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Die Erfindung betrifft ein Heizrohr für einen Rekuperatorbrenner mit einem als Brenndüse ausgebildeten Flammrohr und einem Rekuperatorrohr.
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Ein Rekuperatorbrenner wird zur Erzeugung von Wärme in industriellen Prozessen eingesetzt. Insbesondere werden Industrieöfen durch Rekuperatorbrenner beheizt. Die Wärme des Rekuperatorbrenners wird entweder indirekt in den Prozess eingebracht, dann ist dieser in ein Mantelrohr eingesetzt, oder die Rauchgase des Rekuperatorbrenners wirken direkt auf das zu erwärmende Material. Die Verbrennungsgase des Rekuperatorbrenners werden auch zur Vorwärmung der Verbrennungsluft im Rekuperatorrohr genutzt. Das Flammrohr ist als Brennerdüse ausgebildet. Die in dieser Schrift gemachten Angaben gelten auch für Regenerativbrenner, bei denen paarige Brenner über eine Brennerdüse die Verbrennungsluft mittels Wärmetauscher vorwärmen und über die zweite Brennerdüse das Material erwärmen. In jedem Fall besitzt der Brenner ein Flammrohr, in welchem die Zündung eines Heizgas/Öl-Luft-Gemisches und teilweise der Ausbrand stattfinden. Dieses Flammrohr ist hohen Temperaturen ausgesetzt und muss daher als Verschleißteil häufiger gewechselt werden. Bei heutigen Konstruktionen von Rekuperatorbrennern sind das Flammrohr und das Rekuperatorrohr häufig als Einheit (Edelstahlguss- oder Keramikteile) gefertigt oder miteinander verschweißt und müssen dann als gesamte Einheit gewechselt werden. In anderen Konstruktionen ist das Flammrohr mit dem Rekuperatorrohr über eine aufwendige Flanschverbindung im Innern des Brenners verbunden. Es sind zum Wechsel des Flammrohres stundenlange Ausfallzeiten des Brenners hinzunehmen.
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Bei indirekt heizenden Rekuperatorbrennern besteht das Rauchgasführungsrohr (auch Flammrohr genannt) manchmal aus mehreren Rohrabschnitten, die lösbar miteinander verbunden sind. So ist in der europäischen Patentanmeldung
EP 0 398 252 ein Mantelstrahlheizrohr für einen indirekt arbeitenden Brenner beschrieben, bei dem in das Mantelstrahlheizrohr ein Rauchgasführungsrohr mit mehreren Rohrabschnitten eingesetzt ist. Diese sind miteinander bajonettverschlussartig verriegelt. Die dort vorgestellte Konstruktion ist ausschließlich nur zu einer Verwendung innerhalb eines Mantelstrahlheizrohrs geeignet, da die Stabilität des Flammrohres über das Mantelrohr hergestellt wird. Auch ist keine Dichtigkeit der Verbindung der Rohrabschnitte gegeben. Auch sind die Zündung und der teilweise Ausbrand des Brennstoff-Luft-Gemisches nicht in den Rauchgasführungsrohren vorgesehen, sondern dies erfolgt in einem mit dem Rekuperatorrohr fest verbundenen Flammrohr.
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In der Patentschrift
DE 41 32 235 C1 ist ebenfalls ein Mantelstrahlheizrohr für einen indirekt arbeitenden Brenner beschrieben, bei dem in das Mantelstrahlheizrohr ein Rauchgasführungsrohr (Flammrohr) mit mehreren Rohrabschnitten eingesetzt ist. Bei dieser Konstruktion sind die aneinandergereihten Rohrstücke durch Klammern miteinander verbunden. Auch hier sind die Zündung und der teilweise Ausbrand des Brennstoff-Luft-Gemisches nicht in den Rauchgasführungsrohren vorgesehen, sondern dies erfolgt wiederum in einem mit dem Rekuperatorrohr fest verbundenen Flammrohr. Das Flammrohr genannte Rohrstück ist als Brennerdüse nicht vorgesehen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizrohr für einen direkt heizenden Rekuperatorbrenner zu schaffen, bei dem das Flammrohr, also die Brennerdüse in welcher das Brennstoff-Luft-Gemisch gezündet, teilweise verbrannt und die Flammen / Rauchgase durch geeignete Düsenform beschleunigt werden, leicht auswechselbar ist.
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Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Heizrohr ist für einen direkt heizenden Rekuperatorbrenner vorgesehen, bei dem das Heizrohr aus einem Flammrohr und einem Rekuperatorrohr gebildet ist. In dem Rekuperatorrohr werden die zu verbrennenden Gase vorgeheizt, in dem Flammrohr gezündet und aus diesem treten die heißen Verbrennungsgase aus, die dann auf das zu beheizende Material gerichtet werden. Durch die bei der Verbrennung entstehenden hohen Temperaturen verschleißt das Flammrohr relativ schnell und muss bei Verschleiß gewechselt werden. Bei einer üblichen, gasdicht verschweißten Verbindung zwischen dem Flammrohr und dem Rekuperatorrohr ist das Auswechseln des Flammrohres aufwendig.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Flammrohr mit dem Rekuperatorrohr über einen Bajonettverschluss, in den eine elastische Dichtung eingesetzt ist, gasdicht verbunden. Das Flammrohr muss mit dem Rekuperatorrohr gasdicht verbunden sein, da ansonsten die Verbrennungsluft vor der Vermischung mit Brennstoff und Zündung des Gemischs wieder in den Abgasstrom gelangen würde und damit für die Verbrennung nicht mehr zur Verfügung steht. Dies würde einen erheblichen Leistungsverlust bedeuten. Die elastische Dichtung ergibt die für einen Bajonettverschluss notwendige Federkraft. Mit einer solchen Konstruktion der gasdichten Verbindung ist ein Wechsel des Flammrohres innerhalb von Minuten möglich.
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In einer Ausführungsform des Bajonettverschlusses besteht dieser aus einem Bajonettunterteil am Rekuperatorrohr und einer Bajonettmutter über einem Wulst an dem Flammrohr. Dabei ist es günstig, dass in die Bajonettmutter ein Bajonettstift eingesetzt ist, der in eine Bajonettbahn des Bajonettunterteils eingreift.
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In einer weiteren Ausführungsform des Bajonettverschlusses besteht dieser aus einem Bajonettunterteil am Rekuperatorrohr und einem Verschlusswulst an dem Flammrohr. In dieser Ausführungsform ist günstig ein Bajonettstift in das Bajonettunterteil eingesetzt, der in eine Bajonettbahn des Flammrohres eingreift.
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In beiden Ausführungsformen ist durch das Eingreifen des Bajonettstiftes der einen Seite in die Bajonettbahn der anderen Seite des Bajonettverschlusses eine sicherere und leicht lösbare Verbindung des Flammrohres mit dem Rekuperatorrohr gegeben.
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Die Dichtung des Bajonettverschlusses besteht vorteilhaft aus unter Temperatureinwirkung expandierendem Material, das den Verschluss im Betrieb sicher gasdicht hält. Als Material ist ein unter Hitzeeinwirkung expandierender hochhitzebeständiger Keramikfilz geeignet. Dieser expandiert ab einer Temperatur von ca. 250°C.
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Bei einer Nutzung des Brenners in einer Anwendung mit starken Vibrationen ist vorgesehen, den Bajonettverschluss zusätzlich mit einer Sicherungsschraube zu versehen. Dann kann sich der Bajonettverschluss nicht mehr in sich drehen. Ein Lösen der Verbindung unter Vibration ist ausgeschlossen.
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Das Flammrohr, das Rekuperatorrohr und der Bajonettverschluss sind aus hitzebeständigem Stahl oder Keramik gefertigt. Damit hält das Heizrohr Temperaturen bis zu 1500°C stand. Es kann komplett aus Stahl oder aus Keramik gefertigt sein. Es ist in einer Kombi-Variante auch vorgesehen, dass das Flammrohr aus Keramik und das Rekuperatorrohr und der Bajonettverschluss aus hitzebeständigem Stahl gefertigt sind. Dann ist das Bajonettunterteil aus hitzebeständigem Stahl einmalig an dem Rekuperatorrohr verschweißt. Auch in dieser Kombi-Variante ist ein Wechsel des Flammrohres innerhalb kürzester Zeit möglich.
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Ausführungsformen des Heizrohrs sind in den Figuren beispielhaft dargestellt. Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht des Heizrohres mit Bajonettmutter;
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2 eine Seitenansicht des Heizrohres mit der Bajonettbahn im Verschlusswulst.
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In 1 ist ein Heizrohr mit einem geöffneten Bajonettverschluss zwischen dem Flammrohr 1 und dem Rekuperatorrohr 2 dargestellt. In dem Rekuperatorrohr 2 und dem Flammrohr 1 ist das Brenngasrohr 3 geführt. Der Bajonettverschluss besteht aus der Bajonettmutter 4, in der der Bajonettstift 7 gehalten ist, und dem Bajonettunterteil 5, in dem die Bajonettbahn 6 verläuft. Zwischen dem Flammrohr 1 und dem Rekuperatorrohr 2 wird die Dichtung 9 eingesetzt. Beim Verbinden des Flammrohrs 1 mit dem Rekuperatorrohr 2 wird die Bajonettmutter 4 auf den Verschlusswulst 10 geschoben und der Bajonettstift 7 greift in die Bajonettbahn 6 ein. Die Bajonettmutter 4 wird soweit gedreht, bis der Bajonettstift 7 an den Rastpunkt 8 gelangt. Dabei wirkt die Dichtung 9 als elastisches Element und dichtet die Verbindung ab.
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In 2 ist die zweite Ausführungsform des Heizrohrs mit einem geöffneten Bajonettverschluss zwischen dem Flammrohr 1 und dem Rekuperatorrohr 2 dargestellt. In das Bajonettunterteil 5 ist der Bajonettstift 7 eingesetzt. Die Bajonettbahn 6 mit dem Rastpunkt 8 verläuft hier in dem Verschlusswulst 10 des Flammrohrs 1. Zum Verbinden wird bei dieser Ausführung das Flammrohr 1 mit seinem Wulst 10 in das Bajonettunterteil 5 gesteckt. Der Bajonettstift 7 greift in die Bajonettbahn 6 ein. Das Flammrohr 1 wird nun soweit gedreht, bis der Bajonettstift 7 an den Rastpunkt 8 gelangt. Dabei wirkt die Dichtung 9 als elastisches Element und dichtet die Verbindung ab.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flammrohr
- 2
- Rekuperatorrohr
- 3
- Brenngasrohr
- 4
- Bajonettmutter
- 5
- Bajonettunterteil
- 6
- Bajonettbahn
- 7
- Bajonettstift
- 8
- Rastpunkt
- 9
- Dichtung
- 10
- Verschlusswulst
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0398252 [0003]
- DE 4132235 C1 [0004]
