DE1529215A1 - Verfahren zum Stabilisieren eines mit Sauerstoff betriebenen Brenners fuer Gase mit niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit - Google Patents

Description

"Verfahren zum Stabilisieren eines mit Sauerstoff betriebenen Brenners für Gase mit niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit"

Bei der Verwendung τοη Erdgas, Proban und dergleichen als Brennstoff für industrielle Brenner muß man bekanntlich der verhältnismäßig niedrigen Verbrennungsgeschwindigkeit dieser Gase Rechnung tragen. IaIIs keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, ist diese niedrige Verbrennungsgeschwindigkeit unter anderem dazu Anlaß, daß die aus einem solchen Brenner heraustretende Flamme bzw. Flammen verhältnismäßig unstabil sind. Insbesondere störende Umgebungseinflüsse, die im wesentlichen quer zur Austrittsrichtung der Flamme gerichtet sind, tragen dazu bei, daß eine solche Flamme sich von der Brennerdüse löst und schließlich erlischt. Diese Erscheinung wird nachfolgend als das sogenannte "Abblasen" bezeichnet.

Für mit Luft betriebene Brenner für solche Gase mit niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit kann man zur

PHN 387 (Wo-)" . ' - 2 -

909883/0652

Stabilisierung der austretenden Gas-Luft-Flamme bzw. Flammen um den gebildeten Flammenfuß herum einen oder mehrere Kränze kleiner Hilfsflammen anbringen, die von einem mit verzögerter Geschwindigkeit herausströmenden brennbaren Gemisch von Gas und Luft gespeist werden. Diese Hilfsflammen bilden gleichsam eine dauernde Vorentzündung für das zentral aus einem Brenner stömende Gemisch von Gas und Luft.

Zum Stabilisieren von mit Sauerstoff betriebenen Erdgasbrennern oder dergleichen, die vorzugsweise zum stellenweisen Erhitzen von Gegenständen auf sehr hohe Temperaturen benutzt werden, könnte man gleichfalls an das Anbringen eines Kranzes von Hilfsflammen ringsum eine zentral gebildete Gas-Sauerstoff-Flamme denken. Obwohl die Stabilität einer von Hilfsflammen umgebenen Gas-Sauerstoff-Flamme auf diese Weise verbessert werden kann, ist die Regelbarkeit eines solchen Brenners beschränkt. Außerdem liegt der Nachteil vor, daß der Flammenfuß verhältnismäßig breit werden kann, was insbesondere für das Arbeiten mit spitzen Flammen zwecks stellenweiser Erhitzung von Gegenständen auf hohe Temperaturen weniger erwünscht sein kann.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Stabilisieren einer durch Verbrennung eines Gemisches von Sauerstoff und eines brennbaren Gases mit niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit erzielten Flamme bzw. Flammen, welches das Kennzeichen aufweist, daß eine Strömung eines unbrennbaren,unter Überdruck stehenden und völlig oder teilweise aus Sauerstoff bestehenden Gases aufrecht erhalten wird, welche die Flamme in deren Austrittsrichtung an wenigstens ihrem Flammenfuß umschließt. Durch Verwendung einer gleichsam einen Schrim bzw. Mantel bildenden Strömung von unbrennbarem Gas wird hinreichender Schutz gegen das Abblasen einer gebildeten Gas-Sauerstoff-Flamme geboten. Weiterhin ergibt sich noch der Vorteil,

909883/06S2 - 3 -

daß diese Gasströmung eine Blendungswirkung auf den Durchmesser der Flamme ausübt. Eb wurde festgestellt, daß bei auf diese Weise stabilisierten Gas-Sauerstoff-Flammen das Mischverhältnis im zentral herausströmenden Gemisch von Gaa und Sauerstoff geändert werden darf, ohne daß infolge von störenden Umgebungseinflüssen das Abblasen auftritt. Je größer dabei der Prozentsatz an Sauerstoff im Mantel wird, desto mehr kann man das Mischverhältnis ändern lassen, ohne daß die zentrale Flamme abbläst.

Nach einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung beträgt die in der um den Flammenfuß aufrecht erhaltenen Gasströmung vorhandene Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit etwa 5 bis 20 f> der insgesamt zugeführten Sauerstoffringe pro Zeiteinheit.

Sie Erfindung schafft auch einen für Gase mit niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit geeigneten Gas-Sauerstoff-Brenner. Ein solcher Brenner weist das Kennzeichen auf, daß zur Stabilisierung der aus jeder Brennerdüse austretenden Gas-Sauerstoff-Flamme bzw. Flammen diese Düse von einer weiteren Düse umgeben ist, deren Ende in der Austrittsrichtung der Flamme bzw. Flammen über die erwähnte Brennerdüse hinausreicht, wobei der Raum zwischen der Brennerdüse und der weiteren Düse an eine Zuführung eines unter Überdruck stehenden, Sauerstoff enthaltenden unbrennbaren Gases angeschlossen ist.

Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines einfachen Gas-Sauerstoff-Brenners geeignet für Gase mit einer niedrigen Verbrennungsgeschwindigkeit .

- 4 -909883/0652

Die Figuren 2 und 3 einen Teil eines sogenannten Mehrfachbrenners in der Seitenansicht bzw. in einem Schnitt längs der Linie III-III der Pig. 2.

Fig. 4 in vergrößertem Naßstab die Ausströmdüse des Hehrfachbrenners.

Der Brenner nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus miteinander verschweißten Teilen 1, 3 und 5. Der Teil 1 stellt ein Gehäuse mit teilweise verscHossenen Bohrungen dar, das an eine Zuführungsleitung 2 für zusammengespreßten Sauerstoff angeschlossen ist. Der als Venturi dienende Teil 3 ist an eine Zuführungsleitung für ein Gas mit niedriger Verbrennungsgescbwindigkeit, z.B. Erdgas, angeschlossen. Der Teil 5 besitzt einen verengten Teil 11 und einen praktisch zylinderförmigen Ausströmungskanal 13· Beim Betrieb dieses Brenners werden Sauerstoff und Gas innig gemischt und können den Kanal 13 als ein brennbares Gemisch verlassen. Bei Zündung dieses Gemisches kann an der Mündung des Kanals 13 eine Flamme 17 entstehen, die durch eine mittels einer Schraube 15 geregelte Sauerstoffströmung, die gleichfalls von der Zuführungsleitung 2 herrührt und über eine Umlaufleitung 9 zur Flamme geleitet wird, beeinflußt werden kann. Dazu ist eine mit dem Teil 5 verschweißte Düse 7 vorhanden, deren Innenwand einen kegelförmig verlaufenden Teil besitzt. Die Düse 7 reicht in der Austrittsrichtung der Flamme 17 über die Düse hinaus. Die zugeführte Sauerstoffmenge in dieser Strömung zu dem auf diese Weise gebildeten Raum 21 zwischen dem Teil b und der Düse 7 beträgt etwa 10 $> der durch die Leitung 2 zugeführten Sauerstoffmenge. Mittels dieser zusätzlichen Strömung, durch die die Düse 5 gekühlt wird, kann der Fuß der sich an der Düse bildenden Flamme 17 gleichsam von einem Schutzmantel eines Sauerstoff enthaltenden, unter Überdruck stehenden

- 5 909883/0652

unbrennbaren Gases umgeben werden. Es hat sich ergeben, daß die Stabilität der bereits an der Brennerdüse 10 gebildeten Flamme 17 mittels dieses Sauerstoff enthaltenden Schutzmantels beträchtlich erhöht wird. Außerdem kann bei einem so ausgebildeten Brenner das Mischverhältnis zwischen Gas und Sauerstoff der zentralen Plamme 17 geregelt werden, ohne daß die Flamme abbläst. Zum Aufrechterhalten des Schutzmantels kann auch z.B. Preßluft gewählt werden. In letzterem Falle muß der Brenner einen zusätzlichen Anschluß an eine Preßluftzuführung haben. Es wurde festgestellt, daß durch Anwendung von Preßluft das erwähnte Mischverhältnis einigermaßen regelbar ist, ohne daß die Flamme abbläst. Jedoch durch Verwendung von zusammengepreßtem Sauerstoff für den Schutzmantel wird die zulässige Änderung des Mischverhältnisses besonders groß.

Der sogenannte Mehrfachbrennerkopf nach Fig. 2 ist an eine zentrale Zuführungsleitung 25 für ein Gemisch von Gas und Sauerstoff, sowie an eine Umlaufleitung 27 für Preßluft oder Sauerstoff angeschlossen. Das zentral zugeführte Gemisch von Gas und Sauerstoff wird über einen im Kopf vorhandenen, länglichen Raum 29 über mehrere parallele, in Rohren 30 vorhandene Ausströmungskanäle 31 aufgeteilt. Die Rohre 30 sind von einem gemeinsamen Teil 33 umgeben, der mittels Bolzen 35, am Brennerkopf befestigt ist. In dem Teil 33 sind Bohrungen 39,41 vorgesehen, die zusammen an einen mit der Umlaufleitung 27 für Sauerstoff oder Preßluft in Verbindung stehenden, gemeinsamen länglichen Raum 43 anschließen. Beim Betrieb dieses Brenners werden mehrere parallele spitze Flammen entstehen, die je an der Stirnfläche i?1 einen Flasamenfuß aufweisen. In Fig. 4 ist für eine der Flammen beispielsweise der Verlauf des Schutzmantels, wie er den Fuß der Flamme umgibt, gestrichelt dargestellt. Mittels dieses Brenners

- 6 909883/0652

• - 6 -

ist ein scharfes stabiles Flammenfeld erzielbar, wobei jeder Flammenfuß selbst von einem Schutzmantel aus Preßluft oder Sauerstoff umschlossen ist.

Mit Hilfe von auf den oben beschriebenen Grundsätzen beruhenden Brennern ist, wie festgestellt wurde/ die Möglichkeit geschafft, bei Massenproduktion Maschinen, deren Brenner von z.B. Grubengas auf z.B. Erdgas umgebaut worden sind, die gleiche Form und Temperatur der Flammen zu erzielen wie vorher, was der Reproduzierbarkeit der Flammenwirkung der auf diesen Maschinen montierten Brenner zuträglich eein kann.

Patentansprüche:

909883/0652

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1.) Verfahren zum Stabilisieren einer durch Verbrennung eines Gemisches von Sauerstoff und eines brennbaren Gases mit niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit erzielten Flamme bzw. Flammen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strömung eines unbrennbaren» unter Oberdruck stehenden und völlig oder teilweise aus Sauerstoff bestehenden Gases aufrecht erhalten wird, der die Flamme in deren Austrittsrichtung an wenigstens ihrem Flammenfufi umschließt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um den Flammenfuß herum aufrecht erhaltene Gasströmung eine Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit enthält, die etwa 5 bis 20 i> der insgesamt zugefügten Sauerstoffmenge pro Zeiteinheit beträgt.

3.) Gegenstände, die mittels einer stabilisierten Flamme nach Ansprach 1 oder 2 bearbeitet sind.

4.) Gas- Sauerstoff-Brenner, geeignet für Gas mit einer niedrigen Verbrennungsgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung der aus jeder Brennerdüse austretenden Gas-Sauerstoff-Flamme bzw. Flammen diese Düse von einer weiteren Düse umgeben ist, deren Ende in der Auetrittsrichtung der Flamme oder Flammen über die erwähnte Brennerdüse hinausreicht, wobei der Raum zwischen der Brennerdüse und der weiteren Düse an eine Zuführung eines unter Überdruck stehenden, Sauerstoff enthaltenden unbrennbaren Gases angeschlossen ist.

909883/0652

Leerseite