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Deckel für Gerätebrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen Deckel
für Gerätebrenner zum Betrieb mit Gasen hohen Heizwertes, z. B. Butan und Propan,
mit einem auf einem Kreisring der Deckeloberfläche angeordneten Kranz von radialen
Austrittsschlitzen für das Gas-Luft-Gemisch und mit einem Ringbund zum Aufsetzen-
auf den Brennerkörper.
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Brennerdeckel dieser Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
Es ist das Ziel der Erfindung, durch besondere Gestaltung und Abmessung der Austrittsschlitze
einen Deckel zu schaffen, der bei Betrieb mit Gasen hohen Heizwertes eine starke
Konzentration der Brennerleistung, bezogen, auf den Deckeldurchmesser, ohne Gefahr
des Flammenabhebens oder Flammenrückschlages ermöglicht. Dieses Ziel wird gemäß
der Erfindung durch die Vereinigung folgender Merkmale erreicht: a) Die gesamte
in Vertikalprojektion gemessene Austrittsfläche aller Gas-Luft-Gemisch-Austrittsschlitze
liegt zwischen 25 und 371/211/o der innerhalb des Ringbundes gelegenen Deckelfläche;
b) die Austrittsschlitze weisen an jeder Stelle über ihre ganze Tiefe die gleiche
Weite auf; c) die Tiefe der Schlitze beträgt an jeder Stelle etwa das Dreifache
ihrer Weite.
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Ein Brennerdeckel mit derart hoher Konzentration der Austrittsfläche
ist beim Betrieb mit Gasen hohen Heizwertes einer sehr starken Erwärmung ausgesetzt.
Damit die Verbrennung, die bei den üblicherweise verwendeten Gasen mit hohem Heizwert,
wie z. B. Butan, relativ langsam fortschreitet, an der Brenneroberfläche stattfindet
und nicht etwa die Flamme durch zu rasch ausfließende Gase sich selbst ausbläst,
soll die Austrittsgeschwindigkeit der Gase ziemlich genau gleich sein oder unbedeutend
höher liegen als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verbrennung im brennbaren
Gas-Luft-Gemisch. Wird aber der Brenner eingestellt, so sind Unterschiede im Fließdruck
des Gases unvermeidlich.
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Es hat sich außerdem herausgestellt, daß es sich bei einem Brenner
mit verhältnismäßig großer Schlitzöffnung und beim Betrieb mit Gasen hohen Heizwertes
besonders vorteilhaft auswirkt, wenn die Tiefe der Schlitze rund das Dreifache der
überall gleichen Schlitzweite beträgt.
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Bei dieser Kombination von Merkmalen werden einerseits im Brennerdeckel
ganz besonders, günstige Verhältnisse bezüglich Durchflußwiderstand geschaffen,
und zwar derart, daß die Ausströmgeschwindigkeit nicht sehr stark variiert, indem
bei steigender Brennerleistung, d. h. erhöhtem Fließdruck, der Durchflußwiderstand
durch die relativ tiefen und engen Schlitze rasch ansteigt. Außerdem hat es sich
gezeigt, daß bei der durch die große Schlitzöffnung und den Betrieb mit Gasen hohen
Heizwertes bedingten sehr hohen spezifischen Brennerleistung und starken Erwärmung
des Brennerdeckels Rückschlaggefahr vor allem bei Kleinstellung des Brenners besteht,
bei der die Ausströmgeschwindigkeit gering ist, indem die geringe Ausströmgeschwindigkeit
unter die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit sinkt. Werden die Schlitze in bekannter
Weise nach innen erweitert ausgeführt, so besteht die große Gefahr, daß die einmal
in die Schlitze zurückgehende Verbrennung in den sich erweiternden Kanälen nicht
mehr genügend gekühlt wird und dann ganz zurückschlägt.
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Das ist beim Erfindungsgegenstand nicht der Fall, weil sich die Schlitze
nicht erweitern und beim erwähnten Verhältnis von Schlitztiefe zu Schlitzweite genügend
Kühlwirkung vorhanden ist, um ein Rückschlagen bei Kleinstellung zu verhindern.
Das ist auch deshalb der Fall, weil beim Eintritt des Schlitzes, also im inneren
Ende desselben, das Gemisch mehr oder weniger turbulent einströmt, wodurch gerade
an der Eintrittsstelle der Schlitze ein Rückschlagen noch wirksam verhindert wird.
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Es sind allerdings auch Brennerdeckel bekannt, die Schlitze von über
die ganze Tiefe gleicher Weite und einem Verhältnis von Weite zu Tiefe von etwa
1:3 aufweisen. Bei diesen bekannten Brennerdeckeln,. die nicht ausdrücklich zu Betrieb
mit Gasen hohen Heizwertes bestimmt sind:, wird aber nicht -eine gesamte Austrittsfläche
in der Größenordnung von 25 bis
371/z % der innerhalb des Ringbundes
gelegenen Deckelfläche erreicht. Es wird auch nicht auf die Bedeutung der Schlitzformen
in diesem besonderen Zusammenhange hingewiesen. Die Schlitzform dieser bekannten
Brenner ist daher als zufällig bzw. rein fabrikationstechnisch bedingt zu erachten,
so daß diese bekannten Brenner keinen Hinweis auf die Vorteile der erfindungsgemäßen-
Merkmalkombination vermitteln konnten.
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Andere bekannte Brennerdeckel erfüllen dagegen wohl die Bedingung,
daß die gesamte Austrittsfläche der Schlitze einen Anteil von 25 bis 371/21/o einnimmt,
doch sind die Schlitze nach innen verengt, und die für die austretende Gemischmenge
bzw. für die Brennerleistung maßgebende kleinste Gesamtfläche der Schlitze an deren
engeren Eintrittsöffnungen erreicht nicht den Wert von 25%. Für die sich nach innen
erweiternden oder verengenden bekannten Schlitzformen sind in allen Fällen besondere
Gründe wegleitend, so daß ein Abgehen von diesen Schlitzformen nach der erfindungsgemäßen
Schlitzform nicht nahelag.
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Es kann von besonderer Bedeutung sein, die Schlitzweite nicht zu groß,
vorzugsweise etwa 0,8 mm zu wählen, da bei übermäßig großer Schlitzweite auch eine
noch so große Schlitztiefe den Rückschlag unter den gegebenen Voraussetzungen nicht
mehr verhindern kann. Entsprechend dem angegebenen Wert der Schlitzweite wird vorzugsweise
eine Schlitztiefe von etwa 3 mm gewählt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt die Aufsicht auf einen Brennerdeckel, der im rechten
Figurenteil mit einem Kranz von gleich langen Schlitzen und im linken Figurenteil
mit einem Kranz von abwechselnd langen und kurzen Schlitzen versehen ist; Fig.2
zeigt einen Schnitt durch einen Brennerdeckel mit ungleich langen. Schlitzen, wobei
rechts in. der Figur ein kurzer Schlitz, links ein langer Schlitz geschnitten ist;
Fig.3 zeigt einen Diagonalschnitt durch einen Brennerdeckel mit einem Kranz gleich
langer Schlitze. Die in Fig. 3 und 1, rechts, dargestellte Ausführungsform des Brennerdeckels
weist einen gedrehten Brennerdeckel 1 auf, in den Gasaustrittsschlitze 2 gefräst
sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Schlitzbreite überall 0,8
mm, während die durchschnittliche Breite der zwischen den Schlitzen liegenden Stege
3 rund 1 mm beträgt. Die Dicke des Brennerdeckels beträgt 3 mm. Die in Vertikalprojektion
gemessene Austrittsfläche aller Gas-Luft-Gemisch-Austrittsöffnungen liegt dabei
zwischen 25 und 371/2% der innerhalb des Ringbundes 4 gelegenen Deckelfläche. Aus
den oben angegebenen. Mäßen ergibt sich ein Verhältnis von Schlitzweite zur Dicke
des Brennerdeckels von 0;8:3. Das Verhältnis von Schlitzweite zur durchschnittlichen
Stegbreite beträgt 0,8 zu ungefähr 1.
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Die in Fig. 2 und 1, links, dargestellte Ausführungsform des Brennerdeckels
unterscheidet sich von der oben beschriebenen dadurch, daß, in. die äußeren, breiteren
Enden der Stege 3 zwischen den längeren Schlitzen 2 kürzere Schlitze 5 gefräst sind.
Dadurch wird bei Brennerdeckeln großen Durchmessers eine wesentlich bessere Ausnutzung
der Fläche möglich. In diesem Falle beträgt die Weite der längeren Schlitze 0,8,
diejenige der kürzeren Schlitze 0,7 mm. Die Brennerdeckeldicke ist wiederum. 3 mm.
Die Stegbreite beträgt an den äußeren Enden rund 1 mm. Die gesamte in Vertikalprojektion
gemessene Austrittsfläche aller Gas-Luft-Gemisch-Austrittsschlitze liegt auch hier
zwischen 25 und 37'/2% der innerhalb des Ringbundes 4 gelegenen Deckelfläche. Dieser
Brennerdeckel ergibt einen noch höheren Wirkungsgrad als der vorher beschriebene.
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Bei sehr großen Brennerdeckeln ist es gegebenenfalls erforderlich,
mehr als zwei verschiedene Schlitzlängen vorzusehen, um die Fläche der nach außen
breiter werdenden Stege voll auszunutzen.
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Die Gasaustrittsschlitze sind inbeiden A.usführungsformen im wesentlichen
nach oben gerichtet, so daß das Gas praktisch nur nach oben ausströmt und auf kleiner
Fläche eine große Heizleistung ergibt. Dadurch wird gegenüber bekannten Brennern,
bei denen ein wesentlicher Teil des Gas-Luft-Gemisches seitlich austritt, ein besserer
Wirkungsgrad erzielt.
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Das durch die verhältnismäßig tiefen Schlitze ausströmende Gas bewirkt
eine gute Kühlung der Stege zwischen den Schlitzen, so daß eine Überhitzung und
Verbrennung der Stege weitgehend vermieden wird. Diese große Schlitztiefe und die
damit verbundene gute Kühlung der Stege ergibt eine ganz besonders hohe Rückzündsicherheit
des Brenners.