.
Das erste Ende des ersten Rohres ist außerhalb des Ofens positioniert.
Das zweite Ende des ersten Rohres und das Strahlpumpenende des zweiten Rohres können
innerhalb oder außerhalb des Ofens positioniert sein. Der Brennerschenkel weist
einen Kraftstoffeinlaß zum Einführen von Kraftstoff in das Strahlrohr und einen
Zünder zum Zünden der Kombination des Kraftstoffes und der Verbrennungsluft auf,
wodurch Wärme und Verbrennungsprodukte erzeugt werden. Der Abgasschenkel enthält
eine Abgasöffnung zum Ausgeben der Verbrennungspunkte, die nicht in den Strom in
das zweite Rohr eingeführt sind. Die Strahlpumpe und die zweite Öffnung sind in
einem Mischeinbau gebildet, der auf dem zweiten Ende des ersten Rohres vorgesehen
ist.
Bei einer noch andere Ausführungsform der Erfindung erhält eine Strahlungsrohranordnung
zur Benutzung in einem Ofen ein Brennerrohr, ein Abgasrohr und einen Rekuperator,
der in dem Abgasrohr und in einem Strom von Verbrennungsprodukten positioniert ist,
die von dem Brennerrohr in das Abgasrohr strömen. Der Rekuperator weist eine Luftansaugöffnung
zum Einführen von Verbrennungsluft in den Rekuperator und ein heißes Ende, das stromaufwärts
von der Luftansaugöffnung von dem Strom der Verbrennungsprodukte positioniert ist,
auf. Ein Mischeinbau ist an dem heißen Ende des Rekuperators zum Mischen eines Teiles
der Verbrennungsprodukte mit der Verbrennungsluft und zum Richten der Mischung zu
dem Brennerrohr positioniert. Der Mischeinbau kann innerhalb oder außerhalb des
Ofens positioniert sein und die Luftöffnung ist außerhalb des Ofens positioniert.
Ein Verbindungsschenkel verbindet das Brennerrohr mit dem Abgasrohr innerhalb des
Ofens, und ein Kanal verbindet das Brennerrohr mit dem Abgasrohr außerhalb des Ofens.
Der Rekuperator enthält ein Luftrohr, das innerhalb des Abgasrohres
positioniert ist und einen Abgasdurchgang dazwischen für die Verbrennungsprodukte
bildet, die in eine erste Richtung strömen. Ein Mischrohr ist innerhalb des Luftrohres
positioniert und bildet einen Luftdurchgang für Verbrennungsluft zum Strömen in
einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung. Der Mischeinbau ist
zwischen dem Luftdurchgang und dem Inneren des Mischrohres positioniert und weist
eine Mehrzahl von radialen Öffnungen auf, die sich nach außen zu dem Abgasdurchgang
erstrecken. Der Mischeinbau enthält eine Beschränkung zwischen dem Luftdurchgang
und dem Inneren des Mischrohres. Die Beschränkung verursacht eine Verringerung im
Druck in dem Mischrohr während der Tätigkeit der Strahlungsrohranordnung. Die Verringerung
des Druckes verursacht, daß ein Teil der Verbrennungsprodukte in dem Abgasdurchgang
durch die radiale Öffnung in den Mischeinbau eingeführt werden, so daß sie mit der
Verbrennungsluft gemischt werden. Der Mischeinbau verursacht dann, daß die Mischung
in die erste Richtung zu dem Brenner durch das Mischrohr strömt.
Schließlich werden bei dem Verfahren gemäß der Erfindung Luft und
Kraftstoff verbrannt zum Erzeugen eines Stromes von Verbrennungsprodukten bei einer
erhöhten Temperatur, der in einem Abgasschenkel strömt. Der Strom wird auf ein heißes
Ende eines Rekuperatorrohres gerichtet. Ein Luftstrom wird in das Rekuperatorrohr
von einem Ende gegenüber dem heißen Ende zu dem heißen Ende gerichtet. Die Luft
wird durch den Wärmeübergang durch das Rekuperatorrohr von dem Strom der Verbrennungsprodukte
erwärmt. An dem heißen Ende des Rekuperatorrohres wird die Richtung des Luftstromes
umgekehrt, die Geschwindigkeit des Luftstromes nimmt zu, und ein Teil der Verbrennungsprodukte
wird mit der erwärmten Luft gemischt. Diese Mischung wird zu dem Brennerschenkel
zum Verbrennen mit dem Kraftstoff gefördert.
Luft in dem Rekuperatorrohr fließt in eine Richtung entgegengesetzt
zu der Richtung des Stromes von Verbrennungsprodukten. Das Umkehren der. Richtung
des Luftstromes verursacht, daß die Luft in die gleiche Richtung
wie der Strom von Verbrennungsprodukten strömt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, daß sie einen Rekuperator
vorsieht, der Verbrennungsluft mit Verbrennungsprodukten oder Rauchgasen verunreinigt,
wenn die Rauchgase in den Rekuperator eintreten und bevor die Rauchgase Wärme an
den Rekuperator abgeben. Dieses resultiert in einer wirksamen Vorheizung der Verbrennungsluft.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß sie einen
ausgeglichenen Rekuperator vorsieht, bei dem nicht mehr Masse auf der Verbrennungsproduktseite
strömen als auf der Luftseite.
Ein noch anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß sie
eine konzentrische Strahlpumpe in einem Rekuperator vorsieht, die wirksamer beim
Einführen von Massenstrom und statischer Luftenergiewiedergewinnung ist.
Noch weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann
nach dem Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung der Zeichnungen
ersichtlich, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine gebrochene Draufsicht einer
Strahlungsrohranordnung, die einen Rekuperator gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
2 ist ein Längsschnitt des Rekuperators
von l; und 3 ist ein Schnitt auf der
Linie III-III von 2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird Bezug genommen auf 1 der Zeichnungen,
eine U-förmige Strahlungsrohrheizanordnung 1 enthält ein Strahlungsrohr
2 mit einem Brennerrohr oder -schenkel 4 und einem Abgasrohr oder -schenkel
6. Der Brennerschenkel 4 und der Abgasschenkel 6 erstrecken sich
durch eine Ofenwand 8, die die Innenseite 10 und die Außenseite
12 des Ofens abgrenzt. Ein Verbindungsrohr oder -schenkel 14, das in dem
Inneren 10 des Ofens vorgesehen ist, verbindet das innere Ende des Brennerschenkels
4 mit dem innere Ende des Abgasschenkels 6. Ein Hohlraum oder
Kanal 16, der auf der Außenseite 12 des Ofens vorgesehen ist,
verbindet das äußere Ende des Brennerschenkels 4 mit dem äußere Ende des
Abgasschenkels 6.
Der Brennerschenkel 4 des Strahlungsrohres 2 weist
ein Kraftstoffrohr 18 zum Vorsehen eines Kraftstoffes wie Öl oder Gas in
das Strahlungsrohr 2 und einen Zünder 20 zum Zünden des durch
das Kraftstoffrohr 18 vorgesehenen Kraftstoffes auf. Ein Flammenstabilisierer
22 ist an dem Ausgabeende des Kraftstoffrohres 18 zum Verteilen
von Verbrennungsluft gleichförmig um den Strom von Kraftstoff positioniert. Der
Flammenstabilisierer 22 erzeugt auch ein Teilvakuum zwischen dem Kraftstoffstrom
und dem Strom von Verbrennungsluft zum Fördern der Flammenstabilität. Die Zündung
des Kraftstoffes und der Luft in dem Brennerschenkel 4 des Strahlungsrohres
2 erzeugt einen Strom von Verbrennungsprodukten 28, der von dem
Verbrennerschenkel 4 zu dem Abgasschenkel 6 über den Verbindungsschenkel
14 strömt. Der Abgasschenkel 6 des Strahlungsrohres
2 ist mit einer Abgasöffnung 30 (gestrichelt gezeigt) benachbart
zu dem äußeren Ende davon zum Ausgeben der Verbrennungsprodukte 28 in die
Atmosphäre verbunden.
Es wird Bezug genommen auf 2 und weiterhin wird auf
1 der Zeichnungen Bezug genommen, ein Rekuperator 32 ist
innerhalb des Abgasschenkels 6 positioniert und wird zum Mischen eines
Teiles der Verbrennungsprodukte mit Verbrennungsluft und zum Vorsehen der Mischen
für den Brennerschenkel 4 zum Verbrennen darin benutzt. Der Rekuperator
32 enthält ein erstes äußeres Rohr oder Luftrohr 34, das im wesentlichen
konzentrisch mit der Zentralachse 36 des Abgasschenkels 6 so positioniert
ist, daß ein ringförmiger Abgasdurchgang oder ein erster Ringraum 38 dazwischen
für die Verbrennungsprodukte 28 zum Strömen zu der Abgasöffnung
30 gebildet ist. Das Luftrohr 34 weist ein erstes äußeres Ende
40, das eine fluiddichte Verbindung mit dem Hohlraum 16 bildet,
und ein zweites inneres oder heißes Ende 42 auf. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform sind eine Mehrzahl von ringförmigen Wärmeübertragungsrippen
44 auf der Außenseite des Luftrohres 34 gebildet und erstrecken
sich radial in den ringförmigen Abgasdurchgang 38. Alternativ kann die
Außenseite des Luftrohres 34 eine Mehrzahl von kontinuierlichen Längsrippen
aufweisen, die sich parallel zu der Zentralachse erstrecken. Alternativ können die
Rippen entlang ihrer Länge unterbrochen sein und um den Umfang des Luftrohres
34 versetzt sein. Bei einer noch anderen Alternative sind keine Rippen
auf der Außenseite des Luftrohres 34 vorgesehen. Die Rippen 44
fördern den Wärmeübertrag von den Verbrennungsprodukten 28, die in den
Abgasdurchgang 38 strömen, zu der Verbrennungsluft in dem Luftrohr
34. Ständer 48 sind zwischen dem Luftrohr 34 und dem
Abgasschenkel 6 zum Aufrechterhalten des Abstandes dazwischen vorgesehen.
Eine Luftansaugöffnung 50 ist benachbart zu dem ersten Ende
40 des Luftrohres 34 positioniert und verbindet die Innenseite
des Luftrohres 34 mit einer Quelle von Verbrennungsluft außerhalb des Abgasschenkels
6. Ein außerhalb des Abgasschenkels 6 positionierter Ventilator
54 kann zum Einführen von Verbrennungsluft in die Luftansaugöffnung
50 benutzt werden.
Ein zweites inneres Rohr oder Mischrohr 60 ist innerhalb
des Luftrohres 34 positioniert und weist ein erstes äußeres Ende
62, das durch das erste Ende 40 des Luftrohres 34 vorsteht
und sich in den Hohlraum 16 öffnet, und ein zweites inneres oder heißes
Ende 64, das benachbart zu dem heißen Ende 42
des Luftrohres 34 positioniert ist, auf. Der Außendurchmesser des heißen
Endes 64 des Mischrohres 60 weist ein Außengewinde 66
aus einem hier im folgenden beschriebenen Grund auf. Die Innenseite des Mischrohres
60 sieht einen Pfad für Fluid zum Strömen von dem heißen Ende
64 des Mischrohres 60 zu dem Hohlraum 60 vor. Eine fluiddichte
Abdichtung ist an der Verbindung des ersten Endes 62 des Mischrohres
60 und dem Hohlraum 16 gebildet. Das Mischrohr 60 ist
im wesentlichen konzentrisch zu der Zentralachse 36 des Abgasschenkels
6 vorgesehen und so positioniert, daß ein ringförmiger Durchgang oder ein
zweiter Ringraum 70 zwischen dem Mischrohr 60 und dem Luftrohr
34 gebildet ist. Eine Mehrzahl von Längsrippen 46 erstrecken sich
parallel zu der Zentralachse 36 und radial zwischen dem Luftrohr
34 und dem Mischrohr 60. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Längsrippen 46 entlang ihrer Länge so versetzt, daß Längslücken
72 längsweise benachbarte Rippen 46 trennen. Alternativ sind keine
Rippen zwischen dem Luftrohr 34 und dem Mischrohr 60 vorgesehen.
Ein Mischeinbau 80 ist an dem heißen Ende 42 des
Luftrohres 34 positioniert zum Ermöglichen des Mischens von Verbrennungsluft
und der Verbrennungsprodukte 28 und zum Vorsehen der Mischung für das Mischrohr
60. Der Mischeinbau 80 weist einen zylindrischen Körper
82, der ein erstes Ende 84, das benachbart zu dem heißen Ende
42 des Luftrohres 34 und dem heißen Ende 64 des Mischrohres
60 positioniert ist, und ein zweites Ende 86, das an dem stromaufwärtigen
Ende des Rekuperators 32 in Verbrennungsprodukten 28 positioniert
ist, auf.
Das erste Ende 84 des Mischeinbaus 80 weist einen
darin gebildeten zylindrischen Hohlraum 88 auf. Der zylindrische Hohlraum
88 enthält ein Gewinde 92, das auf einem Abschnitt des Innendurchmessers
davon zum gewindemäßigen Anpassen an das Gewinde 66 vorgesehen ist, das
auf dem Mischrohr 60 gebildet ist. Das erste Ende 84 des Mischeinbaus
80 weist einen ringförmigen Rand 96 zum Kontaktieren eines ringförmigen
Randes 98 auf dem heißen Ende 42 des Luftrohres 34 auf,
wenn der Mischeinbau 80 gewindemäßig mit dem Mischrohr 60 in Eingriff
steht. Der Mischeinbau 80 ist an dem heißen Ende 42 des Luftrohres
34 durch Verbinden des ringförmigen Randes 96 mit dem ringförmigen
Rand 98 zum Bilden einer fluiddichten Abdichtung dazwisehen verbunden.
Auf diese Weise ist die Position des Mischeinbaus 80 in Bezug auf das heiße
Ende 42 des Luftrohres 34 und das heiße Ende 64 des Mischrohres
60 fixiert. Das zweite Ende 86 des Mischeinbaus 80 weist
einen becherförmigen Hohlraum 100 auf, der darin konzentrisch zu der Zentralachse
36 gebildet ist. Der Mischeinbau 80 weist eine Zentralbohrung
102 auf, die darin konzentrisch zu der Zentralachse 36 gebildet
ist. Der Mischeinbau 80 weist auch einen kegelstumpfartigen Übergangsdurchgang
104 auf, der einen allmählichen Durchgang zwischen dem becherförmigen Hohlraum
100 und der Zentralbohrung 102 vorsieht. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform ist der Übergangsdurchgang 104 angeschrägt oder weist einen
Radius auf zum Vorsehen eines gleichförmigeren Überganges zwischen dem becherförmigen
Hohlraum 100 und der Zentralbohrung 102. Dieses ist jedoch nicht
als die Erfindung begrenzend auszulegen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die
Zentralbohrung 102 im Querschnitt kleiner als der zylindrische Hohlraum
88 und der becherförmige Hohlraum 100 zum Beschränken des Luftstromes
dazwischen. Der Mischeinbau 80 enthält eine kreisförmige Abdeckung
106, die auf eine geeignete Weise befestigt ist, wie Schweißen, an einem
ringförmigen Rand 108 an dem zweiten Ende 86 des Mischeinbaus
80, so daß eine fluiddichte Abdichtung dazwischen gebildet ist.
Es wird Bezug genommen auf 3 und weiterhin
Bezug genommen auf 1 und 2 der Zeichnungen, der
Mischeinbau 80 enthält einen oder mehrere Längskanäle 120, die
radial nach außen von der Zentralbohrung 102 und parallel dazu angeordnet
sind. Die Kanäle 120 sehen eine Verbindung zwischen dem becherförmigen
Hohlraum 100 und dem ringförmigen Luftdurchgang 70 vor. Radiale
Teile 124 trennen benachbarte Kanäle 120. Die Teile
124 weisen eine oder mehrere radiale Bohrungen oder Leitungen
126 auf, die darin gebildet sind (gestrichelt in 3
gezeigt), die sich zwischen der Außenseite des zylindrischen Körpers 82
und dem zylindrischen Hohlraum 88 benachbart zu der Zentralbohrung
102 erstrecken.
Im Betrieb erzeugt die Verbrennung von Luft und Kraftstoff in dem
Brennerschenkel 4 einen Strom von Verbrennungsprodukten oder Rauchgasen
28, der von dem Brennerschenkel 4 zu dem ringförmigen Abgasdurchgang
38 strömt, in einer ersten Richtung in dem Durchgang 38 strömt
und die Abgasöffnung 30 verlässt. Die Verbrennungsprodukte 28,
die die Außenoberflächen des Mischeinbaus 80 und des Luftrohres
34 berühren, führen Wärme dazu zu.
Die Verbrennung von Luft und Kraftstoff in dem Brennerschenkel
4 drückt oder zieht auch Verbrennungsluft in die Luftansaugöffnung
50 durch den ringförmigen Luftdurchgang 70 zu dem Mischeinbau
80. Der Strom von Verbrennungsluft von der Luftansaugöffnung
50 zu dem Mischeinbau 80 ist entgegengesetzt zu der Richtung des
Stromes der Verbrennungsgase. Verbrennungsluft, die in den Mischeinbau
80 eintritt, strömt durch den einen oder mehrere Kanäle 120 in
den Mischeinbau 80 in den becherförmigen Hohlraum 100. Luft, die
in den becherförmigen Hohlraum 100 eintritt, wird zu dem konusförmigen
Übergang 104 und der Zentralbohrung 102 gerichtet. Die von der
Luftansaugöffnung 50 zu der Zentralbohrung 102 strömende Luft
wird allmählich durch die Wärme erwärmt, die von dem Luftrohr 34 und dem
Mischeinbau 80 erhalten wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt
der Mischeinbau 80, daß die Richtung des Luftstromes so umgekehrt wird,
daß die Luft durch die Zentralbohrung 102, die die Luft
entlang des Luftrohres 60 leitet, zu dem ersten Ende 40 des Luftrohres
34 geleitet wird.
Der Luftstrom zwischen dem becherförmigen Hohlraum 100 und
dem Luftrohr 60 ist durch die Zentralbohrung 102 beschränkt, die
als eine Strahlpumpe wirkt zum Vergrößern der Geschwindigkeit der da durchgehenden
Luft. Diese Zunahme in der Geschwindigkeit bewirkt eine Verringerung des Druckes
der Verbrennungsluft, was einen Unterdruck in Bezug auf den Druck der Verbren nungsprodukte
28 erzeugt; die durch den Abgasdurchgang 38 strömen. Dieser Unterdruck
zieht Verbrennungsprodukte 28 in den zylindrischen Hohlraum 88
von dem ringförmigen Durchgang 38 durch die radialen Bohrungen
126 zum Mischen mit der erwärmten Luft. Diese verunreinigte Mischung fließt
durch das Mischrohr 60 und in den Hohlraum 16, der sie zu dem
Brennerschenkel zur Verbrennung dazu liefert.
Es ist bestimmt worden, daß das Vorsehen einer verunreinigten Mischung
in dem Bereich von 18 bis 19% Sauerstoff zu dem Brennerschenkel 4 die NOX-Emissionen
auf einen gewünschten Pegel verringern. Zu diesem Zwecke werden der Durchmesser
der Zentralbohrung 102 und der Durchmesser der radialen Bohrungen
126 so ausgewählt, daß eine gewünschte Menge der Verbrennungsprodukte
28 mit der Verbrennungsluft zum Vorsehen einer verunreinigten Mischung
im Bereich von ungefähr 18% Sauerstoff gemischt wird. Es ist zu betrachten, daß
die NOX-Emissionen eingestellt werden können durch eine geeignete Auswahl des Durchmessers
der Zentralbohrung 102 und des Durchmessers der radialen Bohrungen
126.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind das Luftrohr
34 und der Mischeinbau 80 aus einem geeigneten wärmewiderstandsfähigen
Material wie, ohne Begrenzung, HE 28-10 rostfreier Stahl oder Keramik gebildet.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform bildet die Zusammenwirkung
des Luftrohres 34 und des Abgasschenkels 6 einen ringförmigen
Abgasdurchgang 38, und die Zusammenwirkung des Mischrohres und des Luftrohres
bildet einen ringförmigen Luftdurchgang 70. Es ist zu bedenken jedoch,
daß die ringförmigen Formen des Abgasdurchganges und des Luftdurchganges durch andere
geeignete Formen ohne Verlassen der Erfindung ersetzt werden können.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform
beschrieben worden. Offensichtliche Modifikationen und Änderungen werden anderen
nach Lesen und Verstehen der vorangehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich.
Es ist gedacht, daß die Erfindung ausgelegt ist als alle solche Modifikationen und
Änderungen enthaltend, insoweit sie in dem Umfang der beigefügten Ansprüche kommen.