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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Befestigen eines isolierenden Mantels am Aussenmantel von Brennern, insbesondere im Bereich der Brennerdüsen, mit an der Aussenmantel- fläche des äusseren Brennerrohres festgelegten Ankern.
Brenner, insbesondere Brenner für Drehrohröfen, weisen neben einer Brennerdüse eine Mehr- zahl von Brennstoffkanälen auf, über welche feste Brennstoffe und über radial ausserhalb des Brennstoffkanals angeordnete Kanäle Verbrennungsluft zugeführt wird. Die Zufuhr von Verbren- nungsluft über einen radial ausserhalb des Brennstoffkanals bzw. der Brennstoffkanäle angeordne- ten Kanal führt hierbei dazu, dass der Aussenmantel derartiger Brenner durch die Verbrennungsluft gekühlt werden kann, wobei gleichzeitig die Verbrennungsluft vorgewärmt wird, wenn derartige Brenner in einen Ofen, beispielsweise Drehrohrofen, hineinragen. Beim Einsatz in Drehrohröfen ragen die Brenner lanzenförmig von einer Stirnseite in das Innere des Ofens um eine Flamme zu erzeugen, die sich im wesentlichen entlang der Achse des Drehrohrofens erstrecken soll.
Bedingt durch die hohen Ofentemperaturen ist aber nun der Aussenmantel derartiger Brenner hohen ther- mischen Belastungen unterworfen, und es hat sich gezeigt, dass die Standzeit derartiger Brenner wesentlich verbessert werden kann bzw. verlängert werden kann, wenn der Aussenmantel mit einer Isolierung geschützt wird. Als Material für derartige Isolierungen kommen Zementgussmaterialien in Betracht, welche sich durch eine hohe Abrasionsfestigkeit auszeichnen, da neben einer hohen thermischen Belastung insbesondere in Drehrohröfen für die Klinkerherstellung auch eine hohe mechanische Belastung des Brenners beobachtet wird. Derartige Zementgussmassen haften aber nun schlecht an hitzebeständigen Stahlmänteln und es ist daher erforderlich, eine entsprechende Verankerung der Vergussmasse bzw. der Isolierung sicherzustellen.
In diesem Zusammenhang wurde bereits vorgeschlagen, Ringe mit einer Wabenstruktur ihrer Oberfläche vorzufertigen, in welche die Zementvergussmasse eingebracht wird. Derartige Verbundringe werden in der Folge auf das Aussenrohr des Brenners aufgeschoben und gewährleisten einen verbesserten Schutz gegen mechanische Belastungen. Die thermische Belastung des Brenners wird aber bei derartigen Ausbildungen nicht wesentlich verringert, da es insbesondere bei aufgeschobenen Ringen nicht ohne weiteres gelingt, einen hinreichenden Wärmeaustausch, unter Vergleichmässigung der Tem- peraturen zwischen dem Mantelrohr und dem Material der Isolierung sicherzustellen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, die thermische Belastung von Brennerlanzen besser zu minimieren und die Haltbarkeit der Brennermantelisolierung zu verbessern. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Einrichtung der eingangs genannten Art mit an der Aussenmantelfläche des äusseren Brennerrohrs festgelegten Ankern im wesentlichen darin, dass die Anker von sich im wesentlichen in Achsrichtung oder Umfangsrichtung des Brennerrohres erstreckenden Profilen gebildet sind, wobei die Profile sich in einer zur Aussenmantelfläche im wesentlichen parallelen Fläche erstreckende Vorsprünge bzw. Flügel tragen.
Es werden somit Anker in Form von Profilen eingesetzt, welche über entsprechend grosse Querschnitte wärmelei- tend mit dem Aussenmantel des Brennerrohres verbunden sind und damit eine entsprechend verbesserte Ableitung der Wärme aus dem in der Folge über die Anker aufgebrachten Isolations- material gewährleisten. Die sich in Achs- oder Umfangsrichtung des Brennerrohres erstreckenden Profile bieten selbst eine hinreichend grosse Oberfläche, welche in unmittelbarem Kontakt mit der Isoliermasse steht und damit eine wirkungsvolle Ableitung der Wärme aus der Isoliermasse ge- währleistet. Neben der sicheren mechanischen Verankerung kann somit gleichzeitig auch eine entsprechende thermische Entlastung und damit eine erhöhte Standzeit bzw. Haltbarkeit der Brennermantelisolierung gewährleistet sein.
Um den entsprechenden Wärmeübergang und die Ableitung der Wärme aus der Isolierung auf das durch die Verbrennungsluft gekühlte Aussenmantelrohr sicherzustellen, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass die Profile einstückig mit dem Mantelrohr als Gussstücke ausgebildet sind. Derartige Gussstücke gewährleisten, dass die von der relativ grossen freien Oberfläche der sich in Achs- oder Umfangsrichtung des Brennerrohres erstreckenden Profile aufgenommene Wärme sicher in den Mantel des Aussenrohres abgeleitet werden kann, ohne dass es zu Überlas- tungen an der zur Wärmeübertragung erforderlichen Querschnittsfläche am Übergang zwischen Mantel und den Stegen der Profile kommt.
Prinzipiell ist es zwar denkbar, derartige Profile mit dem Mantelrohr über eine bestimmte axiale Länge oder Umfangslänge zu verschweissen, wobei jedoch in jedem Fall für eine sichere Wärmeübertragung und eine entsprechende mechanische Stabilität sichergestellt sein muss, dass der mit dem Mantel des äusseren Brennerrohres in Verbindung
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stehende Querschnitt der Stege der Profile sich in Umfangs- oder Achsrichtung über wenigstens ein Drittel der Wandstärke des äusseren Brennerrohres erstreckt, wodurch eine gute Wärmeablei- tung bzw. Kühlung gewährleistet ist.
Die sich in axialer Richtung oder Umfangsrichtung des Brennerrohres erstreckenden Profile weisen einen sich in radialer Richtung erstreckenden Steg auf, über welchen sich in einer zur Aussenmantelfläche im wesentlichen parallelen Fläche erstreckende Vorsprünge bzw. Flügel vorra- gen. Im Falle von Vorsprüngen weisen die Querschnitte der Profile im wesentlichen T-förmigen Querschnitt bzw. pilzförmigen Querschnitt auf, wobei im Fall von abstehenden Flügeln diese durch Ausschneiden von Teilbereichen der Stege und Ausbiegen derselben hergestellt werden können.
Mit Vorteil ist die Ausbildung für eine sichere Verankerung und eine gute Wärmeableitung daher so getroffen, dass die Profile als T-Profile ausgebildet sind bzw. dass die Flügel als durch durch radiale Schnitte im Steg begrenzte aus der Stegebene ausgebogene Teilbereiche gebildet sind.
Derartige in Umfangsrichtung vorspringende Teilbereiche verlaufen aber ebenso wie das Profil bevorzugt im wesentlichen in axialer Richtung des Brennerrohres. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich um Gussteile handeln soll, welche leicht entformbar sein sollen. Um in sol- chen Fällen sicherzustellen, dass die Vergussmasse auch in axialer Richtung hinreichend stabil gehalten ist, kann die Ausbildung mit Vorteil so getroffen sein, dass das Mantelrohr in wenigstens einem axiale Profile tragenden Teilbereich am Aussenumfang auf geringeren Querschnitt abgesetzt ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine derartige Verankerung in axialer Richtung dadurch verbessert werden, dass die Profile über ihre axiale Länge in radialer Richtung zur Düse abnehmende Höhe aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Aus- führungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig.1 einen Querschnitt durch das äussere Rohr eines Brenners mit mit dem Mantel verbundenen Ankern sowie einer Vergussmasse zum Zwecke der thermischen Isolierung, Fig.2 eine vergrösserte Teilansicht des Mantels nach Fig.1, Fig.3 einen Schnitt entsprechend der Linie 111/111 der Fig.2, Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV/IV der Fig.2 jeweils im Düsenspitzenbereich, Fig. 5 und Fig. 6 eine abgewandelte Ausbildung der Anker, bei welcher der Düsenring als Gussteil ausgebildet ist, in einer Darstellung entsprechend der Fig. 2, und Fig. 7 und 8 eine weitere abgewandelte Ausbildung, bei welcher die Profile in Umfangsrichtung verlaufen.
In Fig. 1 ist das äussere Mantelrohr eines Brenners mit 1 bezeichnet. Mit diesem Mantelrohr sich in Richtung der Achse 2 des Brenners verlaufende Profile 3 bzw. 4 angeordnet, welche jeweils in radialer Richtung über den Mantel 1 vorragen und in Umfangsrichtung verlaufende Vorsprünge 5 bzw. ausgebogene Teilbereiche 6 in Form von Flügeln aufweisen. Wie aus der Darstellung nach Fig. 2 deutlich ersichtlich, sind die Profile hier aus einer Mehrzahl von Einzelprofilen zusammenge- setzt und mit dem Mantel 1 verschweisst. Im Falle von T-förmigen Profilen werden zwei L-förmige Profile 7 miteinander verschweisst, wobei der Steg mit dem Mantel verschweisst wird. Auf diese Weise wird eine hinreichende Breite des Steges gewährleistet, um eine sichere thermische Dissi- pation der von den Stegen 7 aufgenommenen Wärme in den Mantel 1 zu gewährleisten.
Bei den Ankern 4 sind aus den jeweiligen Stegen 8 entsprechende Flügel 9 ausgestanzt und abgebogen, wodurch die Wärmeaufnahme verbessert wird und die entsprechende Verankerung sichergestellt ist. Die jeweiligen Anker 3 bzw. 4 sind in Fig. 3 und 4 in der Seitenansicht noch deutlicher darge- stellt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nimmt der Anker mit im wesentlichen T-förmigen Querschnitt 3 in Achsrichtung des Brenners in der Höhe ab, um eine Verschiebung der Vergussmasse bzw. Isolie- rung in Richtung des Pfeiles 10 zu verhindern und auch in diese Richtung eine entsprechend stabile Verankerung zu gewährleisten.
Eine derartige Veränderung der radialen Höhe der Anker ist bei den Ankern 4 nicht notwendigerweise erforderlich, da hier die durch im wesentlichen radiale Schnitte gebildeten Flügel 9 jeweils zwischen benachbarten Flügeln 9 eine entsprechende Veran- kerung der Vergussmasse gewährleisten, welche einer Verschiebung der Vergussmasse in Achs- richtung entgegenwirkt.
Bei der Darstellung nach Fig.5 ist im Querschnitt und nach Fig. 6 im Längsschnitt ein als Gussteil ausgebildeter Düsenring 11ersichtlich, dessen Anker 12 unmittelbar angegossen wurden.
Die Anker 12 haben hierbei im wesentlichen pilzförmigen Querschnitt und die Isolierung bzw.
Vergussmasse ist schematisch mit 13 angedeutet. Um bei einer derartigen Ausbildung eine axiale Verschiebung der Isolierung 13 mit Sicherheit zu verhindern, ist mit Vorteil der Düsenring so
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ausgebildet, dass er in Umfangsrichtung verlaufende Sicken oder Einkerbungen bzw. Rippen aufweist, welche einer axialen Verschiebung der Isolierung entgegenwirken. Während die in Fig.5 und 6 dargestellten Anker bzw. Profile 12 sich in Achsrichtung des Brennerrohres erstrecken, sind bei der Ausbildung gemäss Fig. 7 und 8 in Umfangsrichtung verlaufende Profile 12 dargestellt.
ANSPRÜCHE:
1. Einrichtung zum Befestigen eines isolierenden Mantels am Aussenmantel von Brennern, insbesondere im Bereich der Brennerdüsen, mit an der Aussenmantelfläche des äusseren
Brennerrohres festgelegten Ankern, dadurch gekennzeichnet, dass die Anker von sich im wesentlichen in Achsrichtung oder Umfangsrichtung des Brennerrohres (1) erstrecken- den Profilen (3,4, 12) gebildet sind, wobei die Profile (3,4, 12) sich in einer zur Aussen- mantelfläche im wesentlichen parallelen Fläche erstreckende Vorsprünge (5) bzw. Flügel (6,9) tragen.