<B>Brenner</B> Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Verbrennung einer brennbaren Mischung aus Brennstoff und Luft. Sie ist besonders bei ihrer Anwendung auf die Verbrennung von t Tas als Brennstoff, auf welche Verwendung sie allerdings nicht beschränkt ist, von Nut zen.
Es ist ein Brenner bekannt, in dem Brenn- stoff.\ und Luft gemischt, in einer vorgewärmt und in einer V erbrennungs- abteilung verbrannt wird.
Eine sehroffe Er weiterung des Brenners am Eintritt des Fisch abschnittes in den V erbrennungsabsehnitt sorgt für einen Absatz, der einen Teil des Brennstoff-Luft-Gemisches innerhalb des Ver brennungsabschnittes vor einer durch die sehnelle Bewegung der Mischung in den Ver- brennunsgsabsehnitt verursachten Durehwirbe- lungschützt.. Dieser Absatz bildet einen Fla.m- itienhalter, an dem die Flamme beständig innerhalb der Verbrennungskammer gehalten wird,
und von welcher aus Entzündungsvor gänge nach innen stattfinden, um die Ver brennung des gesamten Brennstoff-Luftstro- ities innerhalb der Verbrennungskammer zu bewirken.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Tatsaehe, dass sie eine rapide Verbrennung mit hoher Hitzeabgabe in einer Verbrennungs kammer von Mindestgrösse ermöglicht. Beim erwähnten bekannten Brenner kann beim Ver- brennen grosser '-Mengen Brennstoff zugleich mit hohen Geschwindigkeiten des Gemisches die Entzündung von der Flamme am Flam menhalter aus eine solche Zeit. erfordern, dass eine unverhältnismässig lange Verbrennungs kammer erforderlich wird, wenn die Verbren- nung innerhalb des Verbrennungsraumes voll ständig sein soll.
Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, den Grad völliger Entzün dung der Brennstoff-Luft-Gemisehsäule auf sehr einfache Weise zu erhöhen, und zwar unter Beibehaltung einer peripheren Entzün dung in der Verbrennungskarämer. Auf diese Weise kann die Länge der Verbrennungskam mer verringert werden. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Entzündungskam mer zwischen dem Zuführungsabsehnitt des Brennstoff-Luft-Gemisches und der Verbren nungskammer zusammen mit Mitteln in der Entzündungskammer vor, welche eine innere Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemisehes herbeiführen.
Eine solche innere Entzündung des t'emisehstromes, die zu der im Verbren nungsabschnitt bewirkten. peripheren Entzün dung hinzukommt, verursacht eine schnellere vollständige Entzündung des Gemisches und ermöglicht daher einen kleineren Brenner als sonst bei einem gegebenen Grad der Hitze abgabe erforderlich sein würde.
Die Erfindung wird an Hand der bei gefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Brenner gemäss der Erfindung, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ringes zur Verwendung innerhalb der Entzündungskam- mer des in Fig.l dargestellten Brenners, Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig.2, Fig.4 eine teilweise abgebrochene Ansieht nach der Linie IV IV in Fig.1,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht; des Zündbloeks ini wesentlichen ähnlich demjeni- gen, wie in Fig.l dargestellt, Fig.6 eine perspektivisehe Ansieht eines Zünders anderer Ausführung, Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 4, sie gibt eine Anordnung zweier zusammengebauter Zündblöeke innerhalb der in.
Fig.1 wieder gegebenen Entzündungskammer wieder, Fig. S einen Längsschnitt, ähnlich dein in Fig.1, der eine verschiedenartige Anordnung der Initialzündung und eine verschiedenartige Lage des Flammenhalters in der EntziincIitngs- kammer wiedergibt.
In den Fig.l bis .l wird ein Brenner 10 gezeigt, der hintereinander einen Brennstoff- Luft-Gemisch-Zuführungsabsehnitt 1l, eine Entzündungskammer 12 und eine Verbren nungskammer 13 umfasst. Die brennbare Mi schung aus Brennstoff und Luft tritt in den Brenner 10 durch den Zuführungsabschnitt 11 ein, geht von dort durch die Entzündungs kammer 12, wo sie anfänglich entzündet wird, Lind kommt von dort in die Verbrennungskam mer 13 des Brenners, wo das Gemisch voll ständig verbrennt.
Der Zuführungsabschnitt. 11 ist als Fla.n- schenrohr ausgebildet, nämlich als zilindri- sches Rohr mit. einem vordern Flansch 1.4 zwecks Verbindung mit einer Förderrohrleitung für das Brennstoff-Luft-Geiniseh (nicht darge stellt) und einem grösseren hintern Flansch 1.5 zwecks Verbindung mit der Entzündungs kammer 12.
Die Entzündungskammer ist all gemein von zvlindrisclier Form und wird von einem äussern Flanschstück 16 mit einem vor- dern, nach aussen gerichteten Flansch 17, wel cher mit dem hintern Flansch 15 des Zufüh rungsabschnittes 11 durch Schrauben<B>18</B> ver- banden ist, 11insehlossen. Am entgegengesetz ten Ende des Stückes 16 ist ein nach aussen gerichteter Flanseh 19 angeformt, durch den der gesamte Brenner 1.0 in der Betriebslage z.
B. auf einer Ofenwand (nicht #ezeiclniet) befestigt wird. Über den Flanseh# 19 hinaus geht. eine zvliiidrisebe hintere Verlängerung \?0 des Aussenflansclistüekes 16 koaxial mit dem Stück 16 zur Stützung der Verbren nungskammer 13, woran es angeschlossen wird, sei es durchchweissunf@, Zementierung oderandere Befestigungsarten.
Innerhalb des Aiissenflansehstüekes 16 ist ein Ring<B>'</B>1 fest. angebracht, um einen guten Sitz zwischen dein Stück 16 und gewissen Teilen innerhalb der Entzündungskammer vorzusehen, wie auch die Konstruktion zu isolieren und stark zii machen. Innerhalb des Ringes 21 ist. ein Rinn- 22 zu einem Zweck angel,raeht, der nachstehend erklärt. wird.
Der Ring 22 hat eine konisehe zentrale Öffnung dessen Basis denselben Durchmesser wie der innere Durchmesser des Zuführungsab- selinit.tes 11 hat. Der Ring ist bei 24 radial geschlitzt, und zwar von seinem L nifan-, durch die konische Öffnung 23 hindurch und teil weise in den entgegengesetzten Ringteil hin ein (Fi@.2). Der Rin-9, '?2 passt eng in den Ring 21, wo er durch Reibung mit.
dem Ring 21 gegen Verdrehung gesichert ist, vorzugs- weise bei vertikal stehendem Schlitz 2.1.
Der Ring 22 dient als Halterung für einen Zündblock 25, finit dessen Hilfe das Brenn- stoff-Luft-Gemiseh beim Durehgangy durch die Entzündungskammer anfänglich \ entzündet wird (Fig.1 und 4).
Der Zündblock kann ver schiedene Formen haben, die von der Beseha:f- fenheit und dem Zustand des Brennstoff-Luft- Gemisches abhä.ng-en, das in den Brenner 10 durch den Zuführungsabschnitt 1.1 eintritt. In der in Fig-.1 und 4 wiedergegebenen Darstel lung ist der Zündblock aus feuerfestem Ma terial gebildet, z. B. aus einem keramischen Material und von solider Konstruktion.
Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht eine geänderte Form eines solchen Zündblocks und legt weiterhin seine all;emeine Konstruktion dar. Der Zündblock hat eine Länge, die gleich der Länge (flöhe) des Schlitzes 24 ist, worin er festgehalten wird. Seine Breite ist derart, dass er bequem in den Schlitz passt.
Die übrigen .-Umessungen des Zündblocks sind derart, dass der -untere Teil seiner vordern Stirnseite an dem hintern Flansch 18 des Zuführungs- absehnittes 11 anliegt, also dort, wo der Block in den Bodenteil des Schlitzes 24 greift, wäh rend die gegenüberliegende Stirnseite des Blocks gegen einen Endring 26 der Entzün dungskammer anliegt, der später zti beschrei ben ist.
Der vordere obere Teil des Zündblocks ist eritspreehend 2'7 weggeschnitten, um einen Zündraum 28 für die Anfangszündung im obern Teil des Schlitzes 24 zu bilden, der vom Blockoberteil, von dem Ring 21. und dem Flansch 15 des Zuführungsabschnittes be- rrenzt ist. Der weggeschnittene Teil des Zünd- blocks 25 ist genügend tief, um eine V erbin- dunu zwischen dem Zündraum 28 und dem Zufiilirtni;Ysabschnitt 11 herzustellen.
Eine Zündkerze 29 ragt durch den hintern Flansch 1-:) des Zuführungsabschnittes in den Anfangs zündraum 28 hinein, um das Brennstoff-Luft- Gemiseh in der Entzündungskammer, wenn der Brenner in Betrieb gesetzt, wird, zu ent zünden. Es ist zu erkennen, dass der Anfangs zündra.um 28 relativ geschützt liegt und dass die Kraft. des heranströmenden brennbaren Gemisches nicht die darin befindliche Flamme ausblasen kann.
Das Brennstoff-Luft-CTemiseh wird also, wenn es i#oin Zuführungsabschnitt 71 in die Entzündungskammer 12 gelangt, stän dig gezündet, wenn der Brenner 10 in Betrieb gesetzt ist.
Der Endring 26 ist ein flacher Ring, wel cher hinten in der Entzündungskammer 12 angebracht ist, er wird durch Reibung zwi- schen seiner Umfangsfläche und der Innen seite des Ringes 21 festgehalten. An der vor dern Stirnseite des Endringes 26 ist die hin tere Oberfläche des Zündblocks 25 und die hintere Oberfläche des Ringes 22 mit Rei- bungsschluss gelagert.
Die hintere Stirnseite des Endringes 26 befindet sich in Reibungs- sehluss mit der vordern Oberfläche der Ver- brennungskammerwand, wie später erklärt wird. Die zentrale Öffnung durch den End- ring ist. zylindrisch und stimmt im Durchmes ser mit. jenem der Ausmündung der koni schen Öffnung 23 des Ringes 22 überein, wenn die beiden Ringe in der richtigen Lage zu einander sind (Fig.1). Die zentrale Öffnung durch den Endring 26 bildet offensichtlich einen verbindenden Durchgang zwischen der Entzündungskammer 12 und der Verbren nungskammer 13.
Die Verbrennungskammer 13 wird. durch die zylindrische hintere Verlängerung 20 des äussern Flanschstückes 16 gegen die Entzün dungskammer 12 festgehalten. Die vordere Stirnseite der Verbrennungskammer ist auf den hintern Oberflächen des Ringes 21 und des Endringes 26 gelagert und stellt so eine dichte Verbindung zwischen der Entzün dungskammer und der Verbrennungskammer her.
Es ist. zu beachten, da.ss der innere Quer schnitt der Verbrennungskammer 13 grösser als die Öffnung durch den Endring 26 ist, wodurch ein Flammenhalterabsatz 30 am Ein gang der Verbrennungskammer entsteht, der unmittelbar die Öffnung in dem Endring 26 umgibt. Demgemäss entsteht hinter dem Ab satz 30 eine Ringtasche aus entzündeter Mi schung, die gegen Dureh\cirbelting, welche durch den Eintritt des Brennstoff-Luft-Ge- misehes in die Verbr ennung-skammer verur sacht wird, geschützt. ist.
Aus vorstehendem -wird der Betrieb des Brenners leicht zu verstehen sein. Eine brenn bare Mischung aus Brennstoff und Luft wird in den Zuführungsabschnitt 11 des Brenners mit hoher Geschwindigkeit eingeführt. Das Brennstoff-Luft-Gemiseh geht von dort in die Entzündungskammer, die es einschliesslich des relativ geschützten Anfangszündraumes 28 ausfüllt. Von dort tritt das Brennstoff-Luft- Gemiseh, indem es durch die konische Öff nung 23 im Ring 22 und durch die Öffnung im Endring 26 geht, in die Verbrennungskam mer 13.
Um den Brenner anzulassen, entzün det die Zündkerze 29 zuerst das brennbare Gemisch im. Anfangszündraum 28, von wo die Zündung zur Stromabwärtsseite des Zufüh rungsabschnittes 11. und von dort durch die konische Öffnung 23 geht. Sobald das entzün dete Gemisch den Zündblock 25 passiert hat, bleibt etwas dieser brennenden Mischung hin ter dem Zündblock 25 durch -'#V irbelung hän gen, wo es weiterbrennt und die Säule des Brennstoff-Luft-Gemisches nach dem Vorbei gehen am Zündblock innen dauernd weiter entzündet.
Daraufhin wird die Zündkerze nicht mehrbenötigt. Es wurde gefunden, dass eine sehr schmale Riiekseite des Zündblocks einem Band brennenden Brennstoff-Luft-(_le- misches genügend Stabilität verleiht, um die ses in einem halbruhigen Zustand an dieser Stelle zu halten.
Dieses brennende Band aus Brennstoff-Luft-Gemisch, welches ständig durch hinzukommen von unverbranntem Ge misch, das beiderseits des Zündblocks vorbei geht, aufrechterhalten wird, hat die Aufgabe, für eine innere Zündung der Gemischsäule während des gesamten Betriebes des Brenners zu sorgen.
Zur gleichen Zeit wird eine Flamme un mittelbar hinter dem Absatz 30 gehalten, wel cher innerhalb des Verbrennungsraumes durch den Unterschied in der Querschnittsfläche zwi schen der Verbrennungskammer und dem Endring 26 gebildet wird. Diese Flamme ent zündet st ändig das Brennstoff-Luft-Gemisch an der Peripherie, sobald es in die Verbren nungskammer eintritt.
Es wird also das Brenn stoff-Luft-G emisch sowohl innen in der Ent- zündungskammer 12 und anschliessend daran, als auch an der Peripherie in der Verbren nungskammer 13 entzündet;
aus diesem ( T runde brennt das Gemisch schnell und voll- s ,tändig in einer Verbrennungskammer, welche hinsichtlich Grösse und Länge auf ein Mini mum gehalten - werden kann.
Um eine bessere innere Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemisehes, welches durch die Entzündungskammer geht, sicherzustellen, kann ein Paar Zündblöcke 25, 25 verwendet werden. Eine Einrichtung eines solchen Zünd- blöckpaares ist in der Fig.7 der Zeichnung wiedergegeben.
Das in der Entzündungskammer ange wandte Mittel zwecks innerer Entzündung des Brennstoff-Luft-Gemisehes ist. nicht not. wendigerweise ein Zünd.bloek wie derjenige, der im vorigen beschrieben würde. Eine ab weichende Form des Zündblocks _5a. ist in Fig.5 wiedergegeben worden. Dieser Zünd block ist mit. Seitenrillen 31, 31 versehen, die sich nach hinten und unten längs der Seiten des Zündblocks 25a vom weggeschnittenen Teil 2'7 zur hintern .Stirnseite des Zündblocks hin erstrecken.
So verbinden die Rillen 31, 31, -#1=enn der Zündblock 251 in die Lage gebracht ist, wie der in der Fig. 1 gezeigte Zündblock, den Anfangszündraum ?8 mit der Öffnung im Endring '?6 auf jeder der beiden Seiten des Zündblocks. Dadurch wird für beständige innere Zündung an der hintern Stirnseite des Zündblocks unabhängig von dem Schutz, wel- eher einem mittleren Band entzündeter Mi schung durch jene Stirnseite gewährt wird, Sorge getragen.
Überdies kann ein Zünder 25h, wie der in Fig. 6 wiedergegebene, den Zündblock 25 oder den Zündblock 25a ersetzen, und zwar beson ders vorteilhaft in Fällen, wo das Brennstoff Luft-Gemiseh nicht vorgewärmt ist. Der Zün der 25b ist, genau wie der Zündblock "5, in den Schlitz 24 eingesetzt, erstreckt sich jedoch an seinem Oberteil nicht bis zum Ring 21 und lässt dadurch einen Anfangszündraum frei, welcher sieh völlig in der Länge seines Ober teils erstreckt.
Der Zünder 25b hat einen U- förmigen Längsschnitt, der Steg stellt seine vordere Stirnseite dar. Eine Reihe Öffnungen 32 ist in dieser Stirnseite zum Einlass eines Teils des nicht entzündeten Brennstoff-Luft- Gemisches vom Zuführungsabschnitt 11 in das Innere des Zünders eingearbeitet.
Eine Platte 33 erstreckt sich Auer durch das Innere des Zünders 25b nahe bei seiner hintern Stirn seite, und Öffnungen 34 sind in der Platte 33 für den DL.r ehlass der entzündeten Mischung nach aussen gebildet. Innerhalb des Zünders 25b ist daher eine verhältnismässig geschützte Kammer vorgesehen, welche Schutz vor der Gewalt des hereinströmenden Brennstoff-Luft- Geinisehes im Zuführungsabschnitt 11 ge währt.
Die Mischung innerhalb des Zünders 25b wird anfänglich als Folge der Entzün dung der Mischung oberhalb des Zünders durch die Zündkerze 29 entzündet; und die geschützte entzündete Mischung brennt im Zünder weiter, wobei die Flamme durch die Öffnungen 34 hinaustritt, um das Gemisch innen zu entzünden, wenn es durch die Öff nung im Endring 26 strömt. So ist. die Funk tion des Zünders 25b im wesentlichen gleich der des im vorangegangenen beschriebenen Zündblocks 25.
In dem Ausführungsbeispiel des Erfin dungsgegenstandes, das in Fig.8 wiederge geben ist, ist. ein völlig rechteckiger Zünd block 25e quer vor der Öffnung im Endring 26a angebracht. Die Zündkerze 29 erstreckt. sich durch die Wand des Zuführungsabschnit tes 11a in eine Lage, worin ihre Elektroden durch das herbeiströmende nicht entzündete brennbare Genfisch gekühlt werden. Unmittel bar hinter der Zündkerze 29 sind der Ring 2?a und der Endring 26a weggeschnitten, um eine Kammer 35 hinter einem Absatz 36 zu bilden, der eine beständige Flamme sicher stellt.
Diese Flamme wird durch die Kammer 35 zur Öffnung im Endring 26a hinter den Zündblock 25c geführt.
Es ist. ersichtlich, dass die Erfindung Wege zur fortwährenden Zündung der mit hoher fleschwindigkeit dahinströmenden Säule des Brennstoff-Luft-Gemisehes sowohl innen wie auch peripheriseh vorsieht, und zwar mit dem Ergebnis, dass eine äusserst rapide Verbren nung in der Verbrennungskammer des Bren ners auftritt. Der Brenner kann daher eine Mindestgrösse erhalten und trotzdem eine ausserordentlich hohe Hitzeabgabe liefern.
Brenner, die gemäss der Erfindung kon struiert sind, können bei einer Vielzahl. solcher strömungsfähigen Brennstoffe, die mit. einer Luftsäule gemischt und von dieser.mit hoher fieschwindigkeit fortgeführt werden, ange wandt werden.
Solche Brennstoffe können Gase, Dämpfe, feinverteilte Flüssigkeiten oder feingeteiltes festes Material sein. In allen Fällen bleibt eine innere Entzündung der Brennstoff-Luft- Säule erhalten, wie sie auch gleichzeitig im Umkreis der Säule erhalten bleibt. Die Länge der Flamme, die zur wesentlich vollständigen Verbrennung erforderlich ist, wird somit ver kürzt, und die Zeit, die zur Verbrennung er forderlich ist, auf ein Minimum herabgesetzt. Kompakte Brenner kleiner Grösse und mit hoher Leistung sind das Ergebnis der Erfin dung.