DE1095228B

DE1095228B - Heating device operated with gaseous or vaporized fuels, especially for heating workpieces

Info

Publication number: DE1095228B
Application number: DEC14887A
Authority: DE
Inventors: Guy De Clock
Original assignee: CIE GENERALE DES GAZ LIQUEFIES
Current assignee: CIE GENERALE DES GAZ LIQUEFIES
Priority date: 1957-01-25
Filing date: 1957-05-24
Publication date: 1960-12-22

Description

Mit gasförmigen oder verdampften Brennstoffen betriebene Heizvorrichtung, insbesondere zur Erwärmung von Werkstücken Die Erfindung bezieht sich auf eine mit gasförmigen oder verdampften Brennstoffen, z. B. Propangas, Jyetriebene Heizvorrichtung, deren bis auf die Abgas-Auslaßöffnungen allseitig geschlossene Verbrennungskammer das Brennstoff-Luft- bzw. Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch in zündfähigem Zustand zugeführt wird und .die einerseits von einem feuerfesten Block und andererseits von einem feuerfesten, dünnwandigen, als abstrahlendes Element dienenden, glockenförmigen Wandteil derart begrenzt wird, daß eine Kammer mit parabolischem, spitzbogenförmigem oder ähnlichem Querschnitt entsteht. Eine solche Heizvorrichtung ist insbesondere zur Erwärmung von Werkstücken geeignet.Heating device operated with gaseous or vaporized fuels, in particular for heating workpieces The invention relates to a with gaseous or vaporized fuels, e.g. B. Propane gas, Jy-driven heater, their combustion chamber, which is closed on all sides except for the exhaust gas outlet openings the fuel-air or fuel-oxygen mixture is supplied in an ignitable state and .the one hand from a refractory block and on the other hand from a Fireproof, thin-walled, bell-shaped serving as a radiating element Wall part is limited in such a way that a chamber with a parabolic, ogival shape or a similar cross-section. Such a heating device is particularly suitable for heating workpieces.

Heizvorrichtungen oder Gasbrenner, die aus einer Kammer bestehen, in die das Brennstoff-Luft- oder Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch eingeführt wird, bei denen sich die Verbrennung innerhalb dieser Kammer vollständig vollzieht und dadurch deren feuerfeste Wandung bei hoher Temperatur geheizt wird und bei denen die Kammer eine oder mehrere Auslaßöffnungen aufweist, durch die die heißen Abgase entweichen, sind an sich bekannt.Single-chamber heating devices or gas burners, into which the fuel-air or fuel-oxygen mixture is introduced, in which the combustion takes place completely within this chamber and thereby their refractory wall is heated at high temperature and where the chamber has one or more outlet openings through which the hot exhaust gases escape are known per se.

Außerdem ist es bei Heizvorrichtungen ähnlicher Art bekannt, den zur Abstrahlung dienenden Wandteil derart zu begrenzen, daß eine Kammer mit parabolischem bzw. spitzbogenförmigem Querschnitt entsteht. Hierbei handelt es sich jedoch um Wärmestrahler zur Erzeugung eines konzentrierten Strahlenbündels, ohne daß ein Vormischen von Luft und Brenngas und ein Einblasen dieses Luft-Gas-Gemisches im oberen Kammerteil unter Druck stattfindet. Außerdem ist bei dieser bekannten Heizvorrichtung das parabolisch oder ähnlich gestaltete Heizelement durchgehend, d. h. ohne Abgas-Auslaßöffnungen, ausgebildet. Außedem besteht der mulden- oder haubenförmige, in einem Rohr endende Außenteil der Kammer aus Metall, so,daß ein die Verbrennungskammer nach einer Seite abgrenzender Block aus feuerfestem Material fehlt. - Die mit Propan, Butan, Methan oder einem sonstigen Kohlenwasserstoff oder mit Stadtgas betriebene bekannte Heizvorrichtung besteht aus einem Behälter, .dessen mindestens eine gegebenenfalls parabolische Außenwandung durch eine katalytische, für das zugeführte Druckgas durchlässige Membran gebildet ist.It is also known in heating devices of a similar type, the To limit radiation serving wall part in such a way that a chamber with parabolic or ogival cross-section arises. However, this is Radiant heaters for generating a concentrated beam without premixing of air and fuel gas and blowing in this air-gas mixture in the upper part of the chamber takes place under pressure. In addition, this is parabolic in this known heating device or similarly designed heating element continuously, d. H. without exhaust gas outlet openings, educated. In addition, there is the trough-shaped or hood-shaped one that ends in a tube Outer part of the chamber made of metal so that the combustion chamber faces one side delimiting block made of refractory material is missing. - The ones with propane, butane, methane or some other known heating device operated with hydrocarbon or town gas consists of a container, at least one of which is optionally parabolic The outer wall is made up of a catalytic membrane that is permeable to the pressurized gas supplied is formed.

Abgesehen davon, daß ein solches Gerät auf der Reaktion der katalytischen Oxydation des Gases beruht, handelt es sich hierbei um einen für Raumheizung bzw. Haushaltsgeräte verwendbaren flammenlosen Wärmespender, bei dem die gegebenenfalls parabolische Wandung eine offene, also nach außen erweiterte Mulde bildet. Abgas-Auslaßöffnungen und eine Düse oder verengte Öffnung sind bei einem solchen Wärme-Spender nicht vorhanden; ebenso fehlt ein den parabolischen oder ähnlichen Hohlraum abgrenzender Block aus feuerfestem Material.Besides having such a device on the reaction of the catalytic Oxidation of the gas is based, this is one for space heating or Household appliances usable flameless heat dispenser, in which the possibly parabolic wall forms an open, so outwardly widened trough. Exhaust gas outlet openings and there is no nozzle or narrowed opening in such a heat dispenser; Likewise, there is no block delimiting the parabolic or similar cavity refractory material.

Schließlich ist es bei Heizvorrichtungen bekannt, einer aus einem feuerfesten Block bestehenden strahlenden Wand einen feuerfesten Teil. in Form einer dünnen Wand zuzuordnen, so daß ein Verbrennungsraum bestimmter Abmessung gebildet. wird. Eine derartige Verbrennungskammer ist jedoch an beiden Enden offen. Außerdem ist an einem Kammerende ein Brenner und eine Öffnung für den Einlaß von Zweitluft vorgesehen, während das andere Kammerende für .den Austritt der verbrannten Gase offen ist, wobei der Rauminhalt dieser Kammer vom Einlaßernde bis zum Austrittsende abnimmt.Finally, it is known in heating devices to be one of a kind refractory block existing radiant wall a refractory part. in form of a assign a thin wall, so that a combustion chamber of certain dimensions is formed. will. However, such a combustion chamber is open at both ends. aside from that is a burner and an opening for the inlet of secondary air at one end of the chamber provided, while the other end of the chamber for .the exit of the burnt gases is open, the volume of this chamber from the inlet end to the outlet end decreases.

Da .die Verbrennungsgase bei der bekannten Heizvorrichtung bestrebt sind, von dem unteren Teil der Baueinheit aus hochzusteigen und durch die Einlaßöffnung für die im Bereich .der Flamme befindliche Zweitluft auszuströmen, ist die angestrebte Wirkung der Heizvorrichtung in Frage gestellt. Dabei wird das Brenngas unter sehr schwachem Druck zugeführt, so daß die Flamme kurz ist. Die verbrannten Gase bestreichen alsdann die strahlende Wand, indem sie zu dem Auslaßen.de hin steigen. Die Wand vermag also nur eine niedrige Temperatur von etwa 400° C anzunehmen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Brenner der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, in dem die Verbrennung innerhalb einer Kammer vollständig erfolgt, deren Wandung auf eine hohe Temperatur geheizt wird, wobei durch Strahlung eine besonders intensive Heizwirkung erzielt und der Brenner außerdem bei niedrigem Gestehungspreis im Gießverfahren hergestellt werden kann.Since .die combustion gases strive in the known heating device are to climb from the lower part of the assembly and through the inlet port for the secondary air located in the area of the flame to flow out is the desired one Effect of the heater in question. The fuel gas is under a lot low pressure supplied so that the flame is short. Brush the burnt gases then the radiant wall as they rise towards Auslaßen.de. The wall can therefore only assume a low temperature of about 400 ° C. Of the The invention is based on the object of an improved burner of the type specified at the outset To create a species in which the combustion takes place completely within a chamber, the wall of which is heated to a high temperature, with a A particularly intensive heating effect is achieved and the burner also has a low cost price can be produced by casting.

Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, daß die Düse für das Gasgemisch luftdicht am Scheitel der parabolischen Verbrennungskammer angeschlossen ist und die lichte Weite der Verbrennungskammer von der Gasgemisch-Eintrittsdüse ab bis zu den Abgas-Auslaßöffnungen stetig zunimmt.The essence of the invention is that the nozzle for the Gas mixture connected airtight to the apex of the parabolic combustion chamber and the clearance of the combustion chamber from the gas mixture inlet nozzle from up to the exhaust gas outlet openings steadily increases.

Bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung findet somit im Gegensatz zum Bekannten ein Vormischen der Luft und der Brenngase statt, so daß das Luft-Gas-Gemisch im oberen Kammerteil unter Druck eingeblasen wird. Die Verbrennungskammer weist einen Querschnitt auf, der infolge des allmählich zunehmenden Durchmessers des Spitzbogens selbst zunimmt, wobei diese Volumensteigerung die Ausdehnung der Abgase nach dem Gesetz der vollkommenen Gase berücksichtigt. Durch eine derartige Volumenzunahme wird somit jedes Abbremsen der Gase in der Verbrennungskammer vermieden. Infolge des unter Druck stattfindenden Einblasens erstreckt sich die Flamme auf die gesamte Kammerhöhe bis zum Bereich .der Auslaßöffnungen, so daß eine vollständige Verbrennung stattfindet. Die Zuführung von Zweitluft im üblichen Sinne ist nicht vorgesehen. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung beruht daher in neuartiger Weise auf .der Erzeugung einer hohen, 1300° C überschreitenden Temperatur mit Hilfe einer am oberen Teil der Kammer luftdicht angeordneten Düse, wobei der Querschnitt der Kammer zunimmt, die Speisung unter Druck erfolgt und die Flammen die gesamte Innenfläche der strahlenden Wand bestreichen.In the heating device according to the invention there is thus a contrast to the familiar a premixing of the air and the fuel gases instead, so that the air-gas mixture is blown in under pressure in the upper part of the chamber. The combustion chamber has a cross-section, which is due to the gradually increasing diameter of the pointed arch itself increases, with this increase in volume the expansion of the exhaust gases after Law of perfect gases taken into account. By such an increase in volume any slowing down of the gases in the combustion chamber is thus avoided. As a result the injection under pressure extends the flame over the whole Chamber height up to the area of the outlet openings, so that complete combustion takes place. The supply of secondary air in the usual sense is not provided. The effect of the heating device according to the invention is therefore based in a novel way on. the generation of a high, 1300 ° C exceeding temperature with the help of a at the upper part of the chamber airtight nozzle, the cross section of the Chamber increases, the supply is under pressure and the flames cover the entire inner surface paint the radiant wall.

Gemäß einem weiteren Merkmal des Erfindungsgegenstandes sind die Auslaßöffnungen für die Abgase in dem dünnwandigen feuerfesten Körper, und zwar im Bereich seines äußeren Randes, vorgesehen. Die Anzahl und die Abmessungen dieser Auslaßöffnungen sind derart gewählt, daß die Verbrennung in der Verbrennungskammer restlos erfolgt und der sich aus dieser Verbrennung ergebende Druck einen vorbestimmten Wert nicht überschreitet. Der dünnwandige, glockenförmige Wandteil wind bei hoher Temperatur beheizt und gewährleistet eine Heizung durch Strahlung. Aber auch die durch die Randöffnungen ausströmenden heißen Abgase können zur Heizung beitragen.According to a further feature of the subject matter of the invention, the outlet openings are for the exhaust gases in the thin-walled refractory body, in the area of his outer edge, provided. The number and dimensions of these outlet openings are chosen so that the combustion takes place completely in the combustion chamber and the pressure resulting from this combustion is not a predetermined value exceeds. The thin-walled, bell-shaped wall part winds at high temperatures heated and ensured heating by radiation. But also through the Hot exhaust gases escaping from the edge openings can contribute to heating.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Heizvorrichtung nach der Erfindung besteht der feuerfeste Block aus zwei oder mehreren Gußteilen, die unter Bildung eines spitzbogigen bzw. parabolischen Hohlraumes entsprechend zusammengefügt sind. Hierdurch ergeben sich im Gießverfahren billig herstellbare Einzelteile der Heizvorrichtung.According to a preferred embodiment of the heating device according to the Invention, the refractory block consists of two or more cast parts, which under Formation of an ogival or parabolic cavity put together accordingly are. This results in individual parts that can be produced cheaply in the casting process Heater.

Gemäß einem weiteren Vorschlag weist der dünnwandige, im Gießverfahren hergestellte Körper einen äußeren Flansch auf, der zwecks Befestigung in eine entsprechende, im Bereich der äußeren Stirnwand des feuerfesten Blockes vorgesehene Nut paßt.According to a further proposal, the thin-walled, in the casting process manufactured body on an outer flange, which for the purpose of fastening in a corresponding, the groove provided in the area of the outer end wall of the refractory block fits.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Heizvorrichtung nach der Erfindung als Beispiel dargestellt.In the drawing is an embodiment of the heating device according to of the invention shown as an example.

Die Abbildung zeigt einen erfindungsgemäßen Brenner für gasförmige oder verdampfte Brennstoffe im senkrechten Schnitt durch ,die Mittelebene des Gasbrenners.The figure shows a burner according to the invention for gaseous or vaporized fuels in a vertical section through the center plane of the gas burner.

Der dargestellte Gasbrenner besteht aus einem feuerfesten Block 1, der durch zwei Gußteile gebildet ist, die mittels durch Bohrungen 2 geführte Schraubenbolzen zusammengefügt ist. Die zusammengefügten Blockteile begrenzen einen spitzbogenförmigen oder parabolischen Hohlraum 3, der an seinem oberen Teil durch einen Kanal 4 verlängert ist. Der Hohlraum des feuerfesten Blockes 1 nimmt einen dünnwandigen, feuerfesten, entsprechend ausgestalteten Gußteil5 aus Keramik auf, der jedoch einen kleineren Krümmungsradius aufweist als der Hohlraum des Blockes 1.The gas burner shown consists of a refractory block 1, which is formed by two cast parts, the screw bolts guided through holes 2 by means of is joined together. The assembled block parts delimit an ogival shape or parabolic cavity 3 which extends through a channel 4 at its upper part is. The cavity of the refractory block 1 takes a thin-walled, refractory, appropriately designed Gußteil5 made of ceramic, but which is a smaller one Has a radius of curvature than the cavity of the block 1.

Dieser Wandteil 5 begrenzt, zusammen mit der Innenfläche des Hohlraumes 3 des Blockes 1, eine Verbrennungskammer 6, die so bemessen ist, daß eine möglichst restlose Verbrennung des eingeführten Gasgemisches gewährleistet ist. Die Verbrennungskammer 6 erstreckt sich mit einem größer werdenden Volumen in Richtung des freien Randes des Wandteils 5, der zwecks Befestigung einen Flansch 7 aufweist, der im Bereich der äußeren Stirnwand des feuerfesten Blockes 1 in einer entsprechenden Ringnut 8 eingesetzt ist. Der Wandteil 5 ist ferner im Bereich seines äußeren Randes mit auf seinem Umfang verteilten Auslaßöffnungen 9 für die Abgase versehen. Die Anzahl und die Abmessungen dieser Auslaßöffnungen sind derart bemessen, daß die Verbrennung innerhalb der Kammer 6 möglichst restlos und ohne unzulässige Druckerhöhung erfolgt. Je nach der angestrebten Temperatur und dem beabsichtigten Verwendungszweck kann das durch eine im Kanal 4 eingesetzte Düse 10 eingelassene Brennstoffgemisch entweder aus unter Druck befindlichem Propangas und unter atmosphärischem Druck zugesetzter Luft oder aus einem unter Druck eingelassenen Propan-Luft- oder Propan-Sauerstoff-Gemisch bestehen. Auch kann das Propangas durch einen anderen Brennstoff ersetzt sein.This wall part 5 delimits, together with the inner surface of the cavity 3 of the block 1, a combustion chamber 6 which is dimensioned so that the combustion of the gas mixture introduced is guaranteed as completely as possible. The combustion chamber 6 extends with an increasing volume in the direction of the free edge of the wall part 5 which, for the purpose of fastening, has a flange 7 which is inserted in a corresponding annular groove 8 in the area of the outer end wall of the refractory block 1. The wall part 5 is also provided in the region of its outer edge with outlet openings 9 for the exhaust gases distributed over its circumference. The number and dimensions of these outlet openings are dimensioned such that the combustion within the chamber 6 takes place as completely as possible and without an unacceptable increase in pressure. Depending on the desired temperature and the intended use, the fuel mixture let in through a nozzle 10 inserted in the channel 4 can consist either of pressurized propane gas and air added under atmospheric pressure or of a propane-air or propane-oxygen mixture let in under pressure . The propane gas can also be replaced by another fuel.

Die Düse 10 kann an einen atmosphärischen Luft-Propan-Mischer mit Doppel-Venturirohr angeschlossen sein, der zwecks Anhaftens der Flamme mit einem feuerfesten Körper ausgestattet ist. Das- Propangas wirkt in diesem Falle als Fördergas.The nozzle 10 can be connected to an atmospheric air-propane mixer Be connected to a double venturi tube, in order to allow the flame to adhere to a refractory body is equipped. In this case, the propane gas acts as a conveying gas.

Bei den vorstehend angegebenen Arbeitsverhältnissen erreicht der spitzbogenförmige oder parabolische keramische Wandteil 5 eine Temperatur von über 1300° C. Dadurch strahlt dieser Wandteil nach seiner konkaven Seite eine erhebliche Wärme aus, zu der noch die heißen Abgase hinzukommen, die durch die Öffnüngen 9 aus der Verbrennungskammer 6 abströmen. Diese heißen Abgase sind ebenfalls nach dem vorderen Teil des Gasbrenners gerichtet. Die der Wirkung des Gasbrenners unterworfenen Werkstücke werden auf diese Weise in kurzer Zeit auf eine hohe Temperatur gebracht. Da außerdem die den Gasbrenner verlassenden Gase restlos verbrannt sind, schützen sie die behandelten Werkstücke vor -der oxydierenden Wirkung der Luft.With the working conditions specified above, the ogival shape or parabolic ceramic wall part 5 a temperature of over 1300 ° C. As a result this wall part radiates a considerable amount of heat on its concave side to which the hot exhaust gases come through the openings 9 from the combustion chamber 6 flow off. These hot exhaust gases are also after the front part of the gas burner directed. The workpieces subjected to the action of the gas burner are applied to them Way brought to a high temperature in a short time. There is also the gas burner leaving gases are completely burned, they protect the treated workpieces before -the oxidizing effect of the air.

Um einen solchen Gasbrenner anzuzünden, wird der Lufteinlaß an der Einlaßöffnung des Mischers gedrosselt, der Einlaßhahn für das Propangas leicht geöffnet und vor den Abgasauslaßöffnungen 9 eine Fackel gehalten. Die Flamme schlägt dann in die Verbrennungskammer 6 zurück und haftet an der Düse 10 des Mischers. Dann werden gleichzeitig der Lufteinla$ und der Gashahn geöffnet und .dessen normaler Einlaßdruck eingestellt.To light such a gas burner, the air inlet at the inlet opening of the mixer is throttled, the inlet tap for the propane gas is opened slightly and a torch is held in front of the exhaust gas outlet openings 9. The flame then strikes back into the combustion chamber 6 and adheres to the nozzle 10 of the mixer. Then the air inlet and the gas cock are opened at the same time and their normal inlet pressure is set.

Selbstverständlich können an der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung Änderungen vorgenommen werden, sofern sie den Rahmen der Erfindung nicht verlassen.Of course, on the heating device according to the invention Changes are made, provided they do not depart from the scope of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. With gaseous or vaporized fuels operated heating device, whose except for the exhaust gas outlet openings are closed on all sides Combustion chamber the fuel-air or fuel-oxygen mixture in an ignitable State is supplied and on the one hand by a refractory block and on the other hand of a refractory, thin-walled, bell-shaped serving as a radiating element Wall part is limited in such a way that a chamber with a parabolic, pointed arch-shaped or a similar cross-section is created, especially for heating workpieces, characterized in that the nozzle (10) for the gas mixture is airtight at the apex the parabolic combustion chamber (6) is connected and the clearance the combustion chamber from the gas mixture inlet nozzle (10) to the exhaust gas outlet openings (9) is steadily increasing.

2. Heating device according to claim 1, characterized in that that the outlet openings (9) for the exhaust gases in the area of the outer edge of the bell-shaped Wall part (5) are arranged.

3. Heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the refractory block (1) consists of two or more cast parts which are joined together to form the ogival or parabolic combustion chamber (6).

4. Heating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the bell-shaped wall part (5) produced by the casting process has a flange (7) on its outer edge which is inserted into one in the region of the outer end wall of the refractory block (1) provided groove (8) fits. Documents considered: French Patent Specifications Nos. 1056 454, 1092 406, 1095 865.