Die Erfindung kann in der Feuerungstechnik eingesetzt werden und dient zur Verbrennung von Kohlenwasserkraftstoff in Gasturbinen-, Gas-Dampf-, Heizkesseln und in anderen wärmetechnischen Anlagen.

Aus der RU 2333422 ist ein Wirbelbrenner bekannt. Der Wirbelbrenner enthält ein Gehäuse mit einem tangentialen Eintrittsstutzen und einem axialen Auspuffstutzen und eine darin eingeschlossene Wirbelkammer. Die Wirbelkammer umfasst nachein- ander geschaltete und koaxial angeordnete tangentiale Schaufelwirbler mit einer Stirnwand, die mit einem axialen Fenster und einer Düse versehen ist. Zwischen den Wänden des Auspuffstutzens und der Düse ist ein ringförmiger Durchgang ausgebildet. In das Gehäuse ist eine Zündungseinheit eingebaut. Der Mangel dieser bekannten technischen Lösung ist ein beachtlicher Strömungswiderstand gegen die Bewegung des Brennstoff-Luft-Gemischs in der Wirbelkammer, der durch den Schaufelwirbier erzeugt wird. Dadurch wird die Belastung des elektrischen Lüfters erhöht. Der nächstkommende Stand der Technik (Prototyp) zur angemeldeten Erfindung ist eine Einrichtung zur Brennstoffverbrennung (Patent RU 100185). Die Einrichtung zur Brennstoffverbrennung weist eine Stirnwand, eine erste zylinderförmige Wandung, eine erste kegelförmige Wandung, einen Eintrittsstutzen, eine zweite zylinderförmige Wandung, eine zweite kegelförmige Wandung und ein Zündmittel auf. Dabei ist die erste zylinderförmige Wandung rund ausgebildet. Die erste kegelförmige Wandung ist als Mantelfläche eines abgestumpften Kegels ausgebildet. Die erste zylinderförmige Wandung ist an einer Seite an die erste kegelförmige Wandung auf der Seite des größten Durchmessers angeschlossen. Die erste zylinderförmige Wandung und die erste kegelförmige Wandung sind koaxial angeordnet. Die Stirnfläche ist an die erste zylinderförmige Wandung an ihrem Rand angeschlossen und zwar an der Seite, die der ersten kegelförmigen Wandung entgegengesetzt ist. Das Zündmittel befindet sich in einem Hohlraum, der durch die erste zylinderförmige Wandung und die Stirnwand ausgebildet ist. Der Eintrittsstutzen ist an die erste zylinderförmige Wandung tangential angeschlossen. An der Anschlussstelle des Eintrittsstutzens zur ers- ten zylinderförmigen Wandung ist die erste Öffnung ausgebildet. Die zweite zylinderförmige Wandung ist an die erste kegelförmige Wandung an der Seite ihres kleineren Durchmessers angeschlossen. Die zweite kegelförmige Wandung auf der Seite des größten Durchmessers ist andersrum an die zweite zylinderförmige Wandung ange- schlössen. Die zweite zylinderförmige Wandung und die zweite kegelförmige Wandung sind koaxial mit der ersten zylinderförmigen Wandung angeordnet. Die Stirnfläche ist als ein Kreis ausgebildet. Der Mangel dieses Prototyps ist eine andauernde Aufhaltung der Verbrennungsrückstände während ihrer wirbelnden Bewegung in der Kammer. Das verursacht eine Überhitzung der Verbrennungskammer und eine Verminderung des Nutzeffekts der Einrichtung zur Brennstoffverbrennung. Es ist Aufgabe der Erfindung, den Nutzeffekt bei der Verbrennung der Verbrennungsrückstände in der Brennkammer zu steigern.

Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Brennstoffverbrennung weist eine Stirnwand, eine erste zylinderförmige Wandung, eine erste kegelförmige Wandung, einen Brenn- stoff-Luft-Eintrittsstutzen, eine zweite zylinderförmige Wandung, eine zweite kegelförmige Wandung und ein Zündmittel auf. Dabei ist die erste zylinderförmige Wandung rund ausgebildet. Die erste kegelförmige Wandung ist als Mantelfläche eines abge- stumpften Kegels ausgebildet. Die erste zylinderförmige Wandung ist an einer Seite an die erste kegelförmige Wandung auf der Seite ihres größeren Durchmessers angeschlossen. Die erste zylinderförmige Wandung und die erste kegelförmige Wandung liegen koaxial. Die Stirnfläche ist an die erste zylinderförmige Wandung ihren Rand entlang angeschlossen und zwar an der Seite, die der ersten kegelförmigen Wandung entgegengesetzt ist. Das Zündmittel befindet sich im Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen. Der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen ist an die erste zylinderförmige Wandung tangential angeschlossen. An der Anschlussstelle des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens an die erste zylinderförmige Wandung ist die erste Öffnung ausgebildet. Die zweite kegelför- mige Wandung ist an der Seite ihres größeren Durchmessers an die zweite zylinderförmige Wandung angeschlossen. Die zweite zylinderförmige Wandung und die zweite kegelförmige Wandung sind koaxial zu der ersten zylinderförmigen Wandung angeordnet. Die Stirnfläche ist kreisförmig ausgebildet. Der Rand mit dem kleineren Durchmesser der ersten kegelförmigen Wandung ist an die zweite zylinderförmige Wandung im Mittelteil ihrer Außenfläche angeschlossen. Dabei ist die zweite zylinderförmige Wandung in einen Innenteil und einen Außenteil aufgeteilt. Der Innenteil ist durch einen Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung vom Rand der zweiten zylinderförmigen Wandung bis zum Anschluss mit der ersten kegelförmigen Wandung ausgebildet. Dieser Rand liegt in einem Hohlraum, welcher durch die erste zylinderförmige Wandung, die erste kegelförmige Wandung und den Hohlkegel ausgebildet ist. Der Außenteil ist durch einen Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung von der Verbindung mit der ersten kegelförmigen Wandung bis zum Anschluss an die zweite kegelförmige Wandung ausgebildet. Der Zylinderhohlraum ist durch die dritte zylinder- förmige Wandung und die zweite zylinderförmige Wandung ausgebildet. Der Hohlkegel ist durch die Mantelfläche des Kegels und die Stirnwand ausgebildet.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Einrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 - eine Außenansicht der Einrichtung

Fig. 2 - die Einrichtung im Querschnitt und

Fig. 3 - die Einrichtung im Längsschnitt.

In den Zeichnungen bedeuten 1 - die Stirnwand,

2 - die erste Öffnung,

3 - die Brennkammer,

4 - das Zündmittel,

5 - den kegelförmigen Teil,

6 - den zylinderförmigen Teil,

7 - den Konfusor,

8 - die zweite Öffnung,

9 - die zweite kegelförmige Wandung,

10 - die zweite zylinderförmige Wandung,

1 1 - die erste kegelförmige Wandung,

12 - die erste zylinderförmige Wandung,

13 - die Strömungen des Brennstoff-Luft-Gemischs

14 - den Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen,

15 - die Düse,

16 - den Innenteil,

17 - den Außenteil,

18 - den Austrittsstutzen,

19 - die dritte zylinderförmige Wandung,

20 - den Zylinderhohlraum,

21 - den Eintrittsstutzen,

22 - den Wärmeschutzstoff,

23 - den Hohlkegel,

24 - den Eintrittsstutzen,

25 - den Austrittsstutzen.

Die Hauptbauteile der Einrichtung sind die Brennkammer 3, der Hohlkegel 23, der kegelförmige Teil 5, der zylinderförmige Teil 6 mit dem Innenteil 16 und dem Außen- teil 17 und dem Konfusor 7. Dabei sind die Innenflächen der Einrichtung einander und der Achse der Einrichtung zugewendet. Die Außenflächen der Einrichtung sind nach auswärts der Einrichtung, d. h. von der Achse der Einrichtung, gewendet. In Fig. 1 stellen 1 die Stirnwand der Einrichtung und 2 die erste Öffnung in den Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 dar.

Die Brennkammer 3 ist ein Hohlraum, der durch die erste zylinderförmige Wandung 12 und den Hohlkegel 23 ausgebildet ist. Die erste zylinderförmige Wandung 12 ist nach der Form der Zylinderoberfläche ausgebildet. Im Einzelfall kann sie kreisförmig sein. Die erste zylinderförmige Wandung 12 ist an den Rändern mit dem Hohlkegel 23 verbunden.

Die Spitze des Hohlkegels 23 ist zur Brennkammer 3 hin gemäß der Achse der ers- ten zylinderförmigen Wandung 12 ausgerichtet. Der Hohlkegel 23 ist am Umfang luftdicht mit der ersten zylinderförmigen Wandung 12 verbunden. Die erste zylinderförmige Wandung 12 ist an dem dem Hohlkegel 23 gegenüberliegenden Rand mit der ersten kegelförmigen Wandung 11 verbunden. Die erste kegelförmige Wandung 11 bildet den kegelförmigen Teil 5 aus. Die erste kegelförmige Wandung 1 ist als Mantelfläche eines abgestumpften Kegels ausgebildet. Dabei ist der größere Durchmesser der ersten kegelförmigen Wandung 11 gleich dem Durchmesser der ersten zylinderförmigen Wandung 12. Der kleinere Durchmesser der ersten kegelförmigen Wandung 11 ist gleich dem Durchmesser der zweiten zylinderförmigen Wandung 10, die nachfolgend beschrieben ist. Der kegelförmige Teil 5 liegt koaxial mit der Brennkammer 3. Die erste kegelförmige Wandung 1 ist mit ihrem Rand mit dem größeren Durchmesser luftdicht mit der ersten zylinderförmigen Wandung 12 verbunden. Die erste kegelförmige Wandung 11 ist mit ih- rem Rand mit dem kleineren Durchmesser mit der Außenfläche der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 und zwar im Mittelteil der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 verbunden. Die zweite zylinderförmige Wandung 10 bildet den Zylinderhohlraum 20 mit der dritten zylinderförmigen Wandung 19. Der obere und der untere Teil der dritten zylinderförmigen Wandung 19 sind mit dem Austrittsstutzen 18 und dem Eintrittsstutzen 21 verbunden. Die zweite zylinderförmige Wandung 10 bildet den zylinderförmigen Teil 6. Die zweite zylinderförmige Wandung 10 ist als kreisförmige Zylinderoberfläche ausgebildet. Der Durchmesser der Außenfläche der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 ist so ausgebildet, dass die erste kegelförmige Wandung 1 an sie mit ihrem Rand mit dem kleineren Durchmesser der ersten kegelförmigen Wandung 11 angeschlossen wer- den kann. Dabei befindet sich der Teil der zweiten zylinderförmigen Wandung 0 in der Verbrennungskammer 3 und dem kegelförmigen Teil 5 und bildet den Innenteil 16 des zylinderförmigen Teils 6. Der Innenteil 16 stellt einen Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 mit dem entsprechenden Rand der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 dar, der in der Verbrennungskammer 3 liegt, bis zur Anschluss- stelle der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 mit der ersten kegelförmigen Wandung 1 . Der Außenteil 17 ist durch den Bereich der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 von der Anschlussstelle der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 mit der ersten kegelförmigen Wandung 1 bis zum Rand der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 ausgebildet, der außerhalb der Verbrennungskammer 3 liegt. Der zylinder- förmige Teil 6 liegt koaxial zu dem kegelförmigen Teil 5 und der Brennkammer 3. Die zweite zylinderförmige Wandung 10 ist an dem außerhalb der Verbrennungskammer 3 liegenden Rand mit der zweiten kegelförmigen Wandung 9 verbunden, die nachfolgend beschrieben ist. Die zweite kegelförmige Wandung 9 bildet den Konfusor 7. Die zweite kegelförmige Wandung 9 ist als Mantelfläche eines abgestumpften Kegels ausgebildet. Dabei ist der größere Durchmesser des Rands der zweiten kegelförmigen Wandung 9 im Querschnitt gleich dem Durchmesser der zweiten zylinderförmigen Wandung 10. Der Konfusor 7 ist koaxial zu dem zylinderförmigen Teil 6, dem kegelförmigen Teil 5 und der Brennkammer 3 angeordnet. Der Rand der zweiten kegelförmigen Wandung 9 mit dem kleineren Durchmesser bildet die zweite Öffnung 8. Das Zündmittel 4 befindet sich in der Brennkammer 3. Als Zündmittel 4 können zum Beispiel verschiedene Zündkerzen, Fackeln oder andere Einrichtungen zur Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemischs angewendet werden. Das Zündmittel 4 ist im Brennstoff-Luft-Stutzen 14 angeordnet. Die erste Öffnung 2 ist in der ersten zylinderförmigen Wandung 12 ausgebildet. Die erste zylinderförmige Wandung 12 ist am Umfang der ersten Öffnung 2 luftdicht mit dem Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 verbunden. Die Verbindung des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens 14 mit der ersten zylinderförmigen Wandung 12 ist so ausgebildet, dass die Möglichkeit der ungehinderten Bewegung der Strömungen 13 des Brennstoff-Luft-Gemischs sichergestellt ist.

Der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 ist als ein Rohrstück ausgebildet. Dabei ist der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 tangential zur ersten zylinderförmigen Wandung 12 angeordnet. Dabei liegt die Achse des Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzens 14 in der Ebene angeordnet, welche senkrecht zur Achse der Verbrennungskammer 3 steht und die Achse der Verbrennungskammer 3 nicht schneidet. Die Düse 15 ist im Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 angeordnet. Die Düse 15 ist die Einrichtung für die Brennstoffzerstäubung. Die Erfindung funktioniert wie folgt:

Der Brennstoff und die Luft fließen in die Brennkammer 3 über den Brennstoff-Luft- Eintrittsstutzen 14. Die Brennstoffzufuhr kann mittels Flüssig- oder Gas- Brennstoffeinspritzung über die Düse 15 erfolgen. Die Brennstoff- und Luftzufuhr kann sowohl zusammen als auch getrennt sichergestellt werden. Das Brennstoff- Luft-Gemisch entsteht im Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 unabhängig von der Art und Weise der Luft- und Brennstoffzufuhr. Nach dem Ansprechen des Zündmittels 4 brennt das Brennstoff-Luft-Gemisch in der Brennkammer 3, wobei Verbrennungs- rückstände entstehen. Die Verbrennungsrückstände kommen in die Rotationsströmung in der Brennkammer 3, da der Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14 tangential zur ersten zylinderförmigen Wandung 12 angeordnet ist. Der Hohlkegel 23 in der Brennkammer 3 bildet den Drallwinkel der Verbrennungsrückstände. Während der Rotationsbewegung werden Verbrennungsrückstände des Brennstoff-Luft-Gemischs inten- siv vermischt.

Die Verbrennungsrückstände kommen aus der Verbrennungskammer 3 in den zylinderförmigen Teil 6. Die Verbrennungsrückstände setzen ihre Rotationsbewegung im zylinderförmigen Teil 6 fort. Infolge der Durchmesserdifferenz zwischen der ersten zylinderförmigen Wandung 12 und der zweiten zylinderförmigen Wandung 10 wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Verbrennungsrückstände erhöht.

Während der intensiven Rotation fließen die heißen Verbrennungsrückstände aus dem zylinderförmigen Teil 6 hinaus und kommen über den Konfusor 7 in den Feue- rungsraum der wärmetechnischen Anlagen.

Der Konfusor 7 an der Stirnfläche des zylinderförmigen Teils 6 erhöht den Strömungswiderstand. Wegen der Erhöhung des Strömungswiderstands wird der Druck im zylinderförmigen Teil 6 und in der Brennkammer 3 erhöht. Mit dem Druckaufbau nimmt auch proportional dazu die chemische Reaktionsgeschwindigkeit der Verbrennungsrückstände zu. Dabei wird der Verbrennungswirkungsgrad des Brennstoff-Luft- Gemischs erhöht.

Der Hohlraum 20 wird durch die zweite zylinderförmige Wandung 10 und die dritte zylinderförmige Wandung 19 gebildet. Ein Kältemittel läuft im Hohlraum 20 über den Eintrittsstutzen 21 und den Austrittsstutzen 18 um. Das Kältemittel läuft auch im Hohlkegel 23 über Ein- und Austrittsstutzen 24 und 25 um. Das Kältemittel und der Wärmeschutzstoff 22 stellen die erforderliche Wärmeführung beim Betrieb der Einrichtung zur Brennstoffverbrennung dar.

Somit stellt die Ausbildung der Einrichtung mit der Verbrennungskammer 3 mit dem tangential angeordneten Brennstoff-Luft-Eintrittsstutzen 14, dem Hohlkegel 23, dem kegelförmigen Teil 5 und dem zylinderförmigen Teil 6, dem in der Brennkammer 3 angeordneten Innenteil 16 und dem Außenteil 17 und dem Konfusor 7 die Erhöhung des Verbrennungswirkungsgrads des Brennstoff-Luft-Gemischs sicher.