DE1073140B - Brenner zum Erhitzen von Gluhkammerwanden mit fächerförmiger Flamme - Google Patents

Brenner zum Erhitzen von Gluhkammerwanden mit fächerförmiger Flamme

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DE1073140B
DE1073140B DE19561073140D DE1073140DA DE1073140B DE 1073140 B DE1073140 B DE 1073140B DE 19561073140 D DE19561073140 D DE 19561073140D DE 1073140D A DE1073140D A DE 1073140DA DE 1073140 B DE1073140 B DE 1073140B
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burner
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Application number
DE19561073140D
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English (en)
Inventor
Lancaster Willott Shotton Flintshire Wales Roland (Großbritannien)
Original Assignee
John Summers ix Sons Limited und Roland Lancaster Willott Shotton Flintshire, Wales (Großbritannien)
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Publication date
Application filed by John Summers ix Sons Limited und Roland Lancaster Willott Shotton Flintshire, Wales (Großbritannien) filed Critical John Summers ix Sons Limited und Roland Lancaster Willott Shotton Flintshire, Wales (Großbritannien)
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid

Description

  • Brenner zum Erhitzen von Glühkammerwänden mit fächerförmiger Flamme Die Erfindung bezieht sich auf Brenner zum Erhitzen von Glühkammerwänden und betrifft einen Brenner mit fächerförmiger Flamme, bei dem Luft und Brennstoff getrennt aus dem Brennermund austreten.
  • Bekanntlich lassen sich die bei der Verbrennung von Gasen mit Brennern auftretenden Probleme auf reine Mischprobleme zurückführen. Bei getrennt und parallel aus dem Brennermund austretenden Gas-und Luftströmen ergibt sich auf Grund rein. theoretischer Überlegungen eine ebene Verbrennungsfläche, welche den Raum mit Gasüberschuß und den Raum mit Luftüberschuß voneinander trennt. Praktisch hat man aber eine große ebene Verbrennungsfläche mit den bisher üblichenBrennern nicht erzielt. Es ist zwar bekannt, daß die Größe des Mischraumes und damit dieGröße derFlamme im wesentlichen von der gegenseitigen Neigung der beiden Strahlen und von der Geschwindigkeit, mit der die Strahlen aufeinandertreffen, abhängt, dennoch ist es bisher nicht gelungen, einen Brenner zu schaffen, bei welchem der tatsächliche Verbrennungsvorgang sich dem bei parallel zueinander aus dem Brennermund ausströmenden Gas-Luft-Strömen theoretisch zu verwertenden Verbrennungsvorgang weitgehend annähert. Vielmehr ergab sich die Schwierigkeit, daß die Verbrennung in einen instabilen Zustand geschieht, bei dem größere Mengen der Verbrennungsgase gar nicht oder nur stark verringert zur Verbrennung kommen. Um diesen instabilen Zustand zu vermeiden, hat man bisher die beiden Strahlen stets unter einem - wenn auch kleinen - Winkel zueinander austreten lassen. Damit mußte aber eine erhebliche Verkleinerung der Brennerflamme in Kauf genommen werden. Eine Neigung der beiden Strahlen kann man .dabei entweder durch entsprechende Neigung der Brenneraustrittsöffnungen oder durch geringe gegenseitige Versetzung der Austrittsöffnungen in Strömungsrichtung erhalten.
  • So ist bei einem bekannten Parallelstrombrenner mit sehr kleiner Neigung von Gas- und Luftstrahl die schlitzförmige Austrittsöffnung für das Gas in der Mitte der ebenfalls schlitzförmigen Luftaustrittsöffnung und etwas zurückliegend gegenüber dieser angeordnet. Bei anderen bekannten Brennern wird der ringförmige, senkrecht in die Kammer eingeführte Gasstrom schwach seitlich eingelenkt und von dem ebenfalls ringförmig eintretenden Luftstrom zwecks Verwirbelung unter einem Winkel beblasen.
  • Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden und eine ungewöhnlich großflächige dünne Flamme von sehr guter Stabilität erhalten, daß der Brennstoff zwischen der Glühkämmerwand und dem Luftstrom austritt und beide Ströme parallel zur Wand gerichtet sind. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß mit dem Brenner gemäß der Erfindung eine stabil brennende schleier- oder schichtförmige Flamme von ungewöhnlichen Abmessungen erreicht wird. So wurde in einem Fall ein Flammendurchmesser von etwa 180 cm festgestellt. Dabei war die Flamme so dünn, daß von der, dem Brenner gegenüberliegenden Kammerwand aus gesehen, sämtliche Einzelheiten der unmittelbar hinter der Flamme liegenden, als Wärmereflektor dienenden Wand erkennbar waren. Die Geschwindigkeit, -mit der Brennstoff und Luft dem Brennermund zugeführt werden, kann relativgering sein. DieseVorteile sind darauf zurückzuführen, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine Wirbelbildung zwischen Brennstoff und Luft wirkungsvoll vermieden wird, insbesondere deswegen, weil der mengenmäßig geringereBrennstoff sich zwischen der Wand und dem mengenmäßig stärkeren Luftstrom sehr weit ausbreiten kann, ohne sich vorzeitig mit der Luft ganz zu vermischen.
  • Für die Zwecke der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Austrittsöffnungen die von üblichen Brennern her schon bekannte Ring- und Teilringformen besitzen. Die Austrittsöffnung für den Brennstoff soll einen möglichst geringen senkrechten Abstand von der Kammerwand haben. Um die Stabilität und Gleichmäßigkeit der Flamme weiter zu verbessern, hat es sich weiter als zweckmäßig erwiesen, wenn man der Austrittsöffnung für die Verbrennungsluft die Form eines Venturikanals gibt. Wegen des getrennten Zuführens des Brennstoffes und der Luft ist es nicht erforderlich, einen hohen Druck aufzubringen, um ein Zurückschlagen der Flamme zu verhüten; man kann daher den Brennstoff und .die Luft nicht nur unter einem verhältnismäßig niedrigen Druck zuführen, sondern man kann die Zufuhr auch auf einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil der normalen Ausströmmenge, z. B. auf etwa 511/o, abdrosseln. Ferner läß.t sich die Ausströmgeschwindigkeit auf einfache Weise regeln, indem man die Zuführungsdrücke und die Düsen entsprechend einstellt.
  • Für die Erfindung ist ein umfangreiches An-,vendungsgebiet gegeben, doch eignet sich die Erfindung insbesondere zur Anwendung beim Heizen von Warmbehandlungsöfen, denn dadurch, daß die Luft und der Brennstoff längs einer oder mehrerer feuerfester Innenflächen eines solchen Ofens austreten, läßt sich das Auftreffen der Flamme auf das einer Wärmebehandlung zu unterziehende Gut vollständig oder im wesentlichen vollständig vermeiden.
  • Die Erfindung läßt sich besonders leicht bei gasförmigen Brennstoffen anwenden, doch ist sie auch für andere, beispielsweise flüssige Brennstoffe geeignet.
  • Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt den Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Brenners nebst einer Andeutung einer Ofenwand, durch die hindurch sich der Brenner erstreckt; Fig. 2 ähnelt Fig. 1, zeigt jedoch ein anderes Ausführungsbeispiel; Fig. 3 zeigt in einem schematischen Querschnitt die Anwendung der Erfindung bei einem Warmbehandlungsofen; Fig. 4 ist ein Teilschnitt, der eine etwas andere Anwendungsweise der Erfindung bei einem Warmbehandlungsofen zeigt; Fig. 5 zeigt in einenrTeilschnitt dieAnwendung der Erfindung bei der Verbrennungskammer eines Ofens; Fig. 6 und 7 zeigen in Form eines senkrechten bzw.
  • eines waagerechten Schnitts eine weitere Anwendungsweise der Erfindung bei einem Warmbehandlungsofen ; Fig.8 ist ein in größerem Maßstaibe gezeichneter senkrechter Teilschnitt durch ein Stück der Anordnung nach Fig_ 6.
  • Der Brenner nach Fig. 1 hat ein aus zwei Teilen 1 und 2 bestehendes Gehäuse, und die Gehäuseteile tragen Flansche, die es ermöglichen, die Teile durch Schrauben miteinander zu verbinden. Das Gehäuseteil 1 ist rohrförmig und sein Austrittsabschnitt 4 ist zylindrisch ausgebildet Der Brenner ragt durch eine bei 5 angedeutete Ofenwand, an der er mit Hilfe des Flansches 6 befestigt ist. Durch eine konzentrisch mit dem Gehäuseteil 1 angeordnete rohrförmige Trenn-,vand 7 wird in dem Gehäuse ein Luftkanal 8 sowie ein zwischen dem Bauteil 7 und der Gehäusewand verlaufender Gaskanal 9 gebildet. Das Gas wird dem Kanal 9 durch einen Rohrstutzen 10 zugeführt, der in den konischen Endabschnitt des Gehäuseteils 1 mündet.
  • Die rohrförmige Trünnwand 7 trägt an ihrem Austrittsende einen nach außen ragenden ringförmigen Vorsprung 11, der über das Austrittsende 12 des Gehäuseabschnitts 4 hinausragt und zusammen mit letzterem eine ringförmige Gasaustrittsdüse 13 bildet.
  • Ferner sind zwei Armsterne 14 und 15 vorgesehen, die eine glatte zentrale Bohrung 16 bzw. eine zentrale Gewindebohrung 17 zur Aufnahme einer gleichachsig mit der rohrförmigen Trennwand 7 verlaufenden Spindel 18 aufweisen, welch letztere an ihrem linken Ende ein Ablenkteil 19 von pilzähnlicher Form trägt, das dem Austrittisende der rohrförmigen Trennwand benachbart ist, um zusammen mit diesem eine ringförmige Luftaustrittsdüse 20 zu bilden.
  • Der Armstern 14 ist innerhalb der rohrförmigen Trennwand gleitend beweglich, während der Armstern 15 am Ende der Trennwand befestigt ist.
  • Die Luft wird dem Brenner durch die Mündung 21 des Gehäuseteils 2 zugeführt. Um das Gehäuseteil 2 von dem Gaskanal 9 zu trennen, erstreckt sich eine biegsame Membran 22 zwischen dem rechten Ende der Trennwand 7 und den Flanschen der Gehäuseteile 1 und 2.
  • Die Spindel 18 ragt durch eine Öffnung 23 in dem Gehäuseteil 2, und ein mit Gewinde versehener Abschnitt der Spindel ist in eine Gewindebohrung 24 eines Kappenteils 25 eingeschraubt, das mittels Schrauben 26 an einem Fortsatz des Gehäuseteils 2 befestigt ist. Die Gewindegänge der Gewindebohrung 24 der Kappe 25 besitzen im Vergleich zu denjenigen der Gewindebohrung 1.7 die entgegengesetzte Gangrichtung und eine größere Steigung, so daß sich die Trennwand 7 beim Drehen der Spindel 18 mittels eines Handrades 28 axial in der gleichen Richtung, jedoch in geringerem Ausmaß bewegt wie die Spindel 18.
  • Die der Düse 20 zugeführte Luft und der der Düse 13 zugeführte Brennstoff werden aus den Düsen in fächerförmigen Schichten ausgestoßen, die sich über 360° erstrecken und der Innenfläche 29 der Ofenwand 5 folgen.
  • Der Brenner nach Fig. 1 ist für die Verwendung von Gas konstruiert. Der in Fig.2 gezeigte Brenner ähnelt in vielen Beziehungen dem Brenner nach Fig. 1, doch ist er für die Verwendung von Öl als Brennstoff konstruiert, und der zylindrische Austrittsabschnitt 4 des Gehäuseteils 1 ist mit einem Wasserkühlmantel 30 versehen, um ihn zu kühlen.
  • Am rechten Ende der rohrförmigen Trennwand 7 ist ein Armstern 32 befestigt, und in einer zentralen Öffnung .des Armsterns 32 angebrachtes Rohr 33 ragt durch eine Öffnung 34 des Gehäuseteils 2. Ein am rechten Ende des Rohrs 33 befestigtes Bundteil 35 besitzt eine äußere Ringnut 36 zur Aufnahme eines Reiters 37, der gegabelt ist, um längs des oberen Teils der Nut 36 in diese eingreifen zu können. Eine an ihrem rechten Ende 39 mit einem Vierkant versehene Stellschraube 38 ist in Lagerbohrungen in sich in einem Abstand voneinander erstreckenden Flanschen 40 und 41 des Gehäuseteils 2 drehbar, jedoch nicht axial beweglich. Die rohrförmige Trennwand 7 läßt sich somit durch Drehen der Stellschraube 38 axial verschieben, um die Düsenöffnung 13 zu vergrößern oder zu verkleinern.
  • Die Spindel 18 ragt durch das Rohr 33 und ist an ihrem rechten Ende mit Gewinde versehen, um an einer Kappe 42 mit einer Gewindebohrung anzugreifen; die Kappe 42 ist am rechten Ende des Gehäuseteils 2 befestigt. Somit lassen sich die Düsen 13 und 20 des Brenners nach Fig. 2 mittels eines Handrades 43 bzw. der Stellschraube 38 unabhängig einstellen.
  • Fig. 3 zeigt eine Anwendung der Erfindung bei einem Wärmebehandlungsofen, bei dem Düsen 44, die den an Hand von Fig. 1 und 2 beschriebenen Düsen ähneln können, Brennstoff und Luft in Form fächerähnlicher Schichten im wesentlichen radial abgeben, wie es durch die Pfeile 45 angedeutet ist, und zwar längs der im wesentlichen ebenen feuerfestenWandflächen 46, und bei dem eine dritte Düse 44 fächerförmige Brennstoff- und Luftschichten längs der gewölbten feuerfesten Ofendecke 47 abgibt.
  • Fig. 4 zeigt eine etwas andere Anwendung der Erfindung bei einem Warmbehandlungsofen, bei dem eine Düse 44 fächerförmige Brennstoff- und Luftschichten längs einer ebenen feuerfesten Wandfläche 48 austreten läßt.
  • Fig. 5 zeigt eine Anwendung der Erfindung bei einer in einen Ofen mündenden Verbrennungskammer, bei der eine Düse 44 fächerförmige Brennstoff- und Luftschichten längs einer im wesentlichen kugelförmigen feuerfesten Fläche 50 abgibt, die in eine zylindrische Fläche 51 übergeht, über die die Flamme von der kugelförmigen Fläche 50 aus hinwegstreichen kann.
  • Fig.6, 7 und 8 veranschaulichen eine Anwendung der Erfindung bei einem Warmbehandlungsofen mit einer abgeänderten Düsenanordnung, bei dem die Brennstoff- und Luftleitungen 52 und 53 zu einer engen schlitzähnlichen Brennstoffaustrittsdüse 54 bzw. zu einer weiteren schlitzähnlichen Luftaustrittsdüse 55 führen, die beide vom unteren Teil einer ebenen feuerfesten Wand 56 des Ofens aus nach oben gerichtet sind. Gemäß Fig. 7 sind über die Länge des dargestellten Ofenabschnitts drei derartige Düsensätze verteilt; die geeignete Zahl von Düsen richtet sich bei jedem Ofen nach dessen Länge sowie nach der Länge der Düsen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Brenner zum Erhitzen von Glühkammerwänden mit fächerförmiger Flamme, bei dem Luft und Brennstoff getrennt aus dem Brenner austreten, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff zwischen der Wand und dem Luftstrom austritt und beide Ströme parallel zur Wand gerichtet sind. z. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen von ring-bzw. teilringförmigen Austrittskanälen gebildet sind. 3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung für den Brennstoff nur einen geringen Abstand von der Kammerwand besitzt. 4. Brenner nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung für die Verbrennungsluft in Form eines Venturikanals ausgebildet ist. 5. Brenner nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Austrittsöffnungen senkrecht zur Kammerwand geändert werden kann. 6. Brenner nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff und die Verbrennungsluft vor Eintritt in den Brennermund einen Druck gleich oder kleiner als 250 mm - vorzugsweise zwischen 100 und 150 mm - Wassersäule besitzen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 193 443, 564 754; USA.-Patentschrift Nr. 1754603; Zeitschrift »Archiv für das Eisenhüttenwesen«, Januar 1940, S. 283 bis 292, insbesondere S. 289, Abb. 9 c und 10b.
DE19561073140D 1956-03-28 Brenner zum Erhitzen von Gluhkammerwanden mit fächerförmiger Flamme Pending DE1073140B (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0008842A1 (de) * 1978-09-05 1980-03-19 John Zink Company Brenner für Brenngase unterschiedlichen Heizwertes mit Verbrennungsluftvorwärmung
WO2018007882A1 (en) * 2016-07-08 2018-01-11 Nova Chemicals (International) S.A. Metallic burner tiles

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US1754603A (en) 1928-05-28 1930-04-15 Charles J Brown Furnace gas burner
DE564754C (de) 1932-11-22 Hoffmann Geb Mit Pressluft betriebener Gasbrenner

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