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Die
Erfindung betrifft ein Flammrohr mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Derartige
Flammrohre werden beispielsweise für Gas- oder Ölbrenner
verwendet, in welchen ein Gas bzw. Öl als Brennstoff eingespritzt
und unter Zuführung von Luft verbrannt wird. In der Vergangenheit wurde – auf
Grund der im Flammrohr herrschenden, hohen Temperaturen von über
1000°C – üblicherweise Keramik für
das Flammrohr oder als Einsatz im Flammrohr verwendet. Diese Keramikeinsätze
oder -flammrohre führen jedoch bei der Herstellung und
im Betrieb häufig zu Problemen, bspw. auf Grund von Oxidation
und Rissbildungen auf Grund von Thermoschocks. Rohre aus Metall
lassen jedoch noch in Bezug auf die Hitzebeständigkeit
Wünsche offen.
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Um
die genannten Probleme zu umgehen, ist in der
DE 89 07 046 U1 ein Flammrohr
für einen Gas- oder Ölbrenner vorgeschlagen, das
in einer Öffnung in der Wand eines Ofens befestigt ist,
wobei das Flammrohr durch zwei Rohre gebildet ist. Hierbei ist ein
erstes Rohr vorgesehen, das sich nur über einen Teil der
Länge des Flammrohres in dessen kälterer Einlasszone
erstreckt. Das erste Rohr wird von einem zweiten Rohr aus einer
vakuumgeformten Faserkeramik umgeben, welches das erste Rohr zur vollen
Länge des Flammrohres ergänzt und sich auch in
dessen heißer Zone erstreckt.
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Eine
weitere Metall-Keramik-Kombination für ein Flammrohr ist
beispielsweise aus der
DE
198 32 131 C1 bekannt.
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Aus
der
DE 198 13 336
C2 ist ein Brenner für flüssige Brennstoffe
bekannt, bestehend aus einem Luftzuführungsgehäuse,
in welchem ein Düsenstock zur Brennstoffzufuhr in Form
eines Düsenstock-Sprüh- und Flammkegels angeordnet
ist, und einem diesem vorgesetzten, innen glatten Flammrohr, wobei
das Luftzuführungsgehäuse über Luftausströmöffnungen
mit dem Innenraum des Flammrohres in Verbindung steht. Hierbei ist
innen am Flammrohr stromab mindestens ab der Durchdringungskurve
des Düsenstock-Sprüh- und Flammkegels mit dem
Flammrohr eine aufgerauhte Fläche in Form einer feuerfesten
Rauhigkeitslage angeordnet. Die Rauhigkeitslage kann durch ein Drahtgewebe, ein
Streckmetall, eine Poröskeramik oder dergleichen gebildet
sein.
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Derartige
Flammrohre für Brenner lassen noch Wünsche offen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Flammrohr der eingangs
genannten Art zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Flammrohr
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist
ein Flammrohr vorgesehen, aufweisend einen Zylinder mit einem hitzebeständigen
Einsatz, wobei der Einsatz durch ein gitterförmiges Gewebe
aus einem Stahldraht gebildet ist. Durch den Gittereinsatz an der
Innenfläche des ansonsten glatt ausgebildeten Zylinders
ergibt sich eine deutlich verbesserte Verbrennung des Brennstoffes, insbesondere
kann der sogenannte „Blaubrand" bei geeigneten Betriebsparametern
für den verwendeten Brennstoff, wie geeigneter Einspritzdruck,
geeignete Einspritzmenge, geeignete Luftzufuhr, geeignete Brennstofftemperatur
etc., erreicht werden. Alternativ kann es sich natürlich
auch um einen sogenannten „Gelbbrenner" handeln.
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Der
Einsatz ist vorzugsweise direkt am Zylinder angeschweißt,
insbesondere bevorzugt mittels mindestens eines Schweißpunktes.
Natürlich können auch mehrere Schweißpunkte
vorgesehen sein, um den Einsatz am Zylinder zu fixieren. Der bzw.
die Schweißpunkte sind vorzugsweise versetzt zur Schweißnaht
des Zylinders angeordnet. Beliebige andere geeignete Befestigungsmöglichkeiten,
wie insbesondere Klammern, sind ebenfalls möglich. Klammern
können ggf. auch in Verbindung mit einer Schweißverbindung
vorgesehen sein, wobei sie beispielsweise als verbleibende (oder
nach erfolgtem Verscheißen wieder entfernte) Vorfixierung
dienen können.
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Der
Einsatz weist vorzugsweise eine Länge auf, welche im Wesentlichen
der Länge des Zylinders entspricht, wobei der Einsatz vollständig
innerhalb des Zylinders angeordnet ist, d. h. nicht endseitig über
den Zylinder hinausragt. Prinzipiell kann der Einsatz auch etwas
kürzer als der Zylinder ausgebildet sein, wobei er insbesondere
im Ausströmbereich angeordnet und bündig mit dem
Zylinderende ausgebildet ist.
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Besonders
bevorzugt ist der Einsatz mit seinen Enden überlappend
im Zylinder angeordnet, so dass parallel zur Mittellängsachse
des Zylinders ein Überlappungsbereich vorgesehen ist, der über
die gesamte Länge des Einsatzes verläuft. Dadurch, dass
ein Überlapp vorgesehen ist, können sehr große
Toleranzen in Bezug auf das Ablängen des Einsatzes vorgesehen
sein. Ferner ermöglicht ein Überlapp eine einfache
Fixierung mittels Schweißpunkten, wobei die Schweißpunkte
nicht notwendigerweise im überlappenden Bereich angeordnet
sein müssen.
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Der
Einsatz ist vorzugsweise bis mindestens 1000°C, insbesondere
bis mindestens 1150°C, an Luft hitzebeständig.
Der Einsatz hält so die im Flammrohr auftretenden Temperaturen
ohne Probleme aus. Insbesondere bevorzugt handelt es sich beim Material,
aus welchem der Einsatz gefertigt ist, um den Stahl X15CrNiSi25-20
(Werkstoffnummer 1.4841), der eine chemischen Zusammensetzung aufweist
mit maximal 0,2 Gew.-% Kohlenstoff, 1,5 bis 2,5 Gew.-% Silizium,
maximal 2,0 Gew.-% Mangan, maximal 0,045 Gew.-% Phosphor, maximal
0,015 Gew.-% Schwefel, 24,0 bis 26,0 Gew.-% Chrom, 19,0 bis 22,0
Gew.-% Nickel, und maximal 0,11 Gew.-% Stickstoff.
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Vorzugsweise
weist der den Einsatz bildende Stahldraht einen Durchmesser von
0,5 bis 2 mm, insbesondere von 0,6 bis 1,0 mm, auf. Besonders bevorzugt
sind Durchmesser von ca. 0,8 mm. Bevorzugt ist der Drahtdurchmesser
etwas, insbesondere bevorzugt um etwa ein Fünftel, kleiner
als die Maschenweite des Einsatzes.
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Insbesondere
bevorzugt ist der Einsatz durch ein gitterförmiges Gewebe
mit einer Maschenweite von 0,5 bis 2 mm, insbesondere von 1,0 mm, gebildet.
Ganz besonders bevorzugt beträgt die Maschenweite 1,0 mm
in Verbindung mit einem Drahtdurchmesser von 0,8 mm.
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Ein
derartiges Flammrohr wird vorzugsweise für einen Brenner
verwendet, insbesondere bevorzugt für einen Ölbrenner
und/oder einen Gasbrenner, und ganz besonders bevorzugt für
einen Ölbrenner, in welchem alternative Öle, Pflanzenöle,
wie bspw. Rapsöl, Recycling-/Altöle als Brennstoff
dient. Durch die Verwendung eines derartigen Flammrohres ergibt sich
eine sehr gute Verbrennung ohne wesentliche Verschmutzungen am Brenner,
am Flammrohr sowie im Feuerraum bei einem guten Wirkungsgrad.
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Im
Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Längsschnitt durch ein Flammrohr gemäß dem
Ausführungsbeispiel,
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2 eine
perspektivische Darstellung des Flammrohres von 1,
und
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3 eine
Ansicht von hinten auf das Flammrohr von 1.
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Ein
Brenner, wie er aus dem Stand der Technik vom Prinzip her bekannt
ist, weist ein Flammrohr 1 mit hieran angeschweißtem
Halter 2 auf. Der Halter 2 dient zur Befestigung
des Flammrohres 1 am Brennergefüge. Der Brennstoff
wird temperiert zugeführt und bei einem Pumpendruck von
ca. 0,3 bis 1,5 bar in das Flammrohr eingespritzt wird. Bei der
Düse handelt es sich vorliegend um eine Düse mit
einem Durchfluss von 0 bis 7 Gal/h.
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Der
Halter 2 ist vorliegend durch ein Klemmband, nämlich
einen schellenartig ausgebildeten, einseitig offenen, im Bereich
der Enden mit etwa im rechten Winkel nach außen gebogenen
Laschen verschweißten Ring 2a, und drei Verbindungsstegen 2b, die
auf einer Seite mit dem Ring 2a und auf der anderen Seite
mit dem Flammrohr 1 jeweils außenseitig verschweißt
sind, gebildet. Die Laschen sind jeweils mit einer Bohrung versehen,
durch welche eine Schraube gesteckt wird. Auf die Schraube wird
eine Mutter geschraubt, um den Ring 2a zusammenzuziehen,
damit das Flammrohr 1 auf dem Düsenstock fixiert
wird. Der Ring 2a und das Flammrohr weisen im Wesentlichen
miteinander fluchtende Mittellängsachsen auf, d. h. die
Düse ist konzentrisch zum Flammrohr 1 angeordnet.
Der Ring 2a und das Flammrohr 1 weisen im Wesentlichen
miteinander fluchtende Mittellängsachsen auf, d. h. die
Düse ist konzentrisch zum Flammrohr 1 angeordnet.
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Alternativ
kann der Halter beispielsweise auch durch einen Ring, gebildet durch
zwei einander entsprechende, schellenartig angeordnete und im Bereich
der Stoßstellen mit nach außen stehenden Laschen
ausgebildete Klemmbänder, und drei Verbindungsstege gebildet
sein, die auf einer Seite mit dem Ring und auf der anderen Seite
mit dem Flammrohr jeweils verschweißt sind. Die Laschen
sind jeweils mit einer Bohrung versehen, durch welche eine Schraube
gesteckt wird. Auf jede der Schrauben wird eine Mutter geschraubt,
um die beiden Klemmbänder zusammenzuziehen. Beliebige andere
Ausgestaltungsformen des Halters sind möglich.
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Das
Flammrohr 1 ist vorliegend durch ein Metallblech gebildet,
welches zu einem Zylinder 3 gebogen und in Längsrichtung
des Zylinders auf Stoß unter Bildung einer Schweißnaht 3a verschweißt
ist. Im Inneren des Zylinders 3 ist als Einsatz ein ebenfalls
zylinderförmig gebogenes Gewebe 4, bestehend aus
einem Drahtgewebe, angeordnet, welches mittels vorliegend sechs
Schweißpunkten, welche in der Nähe der sich leicht
(vorliegend ca. 1 cm) überlappenden Enden 4a des
Gewebes 4 angeordnet sind, am Zylinder 3 angeschweißt
ist. Hierbei sind drei der Schweißpunkte in einer Linie
parallel zur Mittellängsachse des Flammrohres 1 in
einem Abstand von ca. 2 cm vom äußeren Rand des
Flammrohres 1 und vom innen angeordneten Ende des Gewebes 4 angeordnet,
um das innen oben liegende Ende des Gewebes 4 zu fixieren.
Die drei Schweißpunkte am anderen Ende des Gewebes 4 sind
vorliegend etwas weiter vom innen oben liegenden Ende des Gewebes 4 beabstandet
und sind zudem leicht versetzt zueinander angeordnet.
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Das
zylinderförmige Flammrohr 1 weist gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Länge von
170 mm und einen Durchmesser von ca. 162 mm auf. Die Länge
des Gewebes 4 entspricht derjenigen des Flammrohres 1,
d. h. das Gewebe 4 ist über die gesamte Länge
im Flammrohr 1 angeordnet. Der Durchmesser des Gewebes 4 beträgt
vorliegend ca. 160 mm.
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Beim
Gewebe 4 handelt es sich vorliegend um ein Gitter aus Metalldrähten
mit einem Drahtdurchmesser von 0,8 mm und einer Maschenweite von
1,0 mm. Der Draht weist im Wesentlichen einen kreisförmigen
Querschnitt auf, wobei Abweichungen von der Kreisform in Folge der
Verarbeitung möglich sind. Der für das Gitter
verwendete Draht besteht aus X15CrNiSi25-20, d. h. einem an Luft
bis 1150°C hitzebeständigen Stahl. Die chemische
Zusammensetzung ist Folgende: maximal 0,2 Gew.-% Kohlenstoff, 1,5
bis 2,5 Gew.-% Silizium, maximal 2,0 Gew.-% Mangan, maximal 0,045
Gew.-% Phosphor, maximal 0,015 Gew.-% Schwefel, 24,0 bis 26,0 Gew.-% Chrom,
19,0 bis 22,0 Gew.-% Nickel, und maximal 0,11 Gew.-% Stickstoff.
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Der
um das Gewebe 4 angeordnete Zylinder 3 besteht
vorliegend ebenfalls aus einem hitzebeständigen im ungeformten
Zustand 1 mm dicken Blech aus Stahl DIN EN 10088-2-X15CrNiSi20-12+2B.
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Der
Durchmesser des Flammrohres kann alternativ beispielsweise 120 mm
oder 140 mm betragen, je nach Anwendungsfall. Andere Abmessungen sind
ebenfalls möglich. Entsprechend kann die Länge
des Flammrohres variiert werden. Auch der Einsatz muss nicht notwendigerweise über
die gesamte Länge des Zylinders vorgesehen sein, jedoch
sind einander entsprechende Längen von Zylinder und Einsatz
bevorzugt.
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Gemäß einer
weiteren Variante ist auch der Einsatz zu einem Hohlzylinder verschweißt
oder direkt als Hohlzylinder ausgebildet, bevor er in den Zylinder
eingesetzt und mit demselben verschweißt wird.
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Entsprechend
ist es möglich, zuerst ein Blech, welches im fertigen Zustand
den Zylinder bildet, mit einem Gewebe aus Stahldraht beispielsweise
mittels mehrerer Schweißpunkte zu verbinden. Hierbei muss
das Gewebe jedoch derart elastisch ausgebildet sein, dass eine gewisse
Längenänderung des Gewebes während des
nachfolgend erfolgenden Umformens zur Zylinderform möglich
ist, um die unterschiedliche Länge, die durch die Krümmung entsteht,
auszugleichen ohne dass die Verbindung zerstört wird. Anschließend
erfolgt ein Verschweißen an den Stoßkanten.
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- 1
- Flammrohr
- 2
- Halter
- 2a
- Ring
- 2b
- Verbindungssteg
- 3
- Zylinder
- 3a
- Schweißnaht
- 4
- Gewebe
- 4a
- Ende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 8907046
U1 [0003]
- - DE 19832131 C1 [0004]
- - DE 19813336 C2 [0005]