DE1551771C3 - Verbrennungseinrichtung mit einer Brennkammer zur inneren Verbrennung eines Brenngas-Luft-Gemisches - Google Patents
Verbrennungseinrichtung mit einer Brennkammer zur inneren Verbrennung eines Brenngas-Luft-GemischesInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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Description
55
Gegenstand der Erfindung ist eine Verbrennungseinrichtung, insbesondere zur Anwendung zum Erzeugen
von mineralischen Fasern, die eine Brennkammer zur inneren Verbrennung 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 μ Auslaß versehen ist.
Ein derartige Verbrennungseinrichtung ist durch das Hauptpatent unter Schutz gestellt. Bei dieser ist die
Austrittsebene des ersten Rostes durch den ebenen Rost selbst gebildet. Bei nicht ebenem Rost ist die
Austrittsebene eine theoretische Ebene durch den am weitesten stromab gelegenen Punkt des ersten Rostes
quer zur Längsachse der Brennkammer.
Die Verbrennungseinrichtung gemäß dem Hauptpatent gewährleistet eine zuverlässige Stabilisierung der
Flamme am zweiten Rost auch bei der Verwendung von Brenngas geringer Zündgeschwindigkeit. Für die
Anwendung der Verbrennungseinrichtung zum Erzeugen von mineralischen Fasern benötigt man aber
vielfach so große verbrannte Gasmengen in der Kammer, daß die Verbrennungseinrichtung gemäß dem
Hauptpatent hierfür nicht ausreicht.
Bekannt ist eine Verbrennungseinrichtung gemäß der USA-Patentschrift 26 52 890, mit der man verhältnismäßig
große Mengen Verbrennungsgas erzeugen kann. Diese bekannte Verbrennungseinrichtung hat nur einen
nicht ebenen Rost. Sie ergibt eine instabile Flammenbildung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbrennungseinrichtung nach dem Hauptpatent weiter
auszubilden, so daß bei am zweiten Rost sicher stabilisierter Flamme die verbrannte Gasmenge durch
verbesserte Ausnutzung des Volumens der Brennkammer vergrößert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Verbrennungseinrichtung nach dem Hauptpatent erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe des ersten 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,
Fi g. 2 bis 7 schematische Ansichten vom ersten Rost
und von der Anordnung der Durchlässe.
In Fig. 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.
Wl 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 Fig.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 F i g. 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 F i g. 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)
1. Verbrennungseinrichtung, insbesondere zur Anwendung zum Erzeugen von mineralischen
Fasern, die eine Brennkammer zur inneren Verbrennung 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 iu
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 (F i g. 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 (i2a) einen Zylinder bildet, und daß beide Teile
Durchlässe aufweisen (F i g. 2). J5
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 (F i g. 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
(Fig.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 minde- so
stens einer kalibrierten Zuströmöffnung (21) vorgeschaltet ist (F i g. 6,7).
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