CH637750A5 - Gas burner for producing an irrotational flame of modifiable length - Google Patents

Description

Die Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung eines Bren- räuschniveau.

ners mit veränderbarer Flammenlänge, bei dem ohne Drall Derartige Brenner sind vorteilhaft anwendbar bei Flam-

der Luft und des Brennstoffes, durch eine einfache Konstruk- 50 menrohrenkesseln mit Sackfeuerraum bzw. anderen Flam-

tion die Veränderung der Flammenlänge mit einwandfreier menrohrenkesseln, weiterhin bei allen industriellen und land-

Regelung möglich ist und eine geschlossene Flamme hoher wirtschaftlichen wärmeausnützenden Einrichtung (Trockner,

Wärmekonzentration entsteht, die auch in Sackfeuerräumen technologische Spezialeinrichtungen) wo Brenner mit verän-

angewandt werden kann. derbarer Flammenlänge und bestimmten Flammenstrahlen

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patent- 55 nötig sind.

anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

C

1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

637 750 2 PATENTANSPRÜCHE Regelung erfolgt, ohne Beeinflussung des Brennstoffstromes.

1. Gasbrenner zur Erzeugung einer drallfreien Flamme Die Einstellung der Flammenlänge wird durch Veränderung veränderbarer Länge, mit Luft- und Gaszufuhrorganen und der Zuführung des Verbrennungsluftstromes (tangentiale mit Regelorganen, dadurch gekennzeichnet, dass um die bzw. axiale Einführung) und durch Drallbewegung dieser Brennerachse herum kranzartig angeordnete Gasrohre (5) 5 Ströme mit Hilfe von Schaufeln erreicht.

vorhanden sind, an deren Enden am Brennermund sich in Beim Brenner gemäss der ungarischen Patentschrift

Axialrichtung bewegbare Gasstrahlleitbüchsen (6) befinden, 160 933 wird die Flammenlängeneinstellung teilweise mit der und ein Hebelsystem (9,10) vorhanden ist, mit dem die Gas- Drallbewegung der Primärluft, teilweise mit der Zufuhr des strahlleitbüchsen (6) verstellbar sind. Gasstromes in konzentrisch angeordnete Düsen und/oder

2. Gasbrenner nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn- 10 zentrale Düsen durchgeführt. Bei Betrieb mit kurzen Flam-zeichnet, dass die Gasrohre (5) an ihrem vorderen Endbereich men handelt es sich um periphere Gasdüsen, bei Betrieb mit zur Längsachse schräg gerichtete Auslassöffnungen (7) auf- langen Flammen um zentrale Expansionsdüsen.

weisen, und in den Gasstrahlleitbüchsen (6) Ausnehmungen Die Verteilung des Gasstromes in zwei Richtungen - und

(14) vorhanden sind, wobei durch axiale Verstellung der Gas- dadurch die Veränderung der Flammenlänge - erfolgt durch strahlleitbüchsen (6) die Auslassöffnungen (7) relativ zu den 15 Drosselung oder Absperrung der eintretenden Gasmenge. Ausnehmungen (14) verschiebbar sind. Der Brenner verfügt auch über separate Einheiten zur Zufüh rung von Primär- und Sekundärluft.

Aus der USA-Patentschrift 3 093 314 ist ein Ölbrenner bekannt, bei dem die Luftregelung mit Hilfe einer, sich in einem Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner gemäss dem 20 Gehäuse bewegenden Stauscheibe erfolgt, die auf das Ende ei-Oberbegriff des Patentanspruches 1. ner Ölbüchse montiert ist. An der Stauscheibe sind kranzartig Beim grössten Teil der Gasbrenner für Industriezwecke ist angeordnete kreisförmige Öffnungen zu finden. Am vorderen es aus technologischen Gründen erforderlich, dass durch die Ende der Ölbüchse sind Bohrungen mit Achsen auf einer Ke-Intensitätsänderung der Gas-Luft-Mischung bei der Einrege- gelfläche angeordnet, durch die das Öl ausströmt. Vor der lung des Brenners mit der Erhöhung der Mischungsintensität 25 Ausströmungsöffnung jeder Bohrung befindet sich je eine Fackeln von kurzer Flamme bzw. mit der Intensitätsabnahme kreisförmige Öffnung auf der Stauscheibe, die die Zerstäu-Fackeln von langer Flamme entstehen. bungsluft durchlassen. Der Mundteil des Brenners ist kegel-

Bei einem Teil der bekannten Einrichtungen wird dies förmig ausgebildet. Die mit Stauscheibe versehenen Ölbüchse durch einen Drall des Brennstoffes und der Luft oder nur der kann in der Achsenrichtung des Brenners bewegt werden.

Luft reguliert. Ein derartiger Gasbrenner von hoher Leistung 30 Wenn sich die Stauscheibe im kleinsten Querschnitt des ist aus der ungarischen Patentschrift 155 967 bekannt, wo das Brennermundes befindet, entsteht zwischen der Scheibe und Ausmass der Drallbewegung der Luft durch die Positionsän- dem Brennermund ein ringförmiger Spalt, durch den die Ver-derung der Luftdrallschaufel erfolgt. brennungsluft strömt. Diese Position bestimmt einen Kegel-

Mit solchen Brennern kann die Flammenlänge leicht ver- winkel und das dazu gehörende Flammenbild, unter der Anändert werden, aber der aus dem Brenner austretende Strahl 35 nähme eines ständigen Luft- und Öldruckes. Wenn sich die hat einen Drall, wodurch die Flamme breiter wird. Das ist bei Stauscheibe ausserhalb des Brennermundes befindet, wird der einem Teil der Feuerräume z.B. bei Sackfeuerräumen - nicht Kegelwinkel grösser, die Flamme kürzer; wenn sie innerhalb zulässig, weil die Flamme den Weg der entlang der Wand des des Brennermundes ist, vermindert sich der Kegelwinkel und Feuerraumes zurückströmenden Verbrennungsprodukte die Flamme verlängert sich.

kreuzt, was zu unerwünschter Pusation führt und einen Teil 40 Infolge des Charakters des Ölbrenners sind jedoch Verdes Gases in den Rauchgaskanal leitet. Dadurch gelangt auch hältnisse der Zerstäubung und der Vermischung aufeinander ein Teil des noch nicht verbrannten Gases bzw. der Flamme abgestimmter Anordnung erwünscht.

indie Rauchrohre, was zur V erminderung des W irkungsgra- Im Falle des erwähnten Brenners zerstört die V erände-

des, zum Ausbrennen der Rauchrohre und dadurch zur Be- rung der Position der Stauscheibe diese Abstimmung. Wenn Schädigung des Kessels führt. 45 die Stauscheibe in den Brennermund eingezogen ist, erhöht

Bei einer solchen Gruppe der bekannt gewordenen Bren- sich der durchströmende Querschnitt; der Strömungswider-ner wird das Gas und die Verbrennungsluft noch im Brenner stand vermindert die Menge der Zerstäubungsluft, wodurch vollständig vermischt, um damit kurze Flammen zu erzeugen, sich die Qualität der Zerstäubung verschlechtert. Bei vorge-Ein derartiger Brenner ist in der ungarischen Patentschrift schobener Stauscheibe ist die Lage gleich.

152 312 beschrieben. Bei einem andern Brennertyp wird nur 50 Bei den Brennern, gemäss der ungarischen Patentschrift ein Teil der Verbrennungsluft mit dem Brennstoff vermischt, 169 879 und der französischen Patentschrift 1 435 486 erfolgt was die Flamme im Vergleich zum erwähnten Brenner verlän- die Veränderung der Flammenlänge durch eine Veränderung gert, aber im Vergleich zu den Flammen der Brenner ohne des Winkels, der durch die konzentrisch angeordnete Düsen-Vormischung verkürzt. Beide Lösungen haben den gemeinsa- reihe und der Längsachse eingeschlossen ist, das heisst, dass men Nachteil, dass die Flammenlänge des Brenners während 55 die Düsen mit einem Mechanismus verdreht werden muss. des Betriebes bzw. bei der Regelung des Brenners nicht verän- Bei jedem Drehwinkel erfolgt eine Richtungsänderung der dert werden kann. ganzen Menge des austretenden Gasstrahles. Wegen der kon-

Die österreichische Patentschrift Nr. 336 158 betrifft einen struktiven Lösung verändert sich auch die Position der Gas-Brenner, bei dem - in einer Blockbrennerform - die Verbren- düsen relativ zur Brennerachse, dadurch verändert sich die nungsluft mit dem Brennstoff durch Gruppeninjektoren ge- 60 homogene Mischung des Gases und der Luft.

mischt wird, und zwar in einer durch die Konstruktionsab- Der sowjetische Urheberschein 426 107 betrifft einen Gas messungen der Injektoren bestimmten Proportion. Infolge brenner, bei dem der Gasstrom in einem zentralen Gaslade-der Vormischung in grossem Ausmass ergibt sich ein Brenner rohr, mit Hilfe der daraus hornartig herausstehenden Düsen mit kurzer Flamme und intensiver Mischung, wobei die und der peripher angeordneten Gasladerohren in den Luft-

Flammenlänge aber nur mit dem Austauschen der Konstruk-65 ström geführt wird. Die Gasladerohre blasen das Gas in je tionselemente verändert werden kann. eine um die Achse bewegbar angeordnete Dose. Der Mundteil

In der österreichischen Patentschrift 297 902 ist ein Bren- des Brenners besteht ebenfalls aus verdrehbaren Segmenten, ner gezeigt, bei dem ausschliesslich eine Verbrennungsluft-

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Die Regelung der Flammenkegel erfolgt durch Verdrehung Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispie-

der Dosen und'der Segmente. len anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Der gemeinsame Nachteil dieser Brenner besteht darin, Fig. 1 einen Querschnitt durch den Brenner dass diese sehr viele bewegliche, insbesondere verdrehbare Fig. 2 eine Vorderansicht des Brenners,

Elemente enthalten, für deren Betätigung ein ausserordentlich s pig. 3 die Gasstrahlleitbüchsen in Langflammenstellung,

komplizierter Mechanismus erforderlich ist und das Zusam- Fig.

4 die Gasstrahlleitbüchsen in Kurzflammenstellung menwirken der Bewegung nicht vollständig zuverlässig ist. Die in das Brennergehäuse 1 eingeleitete Verbrennungs-

Die Einrichtung ist kostspielig und die Betriebssicherheit ist luft ist mit Hilfe von Klappen 2 durch Regelorgane 3 verän-

nicht einwandfrei. derbar.

Die BRD-Auslegeschrift 1218102 beschreibt einen Gas- io Der Brennstoff strömt aus dem Gasverteiler 4 durch die brenner mit Flammenregler. Bohrungen 7 der Gasrohrer aus und vermischt sich mit der Die Flammenregelung erfolgt hier durch Leitelemente, die Verbrennungsluft. Am Ende der Gasrohre 5 - auch Gaslan-

an zwei parallelen Achsen angeordnet sind, und deren Quer- zen genannt - ist um den Brennermund 8 herum eine mit Öff-

schnitt sich in der Strömungsrichtung der Gas-Luft-Mi- nungen 14,insbesondere Bohrungen versehene Gasstrahlleit-

schung verengen. Diese Leitelemente sind derart an den Ach- 15büchse 6 angeordnet. Die Gasstrahlleitbüchse 6 umgibt das sen befestigt, dass ihre Anordnung bei Verdrehung in eine auf Gasrohr 5 und ist in dessen Achsrichtung bewegbar,

die Brennerachse quer gerichtete Ebene radial wird. Die Leit- Das aus den Bohrungen 7 ausströmende Gas gelangt, ab-

elemente sind an ihren Enden von grösserem Querschnitt hängig von der Position der Gasstrahlleitbüchse 6 entweder in schräg abgeschnitten, so dass das durchströmende Gas-Luft- dessen Innenraum und strömt infolge der Führung der Innen-

Gemisch in den Innenraum der Leitelemente gelangen kann. 20wand parallel zur Achse des Gasrohres 5 aus der Gasstrahl-

Die Ableitungsrichtung des hineingelangten Gas-Luft-Gemi- büchse 6 (Fig. 3), währenddem die Mischung des Gases und sches ist am grössten, wenn sich die Leitelemente in einer auf der Luft mager wird, oder tritt durch die Öffnungen 14 bzw.

die Brennerachse Querebene befinden (90° Verdrehung). Bohrungen der Gasstrahlbüchse 6 in Seitenrichtung aus, wo-

Wenn deren in einer Ebene liegenden Achsen in Brenner- durch eine schnelle Gas-Luft-Mischung erfolgt. Die Stellung achsenrichtung stehen, ist die Mischung des Gases mit der 35 der Gasstrahlleitbüchse 6 gemäss Fig. 3 ergibt lange Flam-

Luft langsam und ergibt lange Flammen. Im andern Fall wer- men, die Stellung gemäss Fig. 4 ergibt kurze Flammen,

den kurze Flammen erreicht, weil da der Querschnitt des Durch die Anzahl der Gasrohre 5 und der Gasstrahlleit-

Brenners radial angeordneten Leitelementen darüber hinaus, büchsen 6 kann die Leistung des Brenners verändert werden,

dass diese den grossen Teil der Gas-Luft-Mischung in die Es ist vorteilhaft, vier oder mehr Lanzen in Ringform kran-

Richtung der Manteloberfläche des Brenners leiten, als 30 zartig um die Brennerachse anzuordnen.

Schubelemente die grösste Oberfläche in der Strömungsrich- Die Bewegung der Gasstrahlleitbüchsen 6 erfolgt mit tung ergeben. Hilfe eines Hebelsystemes, insbesondere von Stangen 9,10,

Das Verdrehen der Leitelemente um zwei Achsen hat zur die durch Lager 12 geführt sind. Dadurch werden die von der

Folge, dass bei Regelung zwischen der walzenartigen kurzen Leistung abhängigen Parametern der Flamme geregelt. Eine

Flamme und der ebenfalls walzenartigen langen Flamme eine 35 Stauscheibe 11 sichert die Abrissfreiheit und Stabilität der ellipsenförmige Flammenform entsteht, die in dem auf die Flamme.

Achse querverlaufenden Durchschnitt abnehmende, dann zu- Die in die Gasstrahlleitbüchsen 6 gelangende Luftmenge nehmende Kleinachse hat, was gleichzeitig bedeutet, dass sich kann durch Bemessung des Durchmessers der Gasstrahlleit-

auch die Wärmeverteilung der Flamme verändert und infolge büchsen mit bekannten Methoden auf einen vorteilhaften der Ungleichmässigkeit der Wärmebelastung der im allgemei- 40 Wert eingestellt werden, der die Mischung wesentlich verbes-

nen gleichmässigen Wärmeverteilung erfordernden Einrich- sert, aber die Zurückentzündung der Gasmischung im Innen-

tungen Probleme auftauchen können. Ein weiteres Problem räum der Gasstrahlleitbüchsen 6 noch nicht verursacht. Des-

ist, dass sich die Stauwirkung ausübende Oberfläche der Leit- halb wird als Material für die Gasstrahlleitbüchsen 6 zweck-

elemente verändert. Dies ergibt bedeutende Veränderung des mässig austenitischer Stahl von geringem Cr und Ni Gehalt

Widerstandes auf der Luftseite. Infolgedessen verändert sich 45 verwendet.

auch der Luftüberschuss, was den Wirkungsgrad der Feu- Der Brenner sichert neben grossen Strömungsgeschwin-

erung verschlechtert. digkeiten eine stabile Flamme und ein niedriges Betriebsge-