Die Erfindung betrifft einen Brenner für eine thermische Nachverbrennungsvorrichtung mit

a) einem Gehäuse;

b) einer in dem Gehäuse angeordneten Brenndüse, die ein von Brenngas durchströmbares Rohr aufweist, das mindestens eine Austrittsöffnung für das Brenngas besitzt;

c) ^' einer auf einem Endbereich des Gehäuses angebrachten Verwirbelungseinrichtung, die von dem zu reinigenden Abgas durchstrδmbar ist.

Thermische Nachverbrennungsvorrichtungen sollen mit einem möglichst guten Wirkungsgrad, also mit einer möglichst geringen Brennerleistung, die in der zu entsorgenden Abluft mitgeführten Verunreinigungen möglichst vollständig verbrennen. Unter dem Gesichtspunkt der voll- ständigen Verbrennung wäre eine verhältnismäßig hohe Temperatur der von dem Brenner erzeugten Flamme günstig; allerdings wächst mit zunehmender Temperatur die Bildung von unerwünschten Stickstoff -Oxiden.

Ein Brenner der eingangs genannten Art ist in der DE 102 37 604 B4 beschrieben. Die dort eingesetzte Brenndüse besitzt eine Mehrzahl von Hauptaustrittsöffnungen, über welche das Brenngas in radialer Richtung mit einem bestimmten Druck ausströmt. Durch geeignete Wahl des radialen Abstandes, in dem die Hauptaustrittsöff - nung von der Achse der Brenndüse angeordnet sind, sowie, des Querschnittes der Hauptaustrittsöffnungen wird erreicht, dass sich an den Hauptaustrittsöffnungen Einzel flammen bilden, die sich gegenseitig im Wesentlichen nicht über- läppen. Dabei wird der einleuchtende Gedanke verfolgt, den kompakten Flammenball, der sich bei noch älteren Brennern nach dem Stande der Technik findet, in eine Vielzahl von Einzelflammen aufzulösen, von denen jede mit einer niedrigeren Temperatur brennt als der Flammenball . Dieses Konzept hat sich durchaus bewährt; es besteht jedoch der ständige Bedarf, die Eigenschaften von Brennern weiter zu verbessern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brenner der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass bei einfachem Aufbau besonders gute Verbrennungs- werte, insbesondere im Blick auf die Bildung von CO und NO erzielt werden können. x

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass

d) die Brenndüse ein Außenrohr und ein Innenrohr um- fasst, die mit ihren Endbereichen einen ringför- migen Austrittsspalt bilden;

wobei

e) der Innenraum zwischen dem Außenrohr und dem Innen- röhr bis zum Austrittsspalt von Brenngas durchströmbar ist;

f) der Strömungsweg für das Brenngas in der Nähe des Austrittsspalts eine Engstelle aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Brenndüse mit Außen- und Innenrohr und insbesondere der Engstelle im Endbereich des Strömungsweges wird im Zusammenwirken mit dem Abluftstrom eine besonders kompakte Flamme erzielt, deren äußere Gestalt grob als "glockenförmig" bezeichnet werden kann. Sie weist für ein gegebenes Volumen eine vergleichsweise kleine Oberfläche auf und ist daher nach landläufiger Meinung eigentlich nicht geeignet, gute Verbrennungswerte zu erzielen. Man ging bisher davon aus, dass in derartigen kompakten Flammen die Verbrennungstemperatur zu hoch ist und daher zu hohe Werte an NO X unvermeidbar sind.

Erfindungsgemäß wurde jedoch erkannt, dass eine der- artige Flammenform durchaus einen positiven Effekt hat, da dem Sauerstoff der Zugang zu den inneren Bereichen der Flamme erschwert ist, was dort die Flammentemperatur senkt und dort zu einer reduzierend brennenden Flamme führt. Die von der Fachwelt befürchtete negative Folge einer unvollständigen Verbrennung mit hohen CO-

Werten vermeidet die Erfindung durch die Verwirbelungsein- richtung, welche trotz kompakter Flamme für eine vollständige Verbrennung der im Abgas mitgeführten Verunreinigungen und des Brenngases sorgt, indem zwischen Abluftstrom und Gasring Strömungswirbel erzeugt werden. Diese ziehen die äußeren Bereiche der Flamme zunächst teilweise nach hinten, die jedoch schließlich von der Abluft mitgerissen werden, sodass bei niedriger Temperatur der Brennkammer eine vollständige Oxidation der brennbaren Bestandteile erzielt wird.

Zweckmäßigerweise wird die Engstelle im Strömungs- weg des Brenngases dadurch erzielt, dass das Außenrohr in seinem den Austrittsspalt begrenzenden End- bereich einen in Strömungsrichtung des Brenngases sich konisch verjüngenden Abschnitt aufweist. Durch diesen Abschnitt wird das Brenngas in der Nähe des Austrittsspaltes auf das Innenrohr zugelenkt, was die Ausbildung der gewünschten Flammenform fördert .

Besonders vorteilhaft ist diejenige Ausführungform der Erfindung, bei welcher das Innenrohr an seiner Außenmantelfläche in seinem den Austrittsspalt begrenzenden Endbereich eine insbesondere im Querschnitt V-förmige Nut aufweist. Wenn diese Nut mit dem konisch zulaufenden

Endbereich des Außenrohres zusammenwirkt, entsteht eine Strömung des Brenngases, bei welcher die sich ergebende Flamme in besonderem Maße die gewünschten Eigenschaften besitzt .

Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es zusätzlich möglich, dass Außenrohr und Innenrohr in axialer Richtung zueinander verstellbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, die effektive Fläche des Austritts- Spaltes zu verändern, beispielsweise, um den Brenner an unterschiedliche Kapazitäten anzupassen.

Aus Raumgründen schließlich ist es zweckmäßig, wenn im Inneren des Innenrohrs eine Zündelektrode unter- gebracht ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Figur 1 einen Axialschnitt durch den im Inneren des Gehäuses einer thermischen Nachverbrennungs- Vorrichtung liegenden Bereich eines Brenners;

Figur 2 in vergrößertem Maßstab einen Axialschnitt durch den Endbereich der Brenndüse des Bren- ners von Figur 1 in einer ersten Relativposition zweier innerer Komponenten;

Figur 3 einen Schnitt, ähnlich der Figur 2, in welcher sich die inneren Komponenten der Brenndüse in einer zweiten Relativposition befinden.

Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen. Dort ist derjenige Bereich eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichneten Brenners dargestellt, der innerhalb des isolierten Außengehäuses einer thermischen Nachverbrennungsvorrichtung angeordnet wird. Wegen der "Umgebung", in welcher dieser Brenner 10 eingesetzt wird, wird auf die oben bereits erwähnte DE 102 37 604 B4 Bezug genommen. Soweit nachfolgend nichts anderes gesagt ist, gelten die dortigen Ausführungen für den An- schluss, die Ausgestaltung und die Art der Betriebsweise des Brenners 10 hier in gleicher Weise. Insbesondere gilt auch vorliegend, dass der Brenner 10 insgesamt mit seinem freien Endbereich in eine Öffnung 15 einer Brennkammerwand

14 der thermischen Nachverbrennungsvorrichtung eingeführt ist.

Der Brenner 10 weist ein zylindrisches Brennergehäuse 12 auf, welches an seinem der Brennkammer 16 zugewandten Ende eine Verwirbelungseinrichtung 13 trägt . Diese Verwirbelungseinrichtung 13 kann ebenfalls diejenige Bauweise besitzen, die in der DE 102 37 604 B4 beschrieben ist. Sie liegt mit ihrem Außenumfang mehr oder weniger dicht an der Öffnung 15 der Brennkammerwand 14 an.

Koaxial innerhalb des Brennergehäuses 12 ist die eigentliche Brenndüse 1 positioniert, die ihrerseits ein Außenrohr 2 und, koaxial innerhalb von diesem, ein Innenrohr 3 umfasst . Das Außenrohr 2 besitzt an seinem freien, innerhalb der Brennkammer 16 liegenden Endbereich einen konisch auf das Ende zu konvergierenden Abschnitt 2a. Das Innenrohr 3 dagegen weist in seinem innerhalb der Brennkammer 16 liegenden Endbereich einen sich konisch auf das Ende verjüngenden Abschnitt 3a und, weiter auf das freie Ende zu, einen sich wieder konisch erweiternden Abschnitt 3b auf. Auf diese Weise entsteht in der Außenmantelfläche des Innenrohres 1 eine Art V-förmiger Nut 3c. Zwischen dem freien Rand des

Abschnitts 2a des Außenrohres 2 und der Nut 3c befindet sich ein ringförmiger Düsen-Austrittsspalt 4.

Zwischen dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 der Brenndüse 1 ist eine axiale Relativbewegung möglich. Dies kann entweder durch eine axiale Verschiebung des Außenrohres 2 oder eine axiale Verschiebung des Innenrohres 3 geschehen. Die Folge ist, dass der effektive Austrittsspalt 4 der Brenndüse 1 in sei- nem Querschnitt verändert werden kann. Dies wird aus den Figuren 2 und 3 deutlich. Während in Figur

2 der freie Rand des Abschnittes 2a des Außenrohres 2 etwa der tiefsten Stelle der Nut 3c des Innenrohres

3 gegenüberliegt und auf diese Weise ein größtmög- licher Düsenspalt 4 entsteht, liegt in der Relativposition der Figur 3 der freie Rand des Abschnittes 2a des Außenrohres 2 verhältnismäßig nahe an dem sich konisch zum Ende des Innenrohres 3 hin verjüngenden Abschnitt 3a des Innenrohres 3. Ersichtlich ist in dieser Relativposition von Außenrohr 2 und Innenrohr

3 der Querschnitt des ringförmigen Austrittsspaltes 4 vergleichsweise gering.

Der ringförmige Zwischenraum zwischen dem Brennerge- häuse 12 und dem Außenrohr 2 der Brenndüse 1 liegt im Sichtfeld einer UV-Diode, die in bekannter Weise der Überwachung des Brennvorganges dient .

Der ringförmige Zwischenraum zwischen dem Außenrohr 2 und dem Innenrohr 3 der Brenndüse 1 ist in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Weise mit einer Brenngasquelle verbunden.

In den Innenraum des Innenrohres 3 schließlich ist eine Zündelektrode 5 eingeschoben. Der ringförmige

Zwischenraum zwischen Innenrohr 3 und Zündelektrode 5 kann mit einem Zündgas beschickt werden.

Der oben beschriebene Brenner 10 arbeitet wie folgt:

Das Brenngas wird dem Zwischenraum zwischen dem Außenrohr

2 und dem Innenrohr 3 der Brenndüse 1 mit einem bestimmten Druck zugeführt. Seine Strömungsgeschwindigkeit kann in der Zuführleitung dabei durch eine Venturi-Düse erhöht werden, wie dies bekannt ist. Das Brenngas tritt dann durch den Austrittsspalt 4 aus. Um den Brenner 10 zu entzünden, wird in den Zwischenraum zwischen Innenrohr

3 und Zündelektrode 5 Zündgas eingeführt und mit Hilfe der Zündelektrode 5 entzündet. Dies führt dann wiederum zum Entzünden des Brenngases. In Strömungsrichtung hinter dem Austrittsspalt 4 bildet sich nun eine Flamme 17, deren äußere Kontur einer Glocke ähnelt. Dies will sagen, dass sich die Flamme 17 zunächst, von dem Radius des freien Randes des Außenrohres 2 ausgehend, in Strömungsrichtung verhältnismäßig rasch erweitert, dann jedoch weiter in

Richtung auf das Innere der Brennkammer 16 zu ihren Radius nur noch wenig vergrößert und schließlich auch wieder verhältnismäßig rasch verkleinert. Dies ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Auf diese Weise entsteht eine Flamme 17, die bei vorgegebenem Volumen eine Verhältnis- mäßig geringe Oberfläche aufweist.

In die so gebildete Flamme 17 fließt über die Verwirbe- lungseinrichtung 3 die zu reinigende Abluft, die da- bei um die Flamme 17 herum stark verwirbelt wird. Die in der Abluft enthaltenen Verunreinigungen werden nunmehr verbrannt, wobei sowohl die Bildung von NO als auch die Bildung von CO wirkungsvoll unterdrückt werden.

Wie bereits oben erwähnt, kann je nach der Menge des anfallenden Abgases der effektive Querschnitt des Austrittsspalt 4 verändert werden, um auf diese Weise eine für den gegebenen Anwendungsfall optimale Flammenform und geringstmögliche Bildung von NO und CO zu erhalten.