DE1915323A1 - Brenner zur Erzeugung heisser Gase - Google Patents

Description

• Brenner zur Erzeugung heisser Gase.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Brenner zur Erzeugung von heissen Gasen mit einer Leitung zur Zufuhr von uinr:ewalzten oder unter Druck stehenden zu erwärmenden Gasen und einer mit einem brennbaren Gemisch gespeisten Brennkammer.
• Bekanntlich erfolgen zahlreiche industrielle Behandlungen von Materialien, wie Entwässerung, Oxydierung, Rötung oder Verglasung durch Erwärmung entweder durch unmittelbare Berührung mit den Flammen oder durch Berührung mit heissen Gasen oder heisser Luft. Im allgemeinen sind die Verbrennungsgase des benutzten Brennstoffs dieser Luft oder diesen heissen Gasen beigemischt.
• Da sich jedoch in zahlreichen Fällen die Bedingunven der Speisung des Brenners oder der Verbrennung des Brennstoffs ändern können, besteht die Gefahr der Zerstorung des Behandlungsgutes oder der Entstehung von Fehlern an diesem.
• Um diesen Nachteilen abzuhelfen, ist bereits vorgeschlagen worden, einen als Wärmeaustauscher arbeitenden Hilfsapparat zu benutzen, welcher die Erwärmung der auf das zu erwärmende Gut zu leitenden Luft ermöglicht. Diese verhältnismässig teure Lösung besitzt ausserdem andere Nachteile, insbesondere den der Begrenzung der höchsten Behutzungstemperatur und d en der Schwierigkeit der Verteilung der gelieferten heissen Luft auf den Heizofen.
• Die Erfindung bezweckt die Herstellung eines Brenners zur Erzeugung heisser Gase, welcher die obigen Nachteile vermeidet und eine genaue Kontrolle der Strdmungsmenge, der Temperatur und der Austrittsgeschwindigkeit der gelieferten heissen Gase ermöglicht.
• Der erfindungsgemässe Brenner ist insbesondere dadurch bemerkenswert, dass er strömungsabwärts von der Brennkammer ein Venturirohr aufweist, wobei die Leitung zur Zufuhr der zu erwärmenden Gase in den konvergierenden Abschnitt des Venturirohrs mündet.
• Unter diesen Bedingungen mischen sich offenbar die durch die engste Stelle des Venturirohrs mitgerissenen Verbrennungsgase mit dem von der Zufuhrleitung zugeführten und erwärmten Strömungsmittel, so dass ein vollkommen homogener Strom von heissen unter Druck stehenden Gasen erzeugt wird.
• Gemäss einem weiteren Kennzeichen der Erfindung tritt die Zufuhrleitung axial durch die Brennkammer.
• Der Boden der Brennkammer wird zweckmässig durch einen Kranz zur erteilung des brennbaren Gemischs gebildet, wobei die Brennkammer durch den Ringraum zwischen dieser Zufuhrleitung und der Innenwand eines Körpers gebildet wird, welcher einen Halter für den Verteilungskranz, die Zufuhrleitung und den Anfangs teil des konvergierenden Abschnitts des Venturirohrs bildet.
• Gemäss einem weiteren wesentlichen Kennzeichen des erfindungsgemassen Brenners ist die S-trömungsmenge des zugeführten brennbaren Gemischs regelbar.
• Gemass einem weiteren wesentlichen Kennzeichen der Erfindung ist die Strömungsmenge in der Leitung zur Zufuhr der zu erwarmenden Gase regelbar.
• Durch Beeinflussung der Strömungsmenge des an der Stelle des Kranzes verbrannten Gemischs aus Brennstoff und Sauerstoffträger und der Strömungsmenge des durch die Zufuhrleitung zugeführten Strömungsmittels kann entweder eine Strömungsmenge von heissen Gasen mit einer veränderlichen Austrittsgeschwindigkeit bei gegebener Temperatur oder eine regelbare Temperatur der heissen Gase für eine bestimmte Strömungsmenge erzielt werden.
• Der erfindungsgemässe Brenner ermöglicht insbesondere, unter günstigsten Bedingungen die Vorwärmung oder eine beliebige andere Wärmebehandlung von gewissen empfindlichen Produkten vorzunehmen, welche vollkommen homogen gemäss einem bestimmten Wärmezyklus behandelt werden müssen, wobei keine unverbrannten Teilchen oder Rückstände vorhanden sein dürfen, welche die Oberfläche des Behandlungsgutes zerstören können. Ein derartiges Behandlungsgut sind z.B. keramische Produkte.
• Der Brenner gestattet, durch die Zufuhr leitung einen Uberschuss an zu erwärmender tuft zuzuführen, wodurch jedes Vorhandensein von unverbrannten Teilchen oder Werbrennungsruckstanden auf dem Behandlungsgut vermieden und eine oxydierende Atmosphäre hergestellt wird, welche besonders zur Erwarmung von keramischen Produkten geeignet ist. Selbst wenn unverbrannte Teilchen in dem Augenblick vorhanderL sind, in welchem sich die Verbrennungsprodukte in de Venturirohr mit der zu eYwärnenden Luft mischen, bewirkt diese Li-t die Verbrennung der unverbrannten Teilchen, bevor das Gasgemisch das Behandlungsgut erreicht. Diese ausaezeichneten zur erfordern natürlich die vollkommene iomogenisieruw des mischs aus zu erwärmender Luft und den Verbrennungsgasen, was Gerade durch den erfindungsgemässen Brenner erzielt wird, sowie die vollkommene vorherige Homogenisierung des Gemischs aus Brennstoff und TSauerstofftrager (Primarluft), aus zweckmassiv mittels eines anderen nicht dargestellten Venturirchrs erfolgt.
• Gemas einen weiteren Kennzeicher des erfindungsgemassen Generators zur Erzeugung heisser Gase wird der divergierende Abschnitt des Venturirohrs durch einen Kanal konstanten Querschnitts verlangert, welcher die Austrittsleitung für die heissen Gase bildet.
• Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert, deren einzige Abbildung ein Langsschnitt eines erfindungsgemässen Brenners zur Erzeugung heisser Gase ist.
• Bei der dargestellten Ausführungsform besteht der Brenner im wesentlichen aus vier etwa gleichachsigen Teilen, nämlich einer Zufuhrleitung 1 fiir die zu erwärmenden Gase, einem Verteilungskranz 2 für das brennbare Gemisch, einem Körper 3, welcher einen Halter für den Kranz 2 und die Leitung 1 bildet, und schliesslich einem Venturirohr 4.
• Die Zufuhrleitung 1 tritt axial durch den Verteilungskranz 2 und mündet bei 5 in das Innere des konvergierenden Abschnitts grossen Durchmessers 6 des Tenturirohrs 4.
• Der Verteilungskranz 2 wird durch ein ringformiges Gehäuse gebildet, welches mit einer Zufuhr 7 für das brennbare Gemisch in Verbindung steht, z.B. ein Gemisch aus Primärluft und Gas, und dessen dem konvergierenden Abschnitt 6 zugewandte Seite 8 eine oder mehrere Rethen von Uffnungen 9 aufweist. Der Kranz 2 bildet so den Boden einer Brennkammer 10, welche durch die Innenwand 11 des Ebrpers des Brenners 3 sowie durch das Hinterende des konvergierenden Abschnitts 6 des Venturirohrs 4 begrenzt wird. In der Wand ii ist eine Offnung 12 ausgebildet, durch welche eine schematisch strichpunktiert dargestellte Zündvorrichtung tritt. Sweckmässig ist ferner eine Vorrichtung zur Uberwachung der Verbrennung in der Kammer 10 vorgesehen, welche auf der Zeichnung bei 14 angedeutet ist.
• Die Luft oder die Gase werden der auf der Zeichnung unterbrochen dargestellten Zufuhrleitung 1 mittels einer Unwälzvorrichtung (z.B. Ventilator) oder einer Vorrichlun; zur Erzeugung eines Drucks geliefert, welche nicht dar--etellt ist Das von der Leitung 1 ausgegebene Stromungsmittel kamin durch kalte Luft oder zurückgewonnene warme Luft oder durch Abgase gebildet werden, wenn ein derartiges Stromungs mittel mit der keabsachtigten Behandlung verträglich ist. Es sind Einrichtungen zur Regelung der Strömungsmenge des von der Leitung 1 ausgegebenen Strömungsmittels vorgesehen.
• Ebenso sind Einrichtungen zur Regelung der 9-tromungsmenge des durch die Leitung 7 zugeführten Gemischs aus Brennstoff und Sauerstoffträger vorgesehen.
• hus der Abbildung geht hervor, dass der Durchmesser der engsten Stelle 15 des Venturirohrs etwa gleich dem Durchmesser der Mündung 5 der gegenüberliegenden Leitung t oder etwas grosser als dieser ist. Der divergierende Abschnitt 16 des Venturirohrs 4 besitzt einen Ausgangsdurchmesser, welcher kleiner als der Durchmesser des Bingangs 13 des konvergierenden Abschnitts 6 ist und durch einen Kanal 17 konstanten Quexschnitts verlängert wird, dessen Mündung 18 dem zu erwärmenden Gut zugewandt ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Venturirohr 4 in einem etwa zylindrischen Körper 19 ausgearbeitet, auf welchen der Körper 3 aufgeschoben ist.
• Diese Ausbildung gestattet, über einen Satz von Venturirohren 4 mit verschiedenen Profilen zu verfügen, welche auswechselbar sind, so dass mehrere Austrittsgeschwindigkeiten verfügbar sind. Die Änderung der Austrittsgeschwindigkeit ermöglicht insbesondere, die heisse Luft oder die heissen Gase mehr oder weniger tief in das Innere des zu erwärmenden Behandlungsgutes einzufdliren, oder in dem Heizofen, in welchen der Kanal 17 mündet, KonveRlonsbewegungen zu erzielen, welche eine Homogenibät der Temperatur an allen Stellen des zu erwärmenden Behandlungsgutes gewährleistenr Die Arbeitsweise des erfindungsgemässen Brenners zur Erzeugung heisser Gase ist äusserst einfach. Das von dem Kranz 2 ausgegebene brennbare Gemisch wird mittels der durch die oeffnung 12 eingeführten Zündvorrichtung.entzündet, und die Plammen entwickeln sich aus den oeffnungen 9 innerhalb der Brennkammer 10 und stabilisieren sich in dem Ringraum zwischen der Zufuhrleitung 1 und der Wand des Beginns 13 des konvergierenden Abschnitts 6 des Venturirohrs. Nur die Verbrennungsgase treten durch die engste Stelle 15.des Venturlrohrs ausv Hinter dieser engsten Stelle mischen sich die Verbrennungsgase vollkommen homogen mit dem durch die Leitung 1 gelieferten Strömungsmittel Da der çårmeverlust betrachtlich verringert wird, sind die erforderlichen Heiztemperaturen weniger hoch.
• Der erfindungsgemässe Brenner besitzt noch zahlreiche Vorteile, insbesondere bei seiner Anwendung auf Erwarmungsofen, Wie bereits ausgeführt, muss die Heiztemperatur mit grosser Genauigkeit und in einem ausgedehnten Bereich geregelt werden. Er ermöglicht die Erzielung einer gleichmässigen Verteilung der Temperaturen an allen Stellen eines Ofens und insbesondere zwischen allen Punkten des zu erwärmenden Behandlungsgutes dank der Konvektionsbewegungen der ausgeworfenen heissen Gase. Schliesslich gestattet der Brenner infolge der Möglichkeit der Messung der Strömungsmenge der erzeugten heissen Gase, die Unterdrucksetzung eines Heizofens vorzunehmen und zu überwachen.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Brenner zur Erzeugung heisser Gase mit einer axialen Leitung zur Zufuhr von zu erwärmenden umgewälzten oder unter Druck stehenden Gasen und einer mit einem Gemisch aus Brennstoff und Sauerstoffträger gespeisten Brennkammer, gekennzeichnet durch ein strömungsabwärts von der Brennkammer (10) angeordnetes Venturirohr (4), wobei die Gaszufuhrleitung (1) innerhalb des konvergierenden Abschnitts (6) des Venturirohrs (4) mündet.

2,) Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Brennkammer (10) durch einen Terteilungskranæ (2) zur Ausgabe des brennbaren Gemischs gebildet wird.

3.) Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10) durch den Ringraum zwischen der Gaszufuhrleitung (1) und der Innenwand eines Körpers (3) gebildet wird, welcher den Verteilungskranz (2), die Zufuhrleitung (1) und die Wand des strömungsaufwärts liegenden Teils des konvergierenden Abschnitts (6) des Venturirohrs trägt.

4.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilungskranz (2) durch ein ringförmiges Gehäuse gebildet wird, welches mit einer Zufuhr (7) für das brennbare Gemisch in Verbindung steht und in seiner der Brennkammer (10) zugewandten Fläche (8) wenigstens eine Reihe von ringförmig angeordneten Öffnungen (9) aufweist.

5.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10) in er Wand (11) des Körpers (3) wenigstens eine oeffnung (12) f.ir den Durchtritt einer Zündvorrichtung aufweist.

6.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (10) in der Wand des Körpers (3) wenigstens eine Öffnung (14) zur Uberwachung der Verbrennung aufweist.

7.) Brenner nach einen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Gaszufuhrleitung (1) etwa gleich dem Durchmesser der engsten Stelle (15) des Venturirohrs (4) ist.

8.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömunsmenge der Zufuhr (7) des Gemischs aus Brennstoff und Sauerstoffträger regelbar ist.

9.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsmenge der Leitung (1) zur Zufuhr des zu erwärmenden Gases regelbar ist.

10.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stellung der Mündung (5) der Gaszufuhrleitung (1) gegenüber dem konvergierenden Abschnitt (6) des Venturirohrs regelbar ist.

11.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Abschnitt (16) des Venturirohrs (4) durch einen Kanal (í7)konstanten Querschnitts verlängert wird, welcher die Austrittsleitung für die heissen Gase bildet.

12.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Eingangs (13) des konvergierenden Abschnitts (6) des Venturirohrs grosser als der Austrittsdurchmesser des divergierenden Abschnitts (16) ist.

13.) Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Venturirohr (4) in einem etwa zylindrischen Körper (19} ausgearbeitet ist, auf welchen der Körper (3) aufgeschoben ist.