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Brenner zur Beheizung eines aus keramischem Material bestehenden Strahlungsheizkörpers
Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Belieizung eines aus keramischem Material
bestehenden Strahlungsheizkörpers, dessen Bremierkopf über den Strahlungsheizkörper
hinausragt und dessen Brenn-(,aszuführtin-srohr durch eine Öffnung, deren Durchmesser
größer ist als der Außendurchmesser des Brenngaszuführungsrohres des Strahlungsheizkörpers,
hindurchgeführt ist, wobei der Brennerkopf Gasaustrittsöffnungen aufweist, die auf
den Strahlungsheizkörper hin ausgerichtet sind.
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Bei bekannten Brennern dieser Art soll die vom Brenngas erzeugte Wärme
möglichst über eine große Fläche des keramischen Strahlungsheizkörpers verteilt
werden. Bei einer bekannten Vorrichtung unterbrechen auf dem keramischen Körper
angeordnete Rippen den aus dem Brennerkopf ausströmenden Gasstrom. Die Rippen haben
die Aufgabe, die Bewe-un£!szeschwindigkeit des Gases nach dem Ausströmen aus den
Austrittsöffnungen zu verlangsamen, damit eine gleichmäßige Verbrennung erzielt
wird. b
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. den zu erwärmenden
Strahlungsheizkörper radial vom Brenner ausgehend gleichmäßig zu erwärmen.
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Erfindun-se,emäß wird dies dadurch erreicht, daß der Brennerkopf schalenförmig
konkav gewölbte Seitenwände aufweist, in denen die Austrittsöffnungen für Brenngas
als Längsschlitze ausgebildet sind.
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Hierdurch wird die Wännezufuhr zur Strahlungsplatte so gesteuert,
daß dem Umstand der sich vergrößernden, zu beheizenden Fläche radial vom Brenner
ausgehend Rechnung getragen wird.
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Zweckmäßigerweise können die Längsschlitze schmaler sein als die Dicke
der Seitenwände. Es kann vorteilhaft sein, daß die schalenförmigge Seitenwand einen
Ku-elabschnitt bildet. Um die gleichmäßige Erwärmung radial vom Kopf ausgehend noch
zu unterstützen. kann in vorteilhafter Weise die Stirnkappe einen mit der Spitze
Strom aufgerichteten Konus bilden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnuno, darcrestellt.
Es zeigt F i -. 1 die Ansicht eines Brenners nach der Erfindung',
F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i
g. 1 und F i 3 einen Schnitt durch den Brenner entlander Linie
3-3 in F i o,. 2.
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F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Ofenwand 10,
aus
feuerfestem Material. Ein Strahlungsheizkörper 11 aus einem keramischen Material
bildet einen Teil der Wand oder des Bodens der Ofenkammer. Der Strahlungsheizkörper
11 kann eine rechteckige Form el und eine ebene Oberfläche 12 haben.
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Der Strahlungsheizkörper 11 weist eine öffnung 14 auf, durch
die das Brenngaszuführungsrohr 21 des Brennerkopfes 23 geführt ist. Das stromab
liegende Ende 16 des Brennerkopfes 23 durch eine Wand 17
abgeschlossen,
die einen stromauf gerichteten Konus 18 bildet. Der Scheitelpunkt
19 liegt in der Achse des Brennerkopfes 23. Der Brennerkopf weist
schalenförmige, konkav gewölbte Seitenwände auf. Der Brennerkopf ist in der öffnung
14 zentriert, und zwar durch über den Umfang in Abständen angeordnete Ansätze 24,
die radial vom Brenngaszuführungsrohr 21 abstehen.
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Die Austrittsöffnungen haben die Form von Längsschlitzen
26. In der Seitenwand ist eine große Zahl von Schlitzen 26 vorgesehen.
Jeder Schlitz 26 erstreckt sich von dem stromab liegenden Ende des Rohres
21 zur Stirnkappe 18.
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Das Gasgemisch bewegt sich in Richtung der Pfeile 22 und trifft auf
den Konus 18 der Wand 17.
Dadurch wird in der Nähe der Konusfläche
18 ein Druck aufgebaut. Die Zone höchsten Druckes in der Kammer 28 ist in
F i -. 2 mit A bezeichnet. Die Drücke bei B, C, D
und E sind fortschreitend niedriger. Das Strömungsvolumen des durch irgendeinen
der Austrittsschlitze 26 nach außen strömenden Gas-Creinisches ändert sich
mit der Quadratwurzel des am Eingang des Schlitzes vorhandenen Druckes. Die Ausströmgeschwindigkeit
des Gasgemisches ändert sich in dem gleichen Verhältnis.
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Die Beziehungen der Geschwindigkeiten und der Drücke, wie sie hier
beschrieben sind, erzeugen eine C
C atinstige Verteilung
des brennenden Gasgemisches über die Fläche 12 des Strahlungsheizkörpers
11. Das Gas strömt ringförmig aus, so daß sich das brennende Gas über eine
aroße ringförmige Fläche des Strahlungsheizkörpers 11 und der Ofenwand
10 verteilt. Eine derartige Verteilung wird durch die unterschiedlichen Drücke,
mit denen das Gas aus den Zonen A
bis D austritt. erzeugt. Der Strom
aus der Zone E
ist in bezug auf das Volumen, welches durch die anderen Abschnitte
jedes Schlitzes 26 austritt, verhältnismäßig klein. Das verhältnismäßig kleine
Gasgemischvolumen, das aus der ZoneE austritt, wird durch das Gas derart beeinflußt,
welches durch den stromab der Zone E gelegenen Abschnitt jedes Schlitzes26
austritt, daß das durch die ZoneE austretende Gasgemisch mitgerissen wird. Die in
den Zonen A bis D zugeordneten Pfeile 31 in der F i
g. 2 geben etwa die Richtung des Gasgemischstromes in der jeweiligen Zone
an. Es ist zu erkennen, daß die durch die Pfeile 31 angedeutete Austrittsbewegung
der Gase in voneinander geringfügig abweichenden Richtungen erfolgt, und daß alle
Pfeile zur Fläche 12 des Keramikblocks hin verlaufen. Das Gasgemisch, welches durch
jeden Schlitz 26 austritt, ist bestrebt, normal zu der Fläche zu strömen,
aus der es austritt, und durch die kurvenförmige Gestalt der Außenfläche der Brennerkopfwand
hat deshalb das durch jeden Schlitz 26 austretende Gas eine Fächerform, und
der Gasstrom ist auf die Fläche 12 hin gerichtet.
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Der Strahlungsheizkörper 11 wird so erhitzt, daß er eine Strahlungswärmequelle
bildet, und das brennende Gasgernisch wird über einen großen Bereich der Fläche
12 verteilt. Um den Brennerkopf wird ein ringförTniger Bereich hoher Temperatur
erzeugt. Die hohe Temperatur ist nicht auf die dem Brennerkopf unmittelbar benachbarte
Zone beschränkt. Die Fläche 12 des Blockes ist möglichst in der gleichen Ebene mit
der Ofenwand 10 angeordnet. Die Größe der Fläche 12 kann verändert werden.
Der Keramikblock 11 und gleichfalls die benachbarten Teile der Wand
10 sind durch das aus der Zone A und zum Teil durch das aus der Zone
B austretende Gasgemisch erwärmt. Die Wärme braucht nicht notwendigerweise auf den
Block 11 begrenzt zu sein, sondern auch die Oberfläche der Wand
10 kann, wenn auch schwächer, erwärmt werden.
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Die Verzögerung des durch die Schlitze 26 austretenden Gases
ist derart, daß das Anbringen von Einrichtungen zum Hemmen des Gasstromes nicht
erforderlich ist. Die gleichmäßige Verbrennung wird durch eine dichte Anordnung
der Schlizte 26 zueinander bewirkt. Das durch die Außenseiten der Schlitze
26 austretende Gasgemisch vermischt sich nahe der Außenseite der Brennerkopfwand,
und in der Nähe des Umfanges des Brennerkopfes 23 wird bereits
die Entzündungstemperatur erreicht. Die Vermischung des Gases unmittelbar nach Verlassen
der äußeren Enden der Schlitze 26 ergibt sich aus dem niedrigen Druck in
den benachbarten Strömen gegenüber dem an der Außenseite der Wand zwischen den Schlitzen
26 herrschenden normalen Druck.
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Die Brennerkopfwand ist dick, so daß die Länge des Durchlasses durch
jeden Schlitz26 in der Richtung der Pfeile 31 im Verhältnis zu dem Querschnitt
der Austrittsschlitze groß ist. Dieses Verhältnis verhindert den Flammenrückschlag
aus der Verbrennungszone in die Kammer 28. Die Länge der Austrittsdurchlässe,
gemessen in der Richtung der Pfeile 31, ist derart, daß das dadurch hindurchströmende
gasförinige Brennstoffgernisch abgekühlt wird. Dadurch arbeitet der Brennerkopf
sogar dann befriedigend, wenn das Gas ein Gemisch aus Luft mit Wasserstoff, Acetylen
oder Äthylen ist, weil der Durchflußweg lang genug ist, um einen Abkühlungseffekt
zu bewirken, wie er für diese extrem aktiven Gase erforderlich ist.
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Der Brennerkopf 23 ist mit dem Brenngaszuführungsrohr 21 durch
eine Schweißung 27 verbunden.