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Bunsenbrenner.
Bei dem Entwurf von Gasbrennern für Heiz-und Leuchtzwecke besteht die Forderung, ein Rückschlagen der Flamme zu vermeiden, d. h. zu verhindern, dass die Flamme nicht am eigentlichen Brennerkopf brennt, sondern an der Düse, die die Mischung des austretenden Gasstrahls mit Luft bewirkt. Die Schwierigkeit besteht insbesondere darin, das Rückschlagen auch bei wechselndem Gasdruck und bei wechselnder Zusammensetzung des Gases in jedem Falle zu vermeiden. Man hat schon verschiedene Vorschläge gemacht, um dies zu erreichen. Insbesondere hat man ein Davysches Sicherheitsgitter an der Brennermündung oder im Mischrohr selbst angeordnet bzw. dieses Gitter durch enge Öffnungen ersetzt.
Ebenso hat man auch vorgeschlagen, die zutretende Luft je nach den Gasverhältnissen von Hand oder auch durch Steuerung von dem Gashahn aus zu regulieren, aber alle diese Ausführungen versagen öfters, namentlich bei niederen Gasdrucken.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird der Bunsenbrenner so eingerichtet, dass das Gas unter Schwingungen aus der Düse in das Mischrohr einströmt. Es hat sieh dabei herausgestellt, dass, wenn die Schwingungen genügend stark sind, dadurch ein Rückschlagen der Flamme vermieden wird. Die Schwingungen werden. durch besondere Sehwingungserreger erzeugt, wobei die Gasdüse selbst als Schwingungerreger ausgebildet sein kann.
Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen Schwingungen erzeugt werden und ein hörbares Signal entsteht, wenn der Gasdruck über den normalen angestiegen ist. Bei der vorliegenden Erfindung treten dagegen Schwingungen dauernd beim normalen Betrieb auf, u. zw. solche, die über der Hörbarkeitsgrenze liegen, und sie haben den Zweck, ohne die Wirkung des Brenners irgendwie zu stören, das Brennen der Flamme am Brennerkopf zu gewährleisten und ein Brennen der Flamme aus der Düse zu verhin dem. Hiezu ist das Vorhandensein einer Schwingungskammer notwendig, die bei allen jenen bekannten Brennern fehlt, die ihrem äusseren Ansehen oder ihrer Bestimmung nach geeignet zu sein scheinen, ein Brennen der Flamme an der Düse zu verhindern.
Eine Reihe von Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt, u. zw. zeigen die Fig. 1 und 2 die Versuchseinrichtungen, die das Wesentliche der Erfindung darlegen. Die Fig. 3-8 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Brenners mit verschiedenartigen, die Schwingungen erregenden Düsen.
Fig. 9 ist ein Doppelsparbrenner, mit der Einrichtung versehen.
Bei Bunsenbrennern, gleichgültig welchem besonderen Verwendungszwecken dieselben dienen sollen, ist das Zurücksehlagen der Flamme vom Brenner durch das Mischrohr zur Gasdüse die Folge eines Konstruktionsfehlers. Brennt das Gas einmal an der Gasdüse, was besonders dann eintritt, wenn die Gaszufuhr zu klein wird, so brennt die Flamme dauernd falsch ; das Mischrohr wird heiss, die Heizkraft der Flamme ist auf einen Bruchteil gesunken, wenn sie nicht erlischt, und die zurückgeschlagene flamme verbreitet einen widerlichen Geruch. Dieser Zustand ändert sich nicht, auch wenn die normale Gaszufuhr wieder hergestellt wird.
Dieser Fehler der alten Brenner wird durch die vorliegende Erfindung behoben ; ihr Wesen wird . am besten durch die Versuehsanordnung Fig. 1 geklärt. 3 ist die Gasdüse, 4 das Mischrohr, 5 der Brenner- kopf ; bei 6 wird das Brenngas zugefÜhrt, bei 5 die Flamme angesteckt. Die Flamme brennt bei 5 solange
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besteht nun in der Anbringung einer Sehwingungsvorrichtung, z. B. der Pfeife 7, 8, 9, 10. Man bläst bei 10 Luft in das Labium 9. Dann gerät die Luftsäule 8 in Schwingungen, und diese Schwingungen werden durch die Gummimembrane 7 auf das bei 3 ausströmende Gas übertragen. Beim Anblasen der Pfeife beobachtet man folgende merkwürdige Erscheinung.
Die bei dem oben genannten Versuch zurückgeschlagene und in 11 brennende Flamme erlischt sofort, und der Bunsenbrenner brennt wieder richtig bei 5. Daraus folgt, dass Longitudinalschwingungen des an der Gasdiise 3 in das Mischrohr 4 eintretenden Gasstrahles das Zurückschlagen des Brenners bei normalen Gasdrücken verhindert. Die Erklärung hiefür erzielt folgender Versuch : Nimmt man die Düse 3 vom Mischrohr 4 des Brenners weg und lässt sie frei brennen, ohne zu pfeifen, so beobachtet man, dass die Flamme unmittelbar an der Düse brennt. Sobald jedoch die Pfeife angeblasen wird, erlischt die Flamme unmittelbar an der Düse und brennt erst in einem gewissen Abstand 13 von der Düse 3, wie Fig. 3 zeigt. Die Schwingungen machen somit die an die Düse 3 zurückgeschlagene Flamme selbstlöschend.
Für den praktischen Gebrauch ist es nun wünschenswert, erstens die besondere Luftzufuhr zur Erregung einer Pfeife zu vermeiden und zweitens den mit dem Tönen der Pfeife verbundenen Lärm zu umgehen. Ersteres wird erreicht, indem die Pfeife durch den Gasstrom selbst angeblasen wird. Letzteres wird erreicht, indem man die Schwingungen so kurz macht, dass sie über der Hörbarkeitsgrenze liegen.
Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen zeigen, wie dieses Ziel erreicht wird.
Die Gasdüse des Bunsenbrenners kann auf verschiedene Arten so ausgestaltet werden, dass sie
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Gasdruckes in Geschwindigkeit Schwingungen erregt.
In den Fig. 4-7 sind andere Ausführungsformen skizziert, durch welche Schwingungen im Innern der Düse hervorgerufen werden. Sie können auch bestehen aus pfeifenartigen Abschrägungen, Zungen,
Membranen, Saiten, verschieden grossen Schlitzen oder einseitig gesetzten Bohrungen oder andersartigen
Verengungen. Damit Schwingungen durch den Gasstrahl erregt werden können, muss der Erreger eine grössere Gaseinlassöffnung haben als die Strahldüse 15. Ebenso sind die Masse der Erregerkammer 16 sowie auch deren Form durch den Zweck, die Schwingungserregung, bestimmt.
Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, dass die Strahldüse 15 nach aussen koniseh erweitert ist, am besten in einem Winkel von 30 -50 , damit der in Schwingungen versetzte Gaqstrahl sieh in geeig- neter Art mit Luft vermischt und die Schwingungen dem der Düse vorgelagerten Mischrohr 19 mitteilen kann. Die konische Zuspitzung 18 der Düsenrohrwandung dient dazu, die Luft direkt am Austritt der
Strahldüse zur Hand zu haben ; sie ist auch vorteilhaft zum Regeln des Gasluftgemisches im Brenner- mischrohr 19, das zweckmässig durch Heranrücken des Brennerrohres an die Düse oder umgekehrt wohl besser durch Heran-oder Wegrücken (Schrauben) der Düse an das Brennermischrohr erfolgen kann (Fig. 8).
Das Zurücksehlagen der Flamme an die Düse wird durch die selbstlösehende Wirkung der Düse vermieden und besonders wird diese Wirkung dadurch verstärkt, dass das Misehrohr 19 des Brenners in der Nähe der Strahldüse eine zylindrische Verengung aufweist, die sich nach der Brennerseite zu erweitert (s. Fig. 3-8). Die Verengung ist ungefähr 2*-4fach so lang wie der Durchmesser an der engsten Stelle beträgt.
Es wird durch diese Ausführung, enges Misehrohr nahe der Düse in Ver- bindung mit der Schwingungsdüse, erreicht, dass die Flamme nicht nur nicht zurückschlägt, sondern dass eine an der Strahldiise angezündete Flamme dort erlischt und durch den Brenner hindurch nach vorne zum Brennerkopf läuft und dort mit richtig entleuehteter Flamme weiterbrennt.
Die Vorteile vorstehend beschriebener Erfindung können selbstverständlich auch heute bestehenden Bunsendoppel- und 1\fehrfachbrennern zugute kommen, dadurch, dass man diese Einrichtung an gewöhn- liehen Brennern einbaut. In Fig. 9 ist eine derartige Ausführungsform skizziert. In Fig. 9 ist ein Brenner mit Sparbrenner bekannter Bauart dargestellt. In das Hahngehäuse 22 ist eine Düse 23 eingeschaltet, die in ihrer Bauart den Fig. 3-8 entspricht. Das vorgeschaltete enge zylindrische Mischrohr entspricht gleichfalls den früheren Ausführungen. Aus dem Brennerkopf 24 tritt das Bunqengemisch aus.
Das Rohr 25 für die Sparflamme zweigt von dem Hahn 22 ab nnd sendet das Gas durch eine wie oben beschrieben ausgeführte Sehwingungsdüse 26 in das enge zylindrische Mischrohr 27, dessen Bauart oben beschrieben ist und welches an dem Sparflammenkranz 28 mündet. Es können natürlich Doppelbrennersysteme ver- schiedener Bauart verwendet werden, insbesondere kann das Sparflammenmischrohr entsprechend bekannten Bauarten auch horizontal sein.
Unter Umständen kann die Erregung der Schwingungen auch von aussen her etwa durch mechanische, elektrische oder sonstige Oszillatoren u. dgl. bewirkt werden.