DE1913014C3

DE1913014C3 - Brenner für Brenngas und Sauerstoffoder Luft als Oxydator

Info

Publication number: DE1913014C3
Application number: DE1913014A
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Wilhelm Dr. 2000 Hamburg Hill
Original assignee: AGA AB
Current assignee: AGA AB
Priority date: 1969-03-14
Filing date: 1969-03-14
Publication date: 1974-02-28
Also published as: DE1913014B2; DE1913014A1; US3680999A

Description

neten Durchströmschlitzen geringen Querschnitts Derartige Injektorbrenner, die nach dem Strahlbesteht, dadurch gekennzeichnet, daß pumpenprinzip arbeitea, machen bei Autogenbrender Oxydator zentral über die Mittelbohrung (37) nern mit großem Gasdurchsatz wie z. B. Flammder Innendüse (6) und das Brenngas über deren Strahlbrennern verhältnismäßig große Mischräume Umfangsdurchlässe (39) zugeführt wird, daß die 20 erforderlich, wobei das Mischgas einen detonativen Kammer (17) zur Erzielung einer Diffusion zwi- Charakter besitzt. Bei der Zündung dieses Mischgaschen Brenngas und Oxydator in Strahlrichtung ses äußert sich die Detonation im Abknallen bzw. mit einer geringen Längserstreckung scheibenför- Rückzünden innerhalb des Brenners. Dabei ist das mig ausgebildet ist und daß die die eigentliche Abknallen ebenso gefährlich wie das Rückzünden, Mischung bewirkenden Durchströmschlitze (11) as daß oftmals mit Schlauchbrand verbunden ist; denn des Mischereinsatzes (8) in Strömungsrichtung Abknallen und Rückzündung beruhen beide auf der gedrallt sind. . Detonation des Mischgases. Die Richtung des Ge-

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekenn- schehensist rein zufällig.

zeichnet, daß die Durchströmschlitze (11) des Nach einem älteren Vorschlag (deutsche Auslege-

Mischercinsatzes (8) in der axialen Verlängerung 30 schrift 1 529 194) ist ein Brenner der eingangs angeder Umfangsdurchlässe (39) der Innendüse (6) gebenen Art so weitergebildet, daß in Übereinstimliegen. mung mit dem erfindungsgemäßen Brenner das

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Brenngas und der Oxydator einerseits zentral in der gekennzeichnet, daß zwischen den Umfangs- Innendüse und andererseits über an derem Umfang durchlassen (39) und der Mittelbohrung (37) der 35 verteilte Durchlässe zugeführt werden und sich strom-Innendüse (6) ein mindestens dem Durchmesser abwärts der Innendüse die Kammer befindet, auf der Umfangsdurchlässe (39) entsprechender Ab- die ein Mischereinsatz folgt, der aus einem in Ströstand vorgesehen ist. mungsrichtung sich verjüngenden Körper mit an sei-

4. Brenner nach einem der vorhergehenden nem Umfang verteilt angeordneten Durchström-Ansprüchc, dadurch gekennzeichnet, daß die 40 schlitzen geringen Querschnitts ber-teht.

Länge der Durchströmschlitze (11) des Mischer- Auch bei diesem Brenner ist die Innendüse als ein

einsatzes (8) mindestens gleich dem lOfachenund Injektor ausgebildet, bei dem allerdings zentral in

vorzugsweise gleich dem 25- bis 75fachen der der Innendüse Propan und über die die Umfangs-

Lähge der Kammer (17) ist. durchlässe Sauerstoff als Beistrarhl zugeführt werden

5. Brenner nach einem der vorhergehenden 45 soll. Die dem Injektor nachgeschaltete Mischkammer Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ge- weist in axialer Richtung hintereinander einen kosamtquerschnitt der Durchströmschlitze (11) des nisch sich verjüngenden Abschnitt, einen zylin-Mischereinsatzes (8) auf der Seite der Kammer drischen Abschnitt und einen konisch sich erweitern-(17) etwa zwei Drittel des Querschnittes der Um- den Diffusorabschnitt auf, in denen die beiden Gase fangsdurchlässe (39) der Innendüse (6) beträgt 50 miteinander vermischt werden, während in den und zur Gasaustrittsseite hin abnimmt. Dun-hströmschlitzen des nachgeschalteten Mischer-

6. Brenner nach einem der vorhergehenden einsatzes die Mischung weiter verbessert werden soll. Ansprüche, gekennzeichnet durch einen den Um- Durch diese Anordnung wird angestrebt, den Brenfangsdurchlässen (39) vorgeschalteten Brenngas- ner für Propan statt des üblicherweise verwendeten verteilungsraum (18). 55 Azetylens geeignet zu machen. Das Propan soll dabei

7. Brenner nach einem der vorhergehenden unter einem verhältnismäßig hohen Druck von 0,8 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der' bis 1.5 atü zugeführt werden, während der Druck des Wand der Mittelbohrung (21) der Düse (37) ein Sauerstoffs nur etwa 0,5 bis 0,6 atü betragen soll,
vorzugsweise kugelförmiger Schließkörper (S) be- Bei diesem Brenner handelt es sich somit um eine festigt ist, der sich bei einer vorgegebenen Tem- 60 Variante der üblichen Injektorbrenner, der auf peratur löst und die Düsenöffnung verschließt. Grund der verhältnismäßig großen Mischräume bei

großem Gasdurchsatz zu Abknallen und Rückzün-

„ dung neigt. Die bekannten Injektorbrenner sind jedoch trotz des Einbaues von Sicherungen, wie z.B. 65 einer langen Düse, um den Brennerkopf möglichst

Die Erfindung betrifft einen Brenner für Brenngas weit von dem Flammenspiel fernzuhalten, Schutzble- und Sauerstoff oder Luft als Oxydator, insbesondere chen gegen Verrußung usw.. nicht betriebssicher. Flammstrahlbrenner, mit einem Gehäuse, in dem Plötzliches Versiegen des Gasstromes ist mit einem

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Druckabfall verbunden. Ein plötzliches Verstopfen Drall verleihen. Im übrigen handelt es sich jedoch

der Düsen reduziert die Ausströmgeschwindigkeit auf bei diesen Brennern ure herkömmliche Brenner, bei·

Null. Beide Zustände führen zur Detonation des Ga- denen verhältnismäßig große Mischräume vorgese-

ses im Brenner, weil die Zündgeschwindigkeit in die- hen sind und die daher die bereits eingangs erwühn-

sen Fällen größer als die Gasausströmgeschwindig- s ten Nachteile der bekannten Brenner besitzen,

keit ist, Die Detonation selbst äußert sich, wie bereits Da bei dem erfindungsgemäßen Brenner — abge-

erwähnt, entweder im Abknallen «,tier als Rückzün- sehen von den mit geringem Querschnitt ausgcstaue-

dung. ten Durchströmschlitzen des Mischereinsatzes unmit-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen telbar vor Austritt aus dem Brenner — keine Misch-

Brenner zu schaffen, bei dem die Gefahr eine:, Ab- xo räume vorhanden sind, ist die Gefahr eines Abknal-

knallens oder einer Rückzündung vermieden wird. lens bzw. einer Rückzündung vollständig vermieden.

Dies soll bei einem Brenner für Brenngas und Selbst bei fehlerhafter Bedienung ist die Betriebssi-Sauerstoff oder Luft als Oxydator, insbesondere cherheit wesentlich höher als bei den bekannten Flammstrahlbrenner, mit einem Gehäuse, in dem Brennern. Bei einem Druck des Brenngases — aus eine Innendüse und eine nachgeschaltete, beide Gase 15 Sicherheitsgründen — unter 1 atü kann der Druck enthaltende Kammer angeordnet sind, wobei der des Oxydators beliebig, groß gewählt werden Ein Oxydator und das Brenngas einerseits zentral in der Vorteil des Brenners besteht dabei in der regenerati-Innendüse und andererseits über an deren Umfang ven Kühlung der Innendüse, aus der der Oxydator verteilte Durchlässe zugeführt werden und sich strom- etwa mit Schallgeschwindigkeit austritt und die somit abwärts der Innendüse die Kammei befindet, auf 20 durch die Expansion des Oxydators dauernd gekühlt die ein Mischereinsatz folgt, der aus einem in Strö- wird.

mungsrichtung sich verjüngenden Körper mit an sei- Bei der beim erfindungsgemäßen Brenner auftrenem Umfang verteilt angeordneten Durchström- tenden laminaren Strömung beider Gase sind diese schlitzen geringen Querschnitts besteht, erfindungs- als thermische Energieträger unbrauchbar. Die sich gemäß dadurch erreicht werden, daß der Oxydator 25 laminar bewegenden Gase werden durch den mit gezentral über die Mittelbohrung der Innendüse und drallten Durchströmschlitzen versehenen Mischereindas Brenngas über deren Umfangsdurchlässe züge- satz gedrückt. Die dabei auftretende Verdrallung führt wird, daß die Kammer zur Erzielung einer Dif- mischt beide Gase zu einem thermisch hochenergetifusion zwischen Brenngas und Oxydator in Strahl- sehen Gemisch, das ohne jegliche Zerlege- oder Derichtung mit einer geringen Längserstreckung schei- 30 tonationsmöglichkeit ruhig abbrennt,
benförmig ausgebildet ist und daß die eigentliche Der erfindungsgemäße Brenner läßt sich insbeson-Mischung bewirkenden Durchströmschlitze des Mi- dere für Anwendungsbereiche, bei denen ein hoher schereinsatzes in Strömungsrichtung gedrallt sind. Gasdurchsatz erforderlich ist, einsetzen. Ein derarti-

Der Oxydator wird unter verhältnismäßig hohem ger Anwendungsbereich ist vorzugsweise das Reini-

Druck und das Brenngas unter verhältnismäßig nied- 35 gen von Betonoberflächen, bei dem durch thermische

rigem Druck zugeführt. Der etwa mit. Schallge- Einwirkung die Betonoberflächen von Verschmut-

schwindigkeit aus der Mittelbohrung der Innendüse zungen aller Art (z. B. öl. Gummireifen. Abrieb,

austretende Oxydator strömt in der scheibenförmigen Tausalz usw.) befreit und die aufliegenden karbonati-

Kammer radial nach außen, wobei sein statischer sierten Schlämme entfernt werden sollen. Ein solcher

Druck größer als der des Brenngases ist. Das Brenn- 40 Reinigungsprozeß ist immer dann notwendig, wenn

gas wird somit vom Oxydator nicht angesaugt, son- der Beton mit Hilfe moderner Kunststoffe konser-

dern eher zurückgestaui. Auf diese Weise wird jeg- viert werden soll.

liehe Injektorwirkung vermieden. Das Brenngas dif- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind

fundiert in den Strahl des Oxydators hinein und er- in den Unteransprüchen angegeben,

hält durch die dem Oxydatorstrahl innewohnende 45 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den

Bewegungsenergie einen entsprechenden Impuls. Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden nä-

Beide Gase f irömen laminar nebeneinander her, so her beschrieben. Es zeigt

daß sie praktisch noch völlig ungemischt in die F i g. 1 einen Längsschnitt teilweise in Ansicht

Durchströmschlitze des Mischereinsatzes eintreten. durch einen Flammstrahlbrenner,

Erst in den Durchströmschlitzen des Mischereinsat- 50 F i g. 2 a einen Längsschnitt durch die Düsenkappe

zes erfolgt die eigentliche Mischung der beiden Gase; des Brenners nach F i g. 1.

zur Erhöhung der Mischwirkung sind <J>e mit einem F i g. 2 b eine Oberansicht dtr Düsenkappe in

sehr kleinen Strömungsquerschnitt veisehenen Achsrichtung gesehen,

Durchströmschlitze in Strömungsrichtung gedrallt, F1 g. 3 a einen Längsschnitt durch den Düsenstock

wodurch außerdem der Flamme ein die Flammstabi- 55 des Brenners nach Fig. 1.

lität erhöhender Rotationsimpuls verliehen wird. F i g. 3 b einen Längsschnitt durch den Dusen-

Die Verwendung von gedrallten Düsen ist im stock, jedoch in einer Ebene, die senkrecht zu der Brennerbau an sich bereits bekannt. So ist beispiels- Schnittebene der F i g. 3 a liegt,
weise in der USA-Patentschrift 2 016 866 ein Bren- Fig. 3 c und 3d Ansichten auf den Düsenstock in ner beschrieben, in dessen Innerem ein Drallkörper 60 Achsiichtung von dereinen und anderen Seite her,
angeordnet ist, der dem bereits gemischten Strahl aus Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt durch die InBrenngas und Oxydator einen Drall verleiht; an den nendüse für den Brenner der Fi g. 1,
Drallkörper schließt sich ein zum Brennerauslaß füh- F i g. 5 eine Darstellung des Düsenmundstückes, render · Kanal an. Aus der deutschen Patent- und zwar

schrift 288 744 ist fernsr ein Brenner bekannt, bei 65 F i g. 5 a einen Längsschnitt durch den Mischerejn-

dem im zylindrischen Austrittsende des Brenners satz nach Linie A -B der Fig. 5 b,

schraubenförmig gewundene Kanäle angeordnet sind, F i g. 5 b eine Ansicht des Mischereinsatzes von

die der Strömung und damit auch der Flamme einen der Düsenmündung aus gesehen,

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F i u. 5 c cine Ansicht des Mischereinsatzes von der beispiel I mm. Die Bohrung 21 in der Innendüse 6,

vorgeschalteten Kammer aus gesehenund über welche das unter Druck stehende Sauerstoffgas

Fig. 5 d eine Seitenansicht des Mischereinsatzes. zuströmt, geht strömungsäusgangsseitig in einen Ke-

Dcr in Fig. 1 gezeigte Brenner weist einen Düsen- gel 36 über, an den sich als Saucrstoffstrahldüse eine

stock 1 auf. "der mit -zwei mit Gewinde versehenen 5 Mittelbohrung 37 anschließt, die im Ausführungsbei-

Gasanschlüssen 19. 20 (s. auch F i g. 3) verschen ist. spiel einen Durchmesser von 0,8 mm hat. Der Raum,

Ober den Gasanschluß 19 tritt das Sauerstoffgas un- der einerseits von der Innenwand 38 der Ringwand

tor Druck (vorzugsweise 4.5 utü) ein, während der 14 und andererseits von deren Bodenfläche 34 gebil-

Gasanschiuß 20 für den Eintritt des Brenngases, im det wird, in den zentrisch die Mittelbohrung 37 ein-

Ausführungsbeispiel des A/ci\lens" (Niederdruck, w mündet, ist die ak Diffusionsraum dienende Kammer

vorzugsweise O.ft atü), bestimmt ist. t? (s. Fig. 1). In die Kammer 17 münden die acht

Jedes der beiden Gewinde dient zur Aufnahme Umfangsdurchlässc 39 des Lochkranzes 26 mit je eines Ventilkörpers 4, der einen Anschlußstutzen Xa 1,5 mm Durchmesser, die auf einem Mittendurchfür den Anschluß der betreffenden Rohrleitung hat. messer von 7 mm gleichmäßig verteilt sind. Diese In dem Vcnlükörpcr 4 befindet sich ein Rückschlag- 15 Umfangsdurchlässc 39 sind die Brcnngaszufuhrbohvcntil 3. rungen. Das Verhältnis zwischen dem Querschnitt

Innerhalb des Düsenstockes 1 werden mittels einer der Mittclbohrung 37 der Sauerstoffstrahldüse und

Innendüse 6 einerseits eine Kammer 17 und anderer- dem Querschnitt der acht der Brenngaszufuhr die-

seits ein Brenngasverteilungsraum 18 gebildet. Der nenden Umfangsdurchlässe 39 ist kritisch und liegt

Injektor 6 ist mit einem Ansatz 24 in eine Bohrung 2 to im Ausführungsbeispiel etwa bei 1 : 28. Es kann aber

des Düsenstockes eingeschliffen, die mit dem Sauer- in einem Bereiche zwischen 1:15 und 1 : 50 schwan-

stofl-Gas-Anschlu« 19 in Verbindung steht. Der ken.

Brenngasverteilimgsraum 18 ist über in dem Düsen- Zwischen der Schulter 25 der Innendüse 6 und

stock 1 vorgesehene Bohrungen 22 mit dem Brenn- dem Lochkranz 26 erstreckt sich ein Abschnitt 16.

gasanschluß 20 verbunden. »5 dessen. Höhe nach dem Einbau der Innendüse den

Die von der Innendüse6 begren/te Kammer 17 Brenngasverteilungsraum 18 festlegt (s. Fig. 1). In wird auf ihrer anderen Seite durch die Stirnseite diesen Brenngasverteilungsraum 18 tritt das Brenneines Mischercinsatzes 8 abgeschlossen, der in einer gas über die Bohrungen 22 ein und strömt von hier Düsenkappe 7 eingesetzt ist" Die Düsenkappe 7 hat durch die Umfangsdurchlässe 39 des Lochkranzes 26 ein Innengewinde 27. mit dessen Hilfe sie auf ein 30 in die Kammer 17. An der Wand der Bohrung 21 ist Außengewinde 28 (s. F i g. 3) des Düsenstockes I auf- der Schließkörper S in Form einer Messingkugel mit geschraubt wird. Die Düsenkappe 7 dient dabei zur Hilfe eines Lotes angelötet, das im Ausführungsbei-Befestiuung der Innendüse 6 und des Mischcreinsat- spiel bei etwa 3(H)⁰C schmilzt. Bei einer unzulässizes8 an dem Düsenstock 1. In der Innendüse 6 ist gen F.rhöhung der Temperatur der Innendüse außerdem ein zur Sicherung dienender Schließkör- 35 schmilzt das Lot, und die Kugel wird dadurch von per 5 \ orgeschen. dem Sauerstoffstrahl mitgerissen, so daß sie sich als

Die Düsenkappe? weist außerdem eine zylin- Ventilkugel vor den Auslaß der Mittelbohrung 37

drische Bohrung 29 auf, an die sich eine Kegelboh- legt, sich einlötet und diese dicht abschließt,

rung 30 anschließt. Tin die zylindrische Bohrung 29 Der Mischereinsatz 8 weist einen etwa 2° koni-

und die Kegclbohrung 30 wird der Mischereinsatz 8 40 sehen Kemkörper 13 auf, der an der der Kammer 17

(Fig. 5) eingesetzt, wobei sich ein Bund 31 des Mi- zugekehrten Stirnfläche9 den größen und an der

schercinsatzestJ gegen eine Schulter 32 der Bohrung Mündungsfläche 10 den kleinsten Durchmesser hat.

29 legt. Es sind insgesamt zwölf Durchströmschlitze 11 vor-

Der Düsenstock I steht mit seinem äußeren Ring- gesehen, die um lOBogen-Minuten gedrallt sind. Wie

raum 33 über den Gasanschluß 20 mit der Zufuhr 45 sich aus der Fig.5c ergibt, tangieren alle Durch-

des Brenngases, beispielsweise Azetylen, von etwa strömschlitze einen Innenkreis 12. Die Breite jedes

0.6 atü in Verbindung. Über die Bohrungen 22 ist einzelnen Schlitzes beträgt am Schlitzgrund 0.25 mm,

dieser Rineraum 33 mit der inneren Stirnfläche 35 und der Schlitz erweitert sich keilförmig nach außen

des Düsenstockes verbunden. Es sind beim Ausfüh- unter einem Winkel von 1 \ An der Mündungsfläche

runp-beispiel vier Bohrungen 22 von je 1 mm Durch- 50 10 beträgt die Tiefe der einzelnen Schlitze etwa

messer vorgesehen, so daß für den Durchtritt des 1 mm.

Brenngases ein Querschnitt von 3.2 mm² zur Verfü- Wie sich aus der ZusammensteHungszeichnung dei gung steht. Fig. 1 ergibt, wird der Mischercinsatz 8 in dicDü-Von der inneren Stirnfläche 35 des Düsenstockes 1 senkappe 7 geschoben. Nachdem die Innendüsc 6 mil her ist die Bohrung 2 für die Sauerstoffgaszufuhr in 55 ihrem Ansatz 24 dicht in die Bohrung 2 des Düsenden Düsenstock gebohrt, deren Innenende über einen Stockes 1 eingeschoben worden ist, wird die Düsen-Kanal 23 mit dem Sauerstoffgasanschluß 19 in Ver- kappe 7 mit ihrem Innengewinde 27 auf das Außcngc· bindung steht. In das nach außen offene Ende dieser winde 28 aufgeschraubt. Hierbei legt sich die Stirn Bohrung 2 ist der zentrische Ansatz 24 der in Fig.4 fläche 15 der Ringwand 14 dicht gegen den Bund 31 dargestellten Innendüse 6 nicht eingesetzt. Der An- 60 des Mischcreinsatzes 8.

satz 24 hat eine Schulter 25. die sich beim Einbau Während des Betriebes strömen das Sauerstoffgas

gegen die Stirnfläche 35 des Düsenstockes 1 legt. Die und das Azerylengas durch die Rückschlagventile 2

Innendüse 6 hat außerdem einen Lochkranz 26 mit in den Düsenstock 1. Erhöht sich aus irgendwelchei

Umfangsdurchlässen 39, der auf seiner dem Ansatz Gründen der Druck des Sauerstoffgases oder de:

24 abgekehrten Seile von einer umlaufenden Ring- 65 Brenngases innerhalb des Düsenslockes, so schließe!

wand 14 umgeben ist. Der Abstand zwischen der sich die Ventile automatisch. Die Gase können nich

Stirnfläche 15 der Ringwand 14 und deren Boden- in die Tanks zurückströmen,

fläche 34 ist wesentlich und beträgt im Ausfühnings- Der Sauerstoff strömt aus einem sehr klein dimen

sioniericn Vorraum, der im wesentlichen von der Bohrung 2 im Düsenstock I gebildet wird, über die Mittelbohrung 37 in die Kammer 17. Er tritt in diese Kammer 17 etwa mit Schallgeschwindigkeit ein. ·

Ein ähnlicher Vorgang spielt sich am Azetylen-Rückschlagventil 3 ab. Hier herrscht allerdings Niederdruck. Die Strömungsgeschwindigkeit des Azetylens ist dalier verhältnismäßig gering. Obwohl in den vier Bohrungen 22 im Düsenstock 1, die den Brcnneasvcrteilunesraiim 18 mit dem Raum hinter dem Azetylen-Rückschlagventil 3 verbinden, nur ein geringer Cberdruck von etwa 0,1 atü herrscht, wird das Azetylen bei einem Anfangsdruck von 0,6 atü und einem Enddruck von etwa 0,4 atü über den Lochkranz 26 der Umfangsdurchlässc 39 an die Peripherie des gebündelten und hochbcschleunigten Sauersioffstrahles \on etwa 1 mm Durchmesser gedrückt. Das Azetylen (oder auch ein anderes Brenngas) diffundiert in den Sauerstoffstrahl hinein und erhält durch die dem Sauerstoffstrahl innewohnende Bewegungsenergie einen entsprechenden Impuls. Beide Gase prallen noch ziemlich ungemischt auf die geschlossene Stirnfläche 9 des Kernkörpers 13 des Mischereinsatzes 8. die koaxial der Mittelbohrung 37 gegenüberliegt.

Die noch ziemlich ungemischten Gase treten in die schwach gedralltcn Durchströmschlitze 11 des Mischcreinsatzes 8 ein. In diesen gedralltcn Durchströmschlitzen erfolgt die Mischung der Gase. Der Mischercinsatz 8 ist von der Düsenkappc 7 umgeben und durch sie nach außen hin abgeschlossen.

Dutch Cicw Drallwinkcl der Durchströmschiitzc 11 erhalten die sowohl in laminarer Form strömenden Gase als auch diejenigen, die durch den Aufprall auf die Stirnfläche 9 des Mischereinsatzes 8 in Turbulenz geraten sind, infolge der hohen Gasgeschwindigkeit einen kräftigen Rotationsimpuls. Die Rotation setzt bei einer errechneten Weglänge (Weglänge, Drallwinkcl und Gasgeschwindigkeit sind funktionell voneinander abhängig) einen völlig durchgemischten Gaskörper in Freiheit. Die Gase brennen hochenergetisch und zeigen trotzdem einen ruhigen Habitus.

Das Volumen eines Durchströmschlitzes 11 und dasjenige der Kammer 17 sind äußerst gering dimensioniert, so daß sich bei eventuellen Zündungen nur ein leichtes Zischen kundtut.

Sollte wirklich sich in der Kammer 17 eine Verbrennung anbahnen — unter ungünstigen Voraussetzungen wäre das immerhin einmal möglich —, so werden infolge des entstehenden Überdruckes sowohl das Rückschlagventil 3 zum Azetylentank als auch das zum Sauerstofftank führende geschlossen. Die Gasströme versiegen, und die Flamme hat keine Nahrung mehr. Sollten sich die Ventile als undicht erweisen, dann tritt der SchließkörperS in der Sauerstoffzufuhrbohrung 21 der Innendüse 6 in Funktion. Bei Laborversuchen trat diese Erscheinung erst dann auf, als die Düsenkappe 7 und der Mischereinsatz 8 in einem flüssigen Gesteinsmagma angeschmolzen wurden. Der Düsenstock hatte sich dabei auf etwa 300⁰C (Temperatur mit Thermochromstiften geinessen) erhitzt

Die Kühlung des Düsenstockes 1 erfolgt regenerativ durch den aus der Innendüse 6 etwa mit Schallgeschwindigkeit entweichenden Sauerstoff. Die Expansion kühlt dabei die Innendüse so permanent, daß der Düsenstock 1 bei einer thermischen Belastung über den Zettraum von einer Stunde, wobei der senkrechte Abstand »Mitte Düsenmündung-Betonoberfläche« 30 mm und der einfallende Winkel des Flamrnchstrahles 50° betrug, nicht wärmer als 70⁰C wurde. Das Ergebnis ist um so bemerkenswerter, als es bei einem Standversuch erzielt wurde. Der Beton wandelte sich, da spezifisch nur eine schwache Wärmeleitfähigkeit vorhanden ist, in eine leichtflüssige, glasige Lavamasse um. Beim Erkalten erstarrt diese Masse zu einem dunklen Glas.

ίο Der Brenner mischt nach dem Diffusions- und Drallprinzip. Damit entfällt der Gleichdruck (Azetylenhochdruck). Ferner existieren keine großen Mischgasräume, wie sie bei Injektorbrennern vorhanden sind. Detonative Situationen (Abknallen und Rückzünden) sind nach dieser prinzipellen Anordnung ausgeschlossen.

Da sich im Brennerkopf kein Azetylen-Sauerstoff-Mischgas befindet, entfallen viele Gefahrenmomentc. Auch ein plötzliches Absinken des Druckes

ao ist ungefährlich, weil durch die Rückschlagventile jede Art von Verbrennungen innerhalb des Brenners gestoppt werden. Selbst eine Verringerung der Ausströmgeschwindigkeit unter derjenigen der Zündgeschwindigkeit ist bei diesem Brenner unschädlich, weil ein Zurückschlagen der Zündflamme in einen Mischgasraum nicht möglich ist. Die durch den einen oder anderen Durchströmschlitz 11 eventuell zurückwandernde Flamme erreicht nur das noch fast ungemischte Gas in der Kammer 17 unterhalb der Mittelbohrung 37. Bei einer Verbrennung des äußerst kleinen Gasvolumens würde sich der Druck erhöhen, wobei die Rückschlagventile abgedichtet werden.

Um den Brenner zu schonen, soll erst der Sauerstoffhahn und dann das Azetylenventil geöffnet wer-

den. Diese Reihenfolge ist nötig, damit einmal sofort ein deutlicher Diffusionseffekt erzielt und zweitens jegliche Verrußung vermieden wird. Aus diesem Grund sind beide Ventilräder für den Bedienungsmann so gesichert anzulegen, daß eine Fehlschaltung

unmöglich ist.

Der als Ausführungsbeispiel beschriebene Brenner kann bei einem konstanten Sauerstoffdruck von 4,5 atü nur dann optimal brennen, wenn der davon funktionell abhängige Azetylendruck sich in einem Bereich von 0,6 bis 0,55 atü befindet. Die nachstehende Tabelle verdeutlicht diese Situation über einen größeren Bereich.

Sauerstoff »ρ« const, in atü j	Azetylen optimale Arbei tsflammc *natü :	Azetylen Flamme reißt al bei atü
3,0	0,40	0,35
3,5	0,43	0,38
4,0	0,51	0,40
4,5	0,60	0,49
5,0	0,65	0,51
5,5	0,75	0,60
6,0	0,80	0,63
6,5	0,87	0,70
7,0 j	0,91	0,72
7,5	1,10 !	0,85

Der beste Arbeitsbereich liegt zwischen 4,5 um 5,0 atü Sauerstoff. Hier sind die Bedingungen sowot für die Flammenleistung als auch für den Gasvei

409 609/1 Υ.

brauch optimal. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Sauerstoff-Azetylen-Gasbrenner. Bei Verwendung von Luft oder bei Verwendung anderer Brenngase kann unter Umständen die Abknall- und Rückzündfreiheit des Brenners von nicht so entschei-

10

dender Bedeutung sein. Für alle Brenngase wirken sich aber die große Energieleistung, die Möglichkeit einer wesentlichen Erhöhung des Vorschubes und die geringe Anzahl von Einzelteilen besonders vorteilhaft aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

eine Innendüse und eine nachgeschaltete, beide Gase Patentansprüche: enthaltende Kammer angeordnet sind. . Bei herkömmlichen autogenen Brennern dieser

1. Brenner für Brenngas und Sauerstoff oder Bauart (französische Patentschrift 772 870) ist die InLuft als Oxydator, insbesondere Flaminstrahl- s nendüse als ein nach dem Strahlpumpenprinzip arbrenner, mit einem Gehäuse, in dem eine Innen- behender Injektor ausgebildet, während die nachgedüse und eine nachgeschaltete, beide Gase enthal- schaltete Kammer als ein die konisch sich verjiintende Kammer angeordnet sind, wobei der Oxy- gende Innendüse mantelföxmig umgebender Mischdator und das Brenngas einerseits zentral in der raum ausgebildet ist Der durch die Mittelbohrung Innendüse und andererseits über an deren Um- io des Injektors ausströmende Oxydator (beispielsweise fang verteilte Durchlässe zugeführt werden und Sauerstoff) erzeugt einen Unterdruck, durch den das sich stromabwärts der Innendüse die Kammer be- Brenngas (beispielsweise Azetylen) angesaugt wird, findet, auf die ein Mischereinsatz folgt, der aus Um die Mischwirkung zu erhöhen, können mehrere einem in Strömungsrichtung sich verjüngenden derartige Injektoren axial hintereinandergeschaltet Körper mit an seinem Umfang verteilt angeord- 15 werden.