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Verfahren und Vorrichtung zum Mischen gasförmiger Medien sowie Brenner mit derartiger Mischvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen gasförmiger Medien in unterschiedlichen Volumen-
Anteilen - vorzugsweise bei Brennern für Industrieöfen-bei welchem das Medium mit grösserem Anteil (z.
B. die Verbrennungsluft) mittels einer Drallvorrichtung 00. dgl. zugeführt wird. ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bestehend aus einem Mischkanal mit einem darin zentral angeordne- tenZuleitungsrohr für das Medium geringeren Volumen-Anteiles und aus einer. an der Basis des Mischka- nales angesetztenDrallvorrichtung für das Medium mit grösserem Volumen-Anteil sowie schliesslich einen Brenner - insbesondere für Industrieöfen - mit einer derartigen Mischvorrichtung.
Bei derartigen Verfahren zum Mischen mehrerer Medien ist die gleichmässige Vermischung der verschiedenen Komponenten umso schwieriger, je grösser der Unterschied ihrer Volumen-Anteile ist ; insbe- sondere bei Herstellung brennbarer Gemische, auf welche sich die Erfindung vorzugsweise bezieht, ist also die Erzielung einer strähnenlosen Mischung überaus schwierig, die allein eine optimale Verbrennung garantiert. Durch Zuführung des Mediums mit grösserem Volumen-Anteil mit einer Dralleinrichtung allein kann jedoch die angestrebte vollkommene Mischung nicht ohne weiteres erreicht werden.
Daher wurden neuerdings Brenner ohne Dralleinrichtung entwickelt : So sind beispielsweise bei einem bekannten Gasbrenner für Erdgas konzentrisch zurGeh & useachse mehrere Gasrohre mit verschlossenem Kopf und radialenSiebdüsen angeordnet, welch letztere im Strom der Verbrennungsluft vor deren Einmündung in den Verbrennungsraum liegen ; das brennbare Gas wird also im letzten Abschnitt des Mischkanales quer in den Luftmantel eingeblasen, so dass zwar eine Verlängerung der Mischstrecke sowie eine Intensivierung der Mischung erreicht wird, doch lassen sich auch bei dieser Einrichtung Strähnenbildungen nicht vermeiden ; durch diese Ausführungsform des Brenners wird also trotz des hohen Aufwandes die gestellte Aufgabe nicht gelöst.
Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass beim Mischen gasförmiger Medien in unterschiedlichen Volumen-Anteilen mittels einer Dralleinrichtung unter bestimmten Voraussetzungen-d. h. bei entsprechender konstruktiver Abstimmung der Mischvorrichtung mit der Dralleinrichtung-doch eine optimal homogene Mischung erhalten werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Mischen gasförmiger Medien in unterschiedlichen Volumen-An- teilen, bei welchem das Medium mit grösstem Anteil (Verbrennungsluft) mittels einer Drallvorrichtung od. dgl. zugeführt wird, besteht nun darin, dass in einen hinter dem Brennermaul angeordneten Mischkanal, in den ein bis zum Brennermaul reichendes Zuleitungsrohr für das Medium kleineren Anteiles (z.
B. das brennbare Medium) zentral eingesetzt ist, das Medium mit grösserem Volumen-Anteil unter solchen Bedingungen von Druck und Geschwindigkeit unter Drall eingeleitet wird, dass es in einem an die Wand des Mischkanales anschliessenden zylindrischen Bereich vorwärts bewegt und dadurch innerhalb desselben ein das Zuleitungsrohr des andern Mediums konzentrisch umgebender Unterdruckbereich erzeugt wird, in welchem das aus der Mündung des Zuleitungsrohres austretende Medium in den Mischkanal zurückgesangt wird.
Hiedurchwird nicht nur eine erhebliche Verlängerung der Mischstrecke erzielt, sondern auch ein auf eine verhältnismässig grosse Strecke verteilter Eintritt des einen Mediums in den Strom des andern ; ein
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weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Vereinigung beider Medien nicht abrupt und verlustteich erfolgt, sondern allmählich-also praktisch ohne Verlmt an Strömungs- energie-da die äusseren Zonen des in das Vakuum zurückströmenden Mediums in den es umgebenden
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die Nähe der Dralleinrichtung gelangt.
Nach der Erfindung werden weiters Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art zur Durchführung des obigen Mischverfahren derart ausgebildet, dass der Mischkanal einen gröleren Querschnittaufweitt, als zur Aufnahme des ihn durchsetzenden Mediums grösseren Volumen-Anteiles erforderlich ist, wodurch bei Einleitung dieses Mediums unter Drall unmittelbar um das zentrale Zuleitungsrohr herum ein Vakuum entsteht.
Bei Brennern-insbesondere für Industrieöfen - erweist sich die Ausstattung mit der oben beschriebenen Mischvorrichtung und somit die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens als besonders vorteilhaft, wenn an den Mischkanal ein an sich bekanntes trompetenförmiges und stufenlos in die Wand des Feuerraumes übergehendes Brennermaul anschliesst, aus dem die Flamme infolge der In ihrem Kern er-
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erzielten Sogwirkungen unterstützen sich nämlich gegenseitig, wodurch eine besonders homogene Vermischung der Verbrennungs-Teilnehmer und ein einwandfrei flächenförmiges Flarnmenbild erreicht wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäss ausgebildeten Brenners darge- stellt.
Der Brennerstein 1 weist ein trompetenförmig sich erweiterndes Maul 10 auf, das bei 11 stufenlos in
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det ein verhältnismässig weiter Mischkanal 2 ein, dessen Luftzuführungsstutzen 20 in eine schematisch angedeutete Dralleinrichtung 21 mündet, die der angesaugten Verbrennungsluft eine sich spiralenförmig nach dem Feuerraum hin bewegende mantelförmige Strömung aufzwingt, die gleichzeitig nach aussen abzuwandern strebt. Diese Dralleinrichtung wird nun derart eingeregelt, dass in der strichpunktiert abge- grenzten Zone 22 ein nach der Lufteintrittsöffnung gerichteter Sog entsteht, welcher das aus der Zuleitung 3 bei 30 austretende brennbare Gas in Pfeilrichtung ansaugt und etwa. im Bereich der Dralleinrich- tung 21 in den äusseren Luftmantel einleitet.
Dieser Sog ist nun nicht so gross, dass das gesamte Gas im Bereich der Dralleirrichtung 21 in Strömungsrichtung des Luftmantels in diesen eintritt, sondern der Luftmantel reisst innerhalb des Mischkanales - in Sogrichtung gesehen-einen steigenden Anteil des Gases mit sich, so dass die Anreicherung der Luft mit Gas in der Gegend der Mündung in das Maul 10 grosser ist und zur Dralleinrichtung hin abnimmt. Die Düse 3 kann in ihrem Querschnitt einstellbar sein.
Der Durchmesser des Mischkanales 2 wird vorzugsweise so gewählt, dass im Kern 22 des Luftmantels genügend freier Raum verbleibt, um mindestens einen wesentlichen Teil des bei 30 austretenden Gases zurückzusaugen.
Wie bereits erwähnt, können Verfahren und Vorrichtung der Erfindung mit sogenannten Flächenbrennern-insbesondere für die Befeuerung von Industrieöfen - kombiniert werden, die ohne besondere Abschirm- oder Leitvorrichtungen ein quer zur Strömung des Gemisches liegendes Flammenbild erzeugen ; in der Zeichnung ist angedeutet, dass beide hiebei entstehenden Sogwirkungen einander unterstützen.
Weiters lassen sich mit dem erfindungsgemässen Verfahren besonders gute Resultate erzielen, wenn eine Dralleinrichtung mit regelbaren Austrittsquerschnitten verwendet wird, weil dadurch eine Regelung des Soges und damit der Länge der Mischstrecke möglich ist.
Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung beziehen sich in erster Linie auf Brenner für hochwertige Gase, also beispielsweise für Erdgas ; sie erzielen aber auch Vorteile bei Anwendung anderer Gemische, beispielsweise bei Verwendung flüssiger Stoffe als Mischungsbestandteile.
Besonders gut eignen sich die Gegenstände der Erfindung für Brenner in Industrieöfen, jedoch lassen sich diese auch bei Brennern anderer Gebiete, beispielsweise Kesselfeuerungen anwenden.
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