DE1551771B2 - Verbrennungseinrichtung mit einer brennkammer zur inneren verbrennung eines brenngas-luft-gemisches - Google Patents

Description

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Gegenstand der Erfindung ist eine Verbrennungseinrichtung, insbesondere zur Anwendung zum Erzeugen von mineralischen Fasern, die eine Brennkammer zur inneren Verbrennung eines Brenngas-Luft-Gemisches t>o aufweist, welche mit einer in einen ersten Rost mündenden Zuführung für das Gemisch, mit einem zweiten Rost, der stromab vom ersten Rost, parallel zu dessen Austrittsebene und in dessen Nähe innerhalb der Brennkammer angeordnet ist, und mit einem engen n5 Auslaß versehen ist.

Ein derartige Verbrennungseinrichtung ist durch das Hauptpatent unter Schutz gestellt. Bei dieser ist die Austrittsebene des ersten Rostes durch den ebenen R< selbst gebildet. Bei nicht ebenem Rost ist c Austrittsebene eine theoretische Ebene durch den a weitesten stromab gelegenen Punkt des ersten Rost quer zur Längsachse der Brennkammer.

Die Verbrennungseinrichtung gemäß dem Hauptp tent gewährleistet eine zuverlässige Stabilisierung d< Flamme am zweiten Rost auch bei der Verwendung ve Brenngas geringer Zündgeschwindigkeit. Für d: Anwendung der Verbrennungseinrichtung zum ErzeL gen von mineralischen Fasern benötigt man abt vielfach so große verbrannte Gasmengen in de Kammer, daß die Verbrennungseinrichtung gemäß dei Hauptpatent hierfür nicht ausreicht.

Bekannt ist eine Verbrennungseinrichtung gemäß de USA-Patentschrift 26 52 890, mit der man verhältnismc ßig große Mengen Verbrennungsgas erzeugen kanr Diese bekannte Verbrennungseinrichtung hat nur einei nicht ebenen Rost. Sie ergibt eine instabile Flammenbil dung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dii Verbrennungseinrichtung nach dem Hauptpatent wei ter auszubilden, so daß bei am zweiten Rost siehe; stabilisierter Flamme die verbrannte Gasmenge durch verbesserte Ausnutzung des Volumens der Brennkammer vergrößert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Verbrennungsein richtung nach dem Hauptpatent erfindungsgemäC dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe des erster Rostes eine die Strömungsenergie des aus den Durchlässen austretenden Gemisches mindernde Ausrichtung haben.

Durch diese Ausgestaltung des ersten Rostes erfolgt eine gesteigerte Verwirbelung des Gemisches im Räume stromauf vom zweiten Rost. Hierdurch wird die Ausnutzung der Brennkammer verbessert. Die Verbrennung setzt im Raum zwischen den beiden Rosten ein, und die Flamme ist am zweiten Rost sicher stabilisiert. Die Stabilität der Flamme ist größer als bei der Verbrennungseinrichtung nach dem Hauptpatent.

Es war überraschend, daß durch die Zusatzmaßnahme nicht nur die verbrannte Gasmenge, sondern auch die Stabilität der Flamme gesteigert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei der Ausgestaltung der Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß die Strömungsenergie der Strahlen des Gasgemisches durch das wechselseitige Aufeinandertreffen dieser Strahlen gemindert wird.

Die Ausführungsarten gemäß den Ansprüchen 2 bis 6 bewirken die Verminderung der Geschwindigkeit der Strahlen des Gemisches einerseits wegen des Winkels, den die Achsen der Durchlässe mit der Richtung der Bewegung des am Rost ankommenden Gasgemisches bilden, und andererseits wegen der Vergrößerung der Gesamtzahl der Durchlässe und somit der Vergrößerung des Gesamtdurchlaßquerschnitts des ersten Rostes. Diese Verminderung der Geschwindigkeit des Gemisches beim Austritt aus dem ersten Rost gestattet die stärkere Annäherung der Verbrennungszone an den ersten Rost. Durch Versuche wurde festgestellt, daß auf diese Weise die Zeit für den Durchgang der Gase in der Brennkammer in starkem Maße erhöht wird, wodurch das Anwachsen der Menge verbrannter Gase in der Kammer ermöglicht wird.

Bei der Ausgestaltung der Verbrennungseinrichtung nach Anspruch 7 bewirkt das Auftreffen der Strahlen

des Gasgemisches auf die Wandungen der Brennkammer die Minderung ihrer Strömungsenergie.

Bei der Ausführung der Verbrennungseinrichtung gemäß dem Anspruch 8 ist die Strömungsenergie des aus den dem Kanal zugeordneten Durchlässen austretenden Gemisches bereits durch den in der Kammer auftretenden Druckverlust gemindert. Ein Hauptanwendungsgebiet für die verschiedenen Arten der erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichtung ist die Erzeugung von Gasen, die bei der Herstellung von Fasern aus mineralischen oder organischen Materialien in viskosem Zustand benutzt werden, und zwar insbesondere von Glasfasern mittels desjenigen Verfahrens, bei dem man die Fäden aus geschmolzenem Material, die aus Öffnungen im Umfangsmantel eines um seine Achse rotierenden hohlen Körpers ausgeschleudert werden, der Wirkung dieser Gase von hoher Temperatur unterwirft.

Wenn man von der Verbrennungseinrichtung gemäß dem Hauptpatent ausgeht, so kann man den Auslaßquerschnitt der Brennkammer unverändert lassen und erhält mit der erfindungsgemäßen Verbrennungseinrichtung eine höhere Geschwindigkeit der aus der Brennkammer austretenden verbrannten Gase. Unter Beibehaltung sonst gleicher Verhältnisse ermöglicht dies die Herstellung feinerer Fasern. Andererseits kann man den Auslaßquerschnitt der Brennkammer vergrößern, so daß die Austrittsgeschwindigkeit der aus der Brennkammer austretenden verbrannten Gase gleichbleibt. Auf diese Weise kann man die Menge der erzeugten Fasern unter Beibehaltung der Eigenschaften der Fasern vergrößern.

Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand verschiedener Ausführungsarten, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.

In dieser Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Verbrennungseinrichtung im Längsschnitt,

F i g. 2 bis 7 schematische Ansichten vom ersten Rost und von der Anordnung der Durchlässe.

In F i g. 1 erkennt man die mit 1 bezeichnete Brennkammer, einen mit 2 bezeichneten Auslaß für die Verbrennungsgase, dessen Ränder (Lippen) durch Zirkulation eines Kühlfluidums 3 gekühlt sind., und eine mit 4 bezeichnete feuerfeste Auskleidung zur Isolierung der Brennkammer gegen ihr Gehäuse 5.

Die Speisung der Verbrennungseinrichtung mit brennbarem Gemisch erfolgt aus einem Leitungskanal 6. Dabei trifft diese Mischung auf einen Verteiler 7, der ihre Verteilung auf den gesamten ersten Rost 8 gewährleistet. Die Leitung 9 ergibt die mechanische Verbindung zwischen dem Leitungskanal 6 und dem Eingang der Brennkammer 1. Sie hat eine doppelte Wandung 10, in welcher ein kühlendes Agens fließt.

Der Rost 8 besteht aus einem Eisenblech, das V-förmig gebogen ist und in das Durchlässe bzw. Löcher gebohrt sind, deren Achsen in der Zeichnung dargestellt sind. Der Durchmesser dieser Löcher kann variieren, gemäß der Heizkraft des benutzten Gases. Die doppelte Wandung 10 gestattet die Kühlung dieses Rostes. w>

Wie oben dargelegt, sind die aus den Löchern des Rostes 8 austretenden Gasstrahlen gegeneinander gerichtet, und ihre Strömungsenergie bzw. kinetische Energie wird gebrochen. Die Verbrennung beginnt sich daher in der Nähe der stromab gelegenen Wandfläche dieses Rostes zu entwickeln.

Die Brennkammer 1 enthält einen zweiten Rost 11, der stromab vom ersten angeordnet ist und der gemäß dem dargestellten Beispiel aus drei Stangen aus feuerfestem Material besteht.

Die F i g. 2 zeigt eine Ausführungsart des ersten Rostes 8, der durch einen stromauf gelegenen konischen Teil 12 und durch einen stromab gelegenen zylindrischen Teil 12a abgeschlossen ist, wobei diese beiden Teile die Löcher bzw. Durchlässe zur Bildung der Strahlen aufweisen.

Die F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsart mit einem Rost 13 in zylindrischer Form mit Löchern bzw. Durchlässen an seiner seitlichen Wandung.

Bei den beiden zuletzt beschriebenen Ausführungsformen wird die Strömungsenergie der Strahlen ebenfalls durch ihr gegenseitiges Aufeinandertreffen gebrochen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 hat der Rost 14 zylindrische Form und ist mit einem Konus 15 verbunden. Man erhält eine sekundäre Flamme, deren Front sich rasch stabilisiert, wegen der Erweiterung des Konus 15. Diese Flamme leitet die Verbrennungsgase in den Wirbel der Hauptstrahlen und begünstigt die Zündung des Gemisches.

Die F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die aus den Löchern des Rostes 16 austretenden Strahlen nicht mehr gegeneinander gerichtet sind, sondern im Gegensatz dazu gegen die Wandungen 17 der Brennkammer 1.

Der in Fig.6 dargestellte Rost mit parallelgerichteten Durchlässen hat einen Teil 18, dessen Durchlässe direkt mit dem in die Verbrennungseinrichtung eintretenden Gasgemisch gespeist werden, und einen zentralen Teil 19, dessen Durchlässe gespeist werden unter Vorschaltung einer kleinen Kammer 20, in der der Druck gemindert wird durch den Beaufschlagungsverlust, der bei dem Durchtritt des Gemisches durch eine oder mehrere kalibrierte Zuströmöffnungen 21 entsteht.

Unter diesen Bedingungen erhält man einerseits Strahlen von normaler Geschwindigkeit und andererseits Strahlen geminderter Geschwindigkeit, deren Flamme stabiler ist und die Entzündung der Strahlen normaler Geschwindigkeit nahe dem ersten Rost sichert, wobei sich vor der Zone der Verbrennung der Strahlen von geminderter Geschwindigkeit Wirbel bilden.

Die Anordnung des Rostes gemäß F i g. 7 gestattet die Erzielung analoger Wirkungen. Der Rost umfaßt einen zentralen Teil 22, dessen Durchlässe direkt gespeist werden, und einen peripherischen Teil 23, dessen Durchlässe gespeist werden unter Vorschaltung einer Kammer 24 mit gemindertem Druck, die mit dem Eingang für das Gasgemisch durch kalibrierte Öffnungen in Verbindung steht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verbrennungseinrichtung, insbesondere zur Anwendung zum Erzeugen von mineralischen Fasern, die eine Brennkammer zur inneren Verbren- ϊ nung eines Brenngas-Luft-Gemisches aufweist, welche mit einer in einen ersten Rost mündenden Zuführung für das Gemisch, mit einem zweiten Rost, der stromab vom ersten Rost, parallel zu dessen Austrittsebene und in dessen Nähe innerhalb der Brennkammer angeordnet ist, und mit einem engen Auslaß versehen ist, nach Patent 14 01855, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe des ersten Rostes (8, 13, 14, 16) eine die Strömungsenergie des aus den Durchlässen austretenden Gemisches mindernde Ausrichtung haben.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Durchlässe des ersten Rostes (8, 13, 14) aufeinander gerichtet sind (Fig. 1 bis 4).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rost (8) die Form eines V hat, dessen Spitze stromauf gerichtet ist (F i g. 1).

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rost (13) die Form eines stromauf geschlossenen Zylinders hat, in dessen Umfangswand die Durchlässe ausgebildet sind (F ig. 3).

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Rost (8) aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, von denen der stromauf gelegene Teil (12) einen mit der Spitze stromauf gerichteten Konus und der stromab gelegene Teil (12a,/ einen Zylinder bildet, und daß beide Teile Durchlässe aufweisen (F ig. 2).

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand des Zylinders mindestens teilweise durch einen mit dem Zylinder dicht verbundenen Konus (15) ersetzt ist, dessen Spitze stromauf gerichtet und mit einer axialen öffnung versehen ist(Fig.4).

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe des ersten Rostes (16) gegen Wandungen, insbesondere gegen die Wandungen (17) der Brennkammer (1) gerichtet sind (F ig. 5).

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei achsparallel gerichteten Durchlässen einem Teil (19, 23) des ersten Rostes stromauf eine druckmindernde Kammer (20, 24) mit mindestens einer kalibrierten Zuströmöffnung (21) vorgeschaltet ist (F ig. 6,7).