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Brenner zum Schmelzen und/oder Frischen von Metallen
Die Erfindung betrifft einen Brenner zum Schmelzen und/oder Frischen von Metallen, bestehend aus einem zylindrischen, rohrförmigen Körper, der an seiner Auslassseite mit einer Stirnplatte verschlossen ist, die mit Auslassdüsen für ein sauerstoffreiches Verbrennungsmittel sowie für einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff versehen ist, der ferner mindestens eine Leitung zur Zuführung des Brennstoffes zu den entsprechenden Düsen der Stirnplatte und mindestens eine Leitung zur Zuführung des Verbrennungsmittels zu den entsprechenden Düsen der Stirnplatte enthält, wobei die Achsen der Düsen für den Brennstoff einerseits und jener für das Verbrennungsmittel anderseits derart angeordnet sind, dass sich Brennstoff und Verbrennungsmittel ausserhalb des Brenners mischen,
wobei ferner der Brennerkörper mit einer Flüssigkeitskühlung versehen ist.
Eine bekannte, beim Schmelzen und Frischen von Metallen verwendete Verfahrensweise besteht darin, auf das Metall bzw. Metallbad mittels eines Brenners heisse, oxydierende Gase aufzublasen, wobei der Brenner ein Gemisch aus Brennstoff und einem Verbrennungsmittel (Luft oder reiner Sauerstoff) mit Sauerstoff-oder Luftüberschuss liefert, damit sich eine Flamme bildet, deren Temperatur so hoch wie möglich liegt, auf jeden Fall aber erheblich höher als die Schmelztemperatur der in Frage stehenden Metalle.
Es besteht nun ein Interesse darin, die Leistungsfähigkeit solcher Brenner zu erhöhen, um sowohl die Schmelzzeit als auch die zum Frischen benötigte Zeit herabzusetzen ; zu diesem Zweck hat man z. B. das Aufnahmevermögen von derartigen Brennern für Brennstoff und Luft erhöht und/oder als Verbrennungsmittel reinen Sauerstoff verwendet. Hiezu sind Brenner vorbeschrieben worden, bei denen die Vermischung des Brennstoffes mit dem Verbrennungsmittel ausserhalb des Brenners erfolgt und die Luft oder gegebenenfalls reiner Sauerstoff, den Brennerkopf mit grosser Geschwindigkeit verlässt und dabei flüssigen, als Brennstoff dienenden Kohlenwasserstoff zerstäubt, um eine möglichst vollständige Verbrennung des Brennstoffes bei sehr hohen Temperaturen, zwischen 2000 und 2500oC, sicherzustellen.
Die besonders hohe Leistungsfähigkeit, die mit diesen Brennern erreicht werden kann, macht natürlich ein besonders grosses Durchsatzvermögen bzw. einen besonders hohen Durchsatz und sehr hohe Austrittsgeschwindigkeiten erforderlich, welch letztere insbesondere bei Sauerstoff oder bei Luft Werte im Bereich der doppelten Schallgeschwindigkeit erreichen können.
Hinzu kommt, was leicht verständlich ist, dass die Länge der durch die Verbrennung des derartig z. B. mittels Sauerstoff ausserhalb des Brenners zerstäubten Kohlenwasserstoffes erzeugten Flamme stark von der Geschwindigkeit des Brennstoffes und des Verbrennungsmittels beim Austritt aus dem Brenner abhängig ist. Hat man es daher beispielsweise mit Öfen mit verhältnismässig kleinen Abmessungen zu tun, z. B. mit gewissen elektrischen Schmelzöfen, so können solche Flammen Längen erreichen, dass die
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Flammen die dem Brenner gegenüberliegende Innenwand des Ofens belecken und Beschädigungen der feuerfesten Ofenauskleidung verusachen.
Trotz offensichtlich grossen technischen und wirtschaftlichen Interesses an einem Brenner, der zwar all die genannten Vorteile hat, ohne jedoch gleichzeitig die angeführten Nachteile aufzuweisen, stehen bis heute solche Brenner nicht zur Verfügung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige, allen auftretenden Anforderungen gerecht werdende Brenner zu schaffen, bei denen die entstehende Flamme sowohl in ihrer Länge als auch in ihrer Breite regel-oder einstellbar ist.
Die Erfindung besteht nun darin, dass die Düsen für das Verbrennungsmittel konzentrisch im Kreis um die Düsen für den Brennstoff angeordnet sind, wobei die Achsen der Düsen für das Verbrennungsmittel, wie an sich bekannt, derart angeordnet sind, dass sie in der Fläche eines Rotationshyperboloids liegen, und die Achsen der Brennstoffdüsen die Fläche des Rotationshyperboloids in mindestens je einem Punkt schneiden bzw. berühren.
Durch diese erfindungsgemässe Ausbildung des Brenners wird erreicht, dass die Flamme gegenüber der geraden, den Brenner senkrecht zu dessen äusseren Begrenzungsfläche verlassenden Flamme verbreitert ist, ohne dass dadurch die Brennerleistung in irgendeiner Weise vermindert wird ; die diesen erfindungsgemäss ausgebildeten Brenner verlassende Flamme ist in Achsrichtung kürzer als die oben erwähnte gerade Flamme, so dass die Verwendung eines solchen erfindungsgemässen Brenners auch in sehr klein dimensionierten öfen, z. B. Elektro-Öfen, mit demselben Wirkungsgrad wie bei den grössten Öfen, z. B. bei Siemens-Martin-öfen, möglich ist.
Um die Bedeutung des hier mit "Hauptlängsachse der Brennerflamme" bezeichneten Begriffes klar festzulegen, sei darauf hingewiesen, dass der Brenner als durch eine Endfläche begrenzt aufzufassen ist, die einer Stirnplatte, gleichgültig, ob senkrecht oder nicht senkrecht zur Brennerlängsachse stehend, gleicht : diese Stirnplatte ist in den meisten Fällen eben und im vorliegenden Fall wird angenommen, dass alle den Brenner verlassenden Verbrennungsmittel und Brennstoffstrahlen aus dieser Stirnplatte austreten, als ob sie eine einzige Flamme bilden würden, die eine senkrecht auf der Mitte dieser Stirnplatte stehende Längsachse besitzt.
Es ist offensichtlich, dass verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemässen Brenners möglich sind, ohne dass dabei der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Einige solcher Ausführungsformen sind jedoch besonders vorteilhaft, sei es in bezug auf Einfachheit ihres konstruktiven Aufbaues, d. h. also auch Einfachheit der Herstellung, des Betriebes und der Betriebssicherheit, sei es in bezug auf Leistungsfähigkeit und Wirksamkeit beim Schmelzen und/oder Frischen von Metallschmelzen.
Bei einem weiteren, sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Brenners sind die Achsen der Brennstoffdüsen in einer regelmässigen geometrischen Fläche angeordnet, die vorzugsweise die gleiche Form besitzt wie die durch die Achsen der Verbrennungsmitteldüsen erzeugte Fläche, zu welchen Achsen die Achsen der Brennstoffdüsen derart hingeneigt sind, dass die von den Achsen der Düsen für das Verbrennungsmittel gebildete Hyperboloidfläche jenseits ihres engsten Bereiches geschnitten werden, wobei die Längsachse sowohl des von den Achsen der Brennstoffdüsen als auch des von den Verbrennungsmitteldüsen gebildeten Rotationshyperboloids im wesentlichen zusammenfällt.
Ebenso ist es weiter sehr vorteilhaft, wenn die Scheitellinie des Brennstoff-Hyperboloids zwischen der Stirnplatte des Brenners und der Scheitellinie des VerbrennungsmittelHyperboloids liegt und die Scheitellinie des Brennstoff-Hyperboloids scheinbar ist und hinter der abschliessenden Stirnplatte des Brenners liegt. Diese erfindungsgemässe Ausbildung eines Brenners führt zur Bildung einer"wirbelnden"Flamme, die gerade wegen dieser ihr verliehenen Rotation die Ofenatmosphäre leicht durchdringen kann.
Die"wirbelnde Flamme"behält auch dann ihre Durchdringungskraft und ihre breite, kurze und kräftige Form bei, wenn man Brenner verwendet, bei denen die Anzahl der Auslassdüsen erheblich vermehrt ist, wobei aber ihr Gesamtquerschnitt praktisch unverändert beibehalten wird ; wie die praktische Erfahrung gezeigt hat, ist dies aber nur mit Brennern zu erreichen, bei denen die Achsen der Auslassdüsen gemäss der Erfindung ausgerichtet sind. Diese Ausführungsform des erfindungsgemässen Brenners weist aber noch die vorteilhafte Besonderheit auf, dass die Brennstoff-und Sauerstoffstrahlen sich unter einem nicht zu vernachlässigenden Winkel schneiden, wodurch die Zerstäubung des Brennstoffes gegenüber Brennern, bei denen die Strahlen im wesentlichen parallel verlaufen, wesentlich verbessert wird.
Ausserdem kann dadurch der Brennstoff praktisch aus der divergierenden Teilfläche nicht nach aussen treten, so dass sich natürlicherweise im Innern dieser Fläche eine breite Zone einer wirbelnden Flamme ausbildet, die sich stetig erneuert und deren Heizkraft in der Umgebung der
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Hauptlängsachse der Flamme zur Wirkung kommt ; damit wird dem Brenner eine tatsächliche Heizleistung verliehen, die sich über die gesamte Fläche des Auftreffkreises der Flamme, und nicht nur über den Umfang dieses Kreises, erstreckt. Dabei ist die Einschliessung des Brennstoffes durch das Verbrennungsmittel umso ausgeprägter, je mehr die divergierende Teilfläche durch in sich selbst divergierende Verbrennungsmittelstrahlen gebildet wird.
Die erfindungsgemässe Anordnung der Auslassdüsen für das Verbrennungsmittel und für den Brennstoff ist auch bei einem Brenner sehr vorteilhaft, bei dem die Hauptlängsachse der Brennerflamme sehr stark gegen die eigentliche Brennerachse geneigt ist, entweder, indem der Brenner selbst gekröpft oder gebogen ist, oder aber selbst gerade ist, jedoch mit einer gegen diese Achse geneigten Platte abgeschlossen ist. So ist es möglich, durch einfache Drehung des Brenners um seine Achse während des Schmelzvorganges die Richtung der Brennerflamme in Richtung auf die zu schmelzende Charge zu verändern, und damit den Schmelzvorgang zu beschleunigen, während gleichzeitig die Zahl der zum Schmelzen benötigten Brenner verringert werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung dieses zuletzt beschriebenen Brenners ist dieser mit mehreren Brennerköpfen ausgestattet, von denen jeder einzelne wieder mit einem Plättchen oder einer Fläche versehen ist, in der die Auslassdüsen für das Verbrennungsmittel und für den Brennstoff angeordnet sind. Dadurch entstehen Flammen, deren Ausbildung durch diese Plättchen oder kleinen Flächen bestimmt wird ; jede dieser Flammen kann auf eine bestimmte, von den andern verschiedene Länge eingestellt werden.
Ein solcher Brenner kann beispielsweise zwei oder drei solcher einzelner Flammen erzeugen und kann leicht so eingestellt werden, dass bei vorteilhaften Betriebsbedingungen damit eine kreisrunde oder eindeutig abgegrenzte längliche Oberfläche der Charge erhitzt werden kann, indem nämlich Einstellung, Anordnung und Ausbildung der Auslassdüsen für Brennstoff und Verbrennungsmittel in jedem Plättchen bzw. jeder solchen kleinen Fläche des Brenners den jeweiligen Erfordernissen entsprechend gewählt und angepasst werden. Ein besonders wichtiger Vorteil solcher Brenner ist darüber hinaus noch darin zu sehen, dass dessen radiale Ausdehnung unverändert bleibt, gleichgültig, wieviel einzelne Flammen auch immer aus diesem austreten.
Die Versorgung des Brenners mit Brennstoff erfolgt mittels eines vorzugsweise einheitlichen Rohrleitungssystems mit kleinem Rohrdurchmesser, an das die verschiedenen Plättchen des Brennerkopfes angeschlossen sind, und das im Inneren des Brenners innerhalb seines Kühlmittelkreislaufes an der Aussenwand des Brenners bzw. vorzugsweise ein Stück mit dieser bildend angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass im Falle unerwarteter Beschädigungen (Bruch od. dgl.) des Rohrleitungssystems die Gefahr einer eventuellen Explosion sehr weitgehend herabgesetzt wird und eventuelle Brennstoffverluste auf ein Minimum herabgedrückt werden.
Ausserdem wird der in der Brennstoffzuführung entlang der Aussenwand des Brenners zugeführte Brennstoff vorgewärmt, wodurch er eine Temperaturerhöhung von 10 bis 15 C erfährt und wodurch ferner die Wärmebilanz des Betriebes verbessert wird, wobei man in den Verbrennungsgasen eine leicht erhöhte Temperatur erhält und gleichzeitig die Fliessfähigkeit des Brennstoffes, also die Zerstäubung bzw. Vermischung des Brennstoffes mit dem Verbrennungsmittel an den Auslassdüsen des Brenners ebenfalls verbessert wird. Man kann aber auch die Rohrleitungen für die Brennstoffzufuhr im Inneren in der Nähe des Brennermantels anordnen, die innerhalb des Kühlmittelkreislaufes den Brennerkopf an der Seite erreicht, wo die geringste Antahl von Auslassdüsen für das Verbrennungsmittel vorhanden sind.
Gerade diese Seite ist aber der Strahlung des Bades am meisten ausgesetzt, so dass eine wirkungsvolle Vorwärmung des Brennstoffes erfolgt.
Es wurde bereits oben darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemässe Anordnung und Ausbildung der Auslassdüsen für Brennstoff und Verbrennungsmittel bei Sauerstoff-Öl-Brennern mit Mischung vor dem Brenner erhebliche Vorteile mit sich bringt, wie beispielsweise Erhöhung der abgegebenen Leistung, der Betriebssicherheit und der Gleichmässigkeit des Betriebes.
Bei dem Brenner können überdies auch die Abmessungen der Flamme willkürlich verändert werden, wobei gleichzeitig und in jedem Fall eine ausgezeichnete Zerstäubung des Brennstoffes, die durch Sauerstoff erreicht wird, der unter Druck zugeführt und den Brenner mit grosser Geschwindigkeit verlässt, gewährleistet bzw. erhalten bleibt.
Hiebei sind am Brenner erfindungsgemäss eine oder vorzugsweise mehrere, vorteilhafterweise in bezug auf die Achse des Brennerkörpers ausserhalb der Auslassdüsen für das Verbrennungsmittel angeordnete Auslassdüsen vorgesehen, die mit einer Leitung zur Zuführung des Verbrennungsmittels und so ausgerichtet sind, dass ihre Achsen die den Brenner verlassende Flamme entweder auf der Brennerachse oder in der Nähe dieser Achse treffen, wobei die Leitung zur Zuführung des Verbrennungsmittels zu den äusseren Auslassdüsen ein Regelorgan für den Druck und den Durchsatz des Verbrennungsmittels enthält, das unabhängig von der Zufuhr des
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Verbrennungsmittels zu den zur Zerstäubung und Verbrennung des Brennstoffes dienenden Auslassdüsen arbeitet.
Die auf diese Weise der Flamme künstlich verliehene Turbulenz vermindert in beträchtlichem Masse die Geschwindigkeit der Gase entlang der Brennerflamme, und somit natürlicherweise auch deren Länge. Da man den Durchsatz durch die Hauptauslassdüsen für den Brennstoff, also durch diejenigen Auslassdüsen, die für die vor dem Brenner stattfindende Vermischung massgebend sind und/oder durch die zusätzlichen, der Erzeugung der Turbulenz in der Flamme dienenden Auslassdüsen regulieren kann, kann man bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemässen Brenners auch die Längsachse der Flamme gegenüber der Achse durch den Punkt, an dem die Vermischung vor dem Brenner stattfindet, in ihrer Richtung bzw. Neigung verändern, da ja durch die Durchsatzregelung der gegenseitige Einfluss der Auslassdüsen auf die Richtung der Flamme ebenfalls gesteuert werden kann.
Gleichermassen kann die Breite der Flamme, insbesondere aber deren Ausbreitung auf der Chargenoberfläche, verändert werden, ohne dass dabei die Höhe der Flamme vergrössert wird, beispielsweise durch Erhöhung des Druckes, mit dem das Verbrennungsmittel durch die zusätzlichen, der Erzeugung der Turbulenz in der Flamme dienenden Auslassdüsen hindurchtritt und durch gleichzeitige Verminderung des Druckes in den Hauptauslassdüsen.
Bei der Verwendung eines solchen erfindungsgemässen Brenners beim metallurgischen Schmelzen oder Frischen ergibt sich so der Vorteil, dass man Sauerstoff nach Bedarf oder Belieben einblasen kann, sei es durch die Hauptzuleitungen, sei es teilweise durch die Haupt-und teilweise durch die Nebenzuleitungen, u. zw. derart, dass die "Länge" der Flamme, die von der Geschwindigkeit des Verbrennungsmittels entlang der Flammenachse abhängig ist, nach Belieben verkürzt und/oder die Flamme verbreitert oder gestreckt werden kann, u. zw. entsprechend der Anordnung des Schrotts und der Stellung des Brenners gegenüber den Wänden der feuerfesten Auskleidung.
So kann beispielsweise durch Anordnung mindestens zweier Reihen von zusätzlichen Auslassdüsen zur Erzeugung der Turbulenz in der Flamme diese nach Belieben in eine gwünschte Richtung gelenkt werden, wenn die eine dieser beiden Reihen zur Ablenkung der Flamme nach links, die zweite Reihe zur Ablenkung der Flamme nach rechts vorgesehen wird, wobei natürlich zu beachten ist, dass sich diese Reihen von Verbrennungsmittelstrahlen nicht gegenseitig behindern und ihre zugeordneten Mittelpartien sich nicht in ihrem räumlichen Wirkungsbereich treffen dürfen.
Es wurde bereits oben darauf hingewiesen, dass es besonders vorteilhaft ist, die Auslässe für das Verbrennungsmittel als Auslassdüsen mit einem konvergierend-divergierenden Profil auszustatten. Eine solche Profilierung dieser Auslassdüsen erlaubt eine maximale Ausnutzung der potentiellen Energie des Verbrennungsmittels, ohne dass dabei dieser irgendeine ins Gewicht fallende Störung oder Abbremsung durch Stosswellen erleidet, wie dies am Ausgang einer zylindrisch ausgebildeten Auslassröhre oder-düse der Fall ist, wenn der Druck stromaufwärts (bzw. oberhalb des Auslasses) des Sauerstoffes grösser ist als der kritische Druck.
Es hat sich des weiteren als sehr vorteilhaft erwiesen, die Länge des zylindrischen Teiles der den Auslass bildenden Düse auf ein Minimum herabzudrücken, um auf diese Weise die Gesamtlänge des Auslassrohres und damit auch die entsprechenden Druckverluste zu vermindern. Die Durchmesser am Eingang und am Ausgang des divergierenden Abschnittes der Auslassdüse ergeben sich aus den hydrodynamischen Gesetzen für kompressible Flüssigkeiten für den Fall, dass diesen eine die Schallgeschwindigkeit übersteigende Geschwindigkeit verliehen wird und unter Berücksichtigung des Gasdruckes, der stromaufwärts im Rohr vorherrscht.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform des Brenners sind Auslassdüsen für einen kompressiblen Brennstoff in derselben Weise konvergierend-divergierend in ihrem Profil ausgebildet ; dadurch wird, besonders dann, wenn der Brennstoff in Form einer Emulsion Verwendung findet, der Durchsatz des Brennstoffes durch den Brenner wesentlich erleichtert, womit wieder der Durchsatz erhöht wird.
Ein erfindungsgemässer Brenner zur Verwendung beim Schmelzen und/oder Frischen, der in der beschriebenen Weise oder in einer entsprechenden, in den Rahmen der Erfindung fallenden Weise ausgebildet ist, weist unter anderem folgende Vorteile auf : a) Verminderung der Druckverluste innerhalb der Auslässe, wenn diese die Form von erfindungsgemässen Auslassdüsen aufweisen ; b) Erhöhung des Sauerstoffdurchsatzes und, als Folge davon, Erhöhung der Heizleistung (des Wärmewirkungsgrades) des Brenners, ohne dass dessen Abmessungen vergrössert zu werden brauchen ; c) Erzielung von überschallgeschwindigkeit am Ausgang der Auslässe bzw.
Auslassdüsen und damit Verbesserung der Mischung vor dem Brenner ; d) Möglichkeit der Verwendung von Auslässen grösseren Durchmessers zum Einspritzen von
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Brennstoff, womit das Durchsatzvermögen des Brenners erhöht wird ; e) Herstellung der Gleichförmigkeit der Geschwindigkeiten an den Auslassdüsen für das Verbrennungsmittel und damit einer gleichmässigen Zerstäubung des Brennstoffes durch die Wirkung der den Brenner in verschiedenen Richtungen verlassenden Verbrennungsmittelströme.
Alle diese Vorteile können noch dadurch besonders zur Wirkung gebracht werden, dass die Mehrzahl der Auslassdüsen für das Verbrennungsmittel oberhalb oder um die Auslassdüsen für den Brennstoff herum angeordnet werden, denn dadurch wird die Heizwirkung der Flamme (ihr Wärmewirkungsgrad) in Richtung auf den unteren Teil des Ofens konzentriert, d. h. in Richtung auf das zu behandelnde Material.
Als Beispiel und ohne einschränkende Bedeutung seien Erfahrungen mit einer von verschiedenen möglichen Ausführungsformen eines erfindungsgemässen Brenners beschrieben :
Ein Sauerstoff-Brennstoff-Brenner ist an seiner Stirnplatte mit zylindrischen, verschieden langen Auslassdüsen für den Sauerstoff (oder eines andern Verbrennungsmittels) ausgestattet, u. zw. mit sechs Düsen von 6 mm Durchmesser mit einem Sauerstoffdruck von 15 kg/cm2 ; bei stöchiometrischer Verbrennung hat die entstandene Verbrennungswärme 7. 106 Kalorien/h nicht überschritten.
Durch Änderung der Düsen bzw. Überführung derselben in Form von Röhren mit konvergent-divergentem Profil mit gleicher Länge, aber Beibehaltung aller übrigen Brennerbestandteile in unveränderter Form, wurde eine Erhöhung des Wirkungsgrades von mehr als 30% und beträchtliche Verbesserung des Vermischungsgrades vor dem Brenner erzielt.
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise und ohne einschränkende Bedeutung erläutert. Es zeigen schematisch Fig. l einen erfindungsgemässen Brenner, der von gegeneinander geneigte Facetten-Flächen oder Brennerplättchen begrenzt wird ; Fig. 2 eine erfindungsgemässe Dreiecksanordnung von drei Brennerplättchen in einer gemeinsamen Ebene ; Fig. 3 eine erfindungsgemässe Anordnung von drei Brennerplättchen, die keine gemeinsame Ebene haben, Fig. 4 eine weitere erfindungsgemässe Anordnung von Brennerplättchen, die keine gemeinsame Ebene haben ; Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Brenners und Fig. 6 eine Aufsicht auf die Stirnfläche des Brenners nach Fig. 5.
In Fig. l ist die Oberfläche der Schmelze mit-l-bezeichnet. Der Brenner --2-- hat eine Längsachse--3-- ; er versorgt drei Flammen, deren Achsen mit--4, 5 bzw. 6--bezeichnet sind. Dabei ist die Flamme, deren Achse mit--5--bezeichnet ist, breiter und kürzer als die Flammen, deren Achsen mit-4 und 6-bezeichnet sind.
Die den Flammen mit den Achsen-4 und 6-zugeordneten Brennerplättchen weisen eine geringere Anzahl von Auslassdüsen auf, als das der Flamme mit der Achse--5--zugeordnete Brennerplättchen hat, dafür haben aber die zu den Flammen--4 und 6-gehörigen Düsen einen grösseren Durchmesser als die der Flamme --5-- zugeordneten. Dieser in Fig. l dargestellte und oben ausführlich beschriebene Brenner hat einen Wirkungsbereich mit einer etwas gestreckten Form.
Durch andere Anordnungen der erfindungsgemässen Brennerplättchen am Brennerkopf können beliebige andere Ausbildungen der Brennerwirkungsbereiche erreicht werden. Beispielsweise ist eine Dreiecksanordnung von drei solchen Brennerplättchen in einer gemeinsamen Querschnittsebene gemäss Fig. 2 angebracht, wenn man einen kreisförmig abgegrenzten Wirkungsbereich zu erhalten wünscht.
Man kann aber auch, wie dies in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt ist, drei solcher Brennerplättchen so anordnen, dass sie nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen. Eine solche erfindungsgemässe Anordnung der Brennerplättchen ergibt einen Wirkungsbereich des Brenners mit Kugelsymmetrie.
Bei allen dargestellten und beschriebenen oder möglichen Ausführungsformen eines erfindungsgemässen Brenners kann selbstverständlich während seines Betriebes der Durchsatz von Verbrennungsmittel und/oder Brennstoff durch die eine oder die andere oder Gruppen von Brennerplättchen verändert werden. Auf diese Weise ist man in der Lage, einfach und leicht die Brennerwirkung, sei es in der einen oder der andern Richtung, zu beeinflussen, was insbesondere dann von grösster Bedeutung ist, wenn die Stellung des in Frage stehenden Brenners nicht geändert werden kann.
Anderseits kann man den erfindungsgemässen Brenner auf ein Drehgestell montieren, auf dem er mit einer vorbestimmten Amplitude und Frequenz oszillieren kann. Es ist natürlich auch möglich, bei einem einzigen erfindungsgemässen Brenner diese periodische Richtungsänderung mit der Ausstattung des Brenners mit mehreren verschiedenen Flammen zu verbinden.
Bei dem in Fig. 5 im Schnitt dargestellten erfindungsgemässen Brenner ist mit--7--sein Aussenmantel bezeichnet, der eine Zufuhrleitung --8-- für Sauerstoff oder ein anderes
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Verbrennungsmittel umfasst. Zwischen Mantel--7-und der Zufuhrleitung--8--ist eine nicht dargestellte Wasserumlaufkühlung angeordnet. Die Leitung--8--versorgt eine Reihe von Düsen --9-- mit den Auslässen --11--, die auf der Stirnplatte--12--des Brenners rund um die Auslässe-10-für den Brennstoff, der über die Zufuhrleitung-13-zugeführt wird, ausmünden. Von der Brennerachse--3--aus gesehen ausserhalb des durch die Auslässe --11-- gebildeten
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bzw.
Sauerstoffes stattfindet. Die Auslassdüsen--14--werden unabhängig voneinander mit einem Verbrennungsmittel durch die Zuleitung--8--versorgt.
Der in Fig. 5 dargestellt und vorstehend beschriebene Brenner ist ein gerader Brenner, d. h. die Ebene der Brennerstirnplatte--12--liegt senkrecht zur Brennerachse--3--. Es ist klar, dass ein solcher Brenner aber auch mit abgeschrägten Kanten versehen sein kann, d. h. dass die Achse dieser Brennerflamme gegen die Brennerachse--3--geneigt sein kann, oder die Stirnplatte --12-- des Brenners kann schräg zur Achse--3--des Brenners stehen, ohne dass damit der Bereich der Erfindung verlassen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Brenner zum Schmelzen und/oder Frischen von Metallen, bestehend aus einem zylindrischen, rohrförmigen Körper, der an seiner Auslassseite mit einer Stirnplatte verschlossen ist, die mit Auslassdüsen für ein sauerstoffreiches Verbrennungsmittel sowie für einen flüssigen oder gasförmigen Brennstoff versehen ist, der ferner mindestens eine Leitung zur Zuführung des Brennstoffes zu den entsprechenden Düsen der Stirnplatte und mindestens eine Leitung zur Zuführung des Verbrennungsmittels zu den entsprechenden Düsen der Stirnplatte enthält, wobei die Achsen der Düsen für den Brennstoff einerseits und jener für das Verbrennungsmittel anderseits derart angeordnet sind, dass sich Brennstoff und Verbrennungsmittel ausserhalb des Brenners mischen,
wobei ferner der
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Düsen für das Verbrennungsmittel konzentrisch im Kreis um die Düsen für den Brennstoff angeordnet sind, wobei die Achsen der Düsen für das Verbrennungsmittel, wie an sich bekannt, derart angeordnet sind, dass sie in der Fläche eines Rotationshyperboloids liegen, und die Achsen der Brennstoffdüsen die Fläche des Rotationshyperboloids in mindestens je einem Punkt schneiden bzw. berühren.
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