DE1917120A1 - Heizbrenner - Google Patents

Description

Heizbrenner. ' I

Die Erfindung betrifft einen Hochleistungsheizbrenner mit zwei voneinander getrennten Gaszuführungsrohren, die zueinander konzentrisch an einem hülsenförmigen gemeinsamen Halterungsteil angebracht sind und mit ihrem vorderen Ende über . eine Einspritzvorrichtung in eine Mischkammer münden, die ihrerseits mit. den Brennerdüsen in Verbindung steht, wobei die Einspritzvorrichtung.und die Mischkammer im Kopf der Brennvorrichtung angeordnet sind.

Es gibt eine ganze Reihe von !"allen, in denen die Notwendigkeit besteht, an ganz genau lokalisierten Stellen starke Erwärmungen vorzunehmen, wozu im allgemeinen Hochleistungsbrenner verwendet werden. Bei Verwendung von Sauerstoff/Acetylen als Brennstoffgemisch ist bei derartigen Brennern beispielsweise ein Durchsatz von 10 nr/,h Acetylen bei einem Druck von 0,35 Bar gegeben; der Sauerstoffdruck liegt etwa bei 1,5 bis 2,0 Bar. .909843/122*

Im falle von höheren Durchsätzen sind die bisher bekannten Brenner dieser Art häufig mit zahlreichen und beträchtlichen Nachteilen behaftet. So lassen sich beispielsweise in derart tigen Vorrichtungen Flammenstösse bemerken,, d.h. also,es kommt zu einer spontanen Zündung des gasförmigen Gemisches im Inneren desjenigen Rohres, welches die Mischkammer mit den Düsen verbindet, wodurch dieses Rohr zerstört wird und mk es oft auch zu Verletzungen und Körper schaden des in der Nähe befindlichen Personals kommt, wenn die GebrauchBvorschriften nicht ganz genau eingehalten werden. Diese Flammenstösse sind dabei durch eine zu starke Zunahme der Temperatur der Brennerdüse bedingt, die ihrerseits durch den sehr hohen Durchsatz des Gasgemisches verursacht wird.

Dieser Nachteil kann entweder ganz oder teilweise ausgeschaltet werden, indem die Gasmischung in unmittelbarer Nähe der Brennerdüse hergestellt wird, d.h. indem die Einspritzvorrich- - tung und die Mischkammer in dem Brennerkopf selbst eingebaut werden.

Bei einer solchen Anordnung beschränken sich die Flammenstösse ausschliesslich auf die Düse und da die Gasmischung im Inneren der Mischkammer nur ein sehr geringes Volumen hat, kommt es dabei zu einer automatischen Löschung des Brenners und einer spontanen Neuzündung der aus der Düse austretenden Gase, wenn diese mit dem rotglühenden Düsenteil zum Kontakt gelangen.

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Nach Ablauf einer verhältnismässig kurzen Betriebsdauer machen sich jedoch im Kopf des Brenners immer wieder wiederholte Knallgeräusohe bemerkbar. Diese sind einerseits auf die übermässige Erhitzung des Brennerkopfes und andererseits darauf zurückzuführen, dass die Mischkammer nur sehr kleine Abmessungen besitzt und das. aus dem Sauerstoffträger und dem Brennstoff bestehende Gemisch aus diesem Grunde weniger homogen ist als bei solchen Brennern, deren Mischkammer ein grösseres Volumen aufweist,, welches sich dabei im allgemei- " nen über die gesamte Länge des Strahlrohres erstreckt.

Bei solchen Brennern, deren Mischkammern nur ein kleines Volumen besitzen und in der Nähe der Ausgangsdüsen des Brennerkopfes angeordnet sind, enthalten bestimmte Bereiche des gasförmigen Gemisches grössere Konzentrationen an Brennstoff, beispielsweise Acetylen, als anderen Bereiche, so dass hier die !Temperatur über eine spontane Zündung weniger hoch liegt als bei einem homogenen Gasgemisch. Aus diesem Grunde , kommt es häufig zu einer Selbstzündung des gasförmigen Gemisches im Brennerkopf. Daher 1st man gezwungen, den Brenner häufig abkühlen zu lassen, was zu einem nicht unerheblichen Leistungsverlust des Brenners führt und auch insofern Schwierigkeiten mit sich bringt, als damit der Heizeffekt nicht mehr so genau lokalisiert und eingestellt werden kann.

Es ist bekannt, den Kopf von lichtbogenbrennern" zu kühlen, um auf diese Weise diejenige Düsenöffnung, durch weiche die

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Elektrode hindurchgeht, so lange wie möglich zu schützen. Im. Falle von Gasbrennern war es jedoch bisher unmöglich·, für eine wirksame Kühlung des Brennerkopfes zu sorgen, ohne damit den Raumbedarf desselben ganz erheblich zu vergrössern.

Mit der Erfindung wird nunmehr für all die vorstehend geschilderten Nachteile Abhilfe geschaffen und ein Brenner geschaffen, welcher ohne Flammenstösse und kontinuierlich mit einer Heizkapazität arbeitet, welche ganz deutlich höher liegt als dies bei den bekannten Brennern der Pail ist.

Der erfindungsgemäss ausgebildete Hochleistungsbrenner ist ' dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mischkammer und der Mehrlochdüse eine Kühlkammer angeordnet und jede der Öffnungen dieser Düse mit der Mischkammer durch ein dichtend durch die Kühlkammer hindurchgeführtes Rohr verbunden ist, dass die Einspritzvorrichtung ein Venturi-Rohr aufweist, dessen eines Ende mit dem ausseren Sauerstoffrohr verbunden ist, während sein anderes Ende in die Mischkammer mündet, und dass zur Einspritzvorrichtung eine Einspritzdüse gehört, die in Form eines kegelstumpfförmigen Topfes ausgebildet ist, dessen kleinere Basis geschlossen ist und der koaxial im Venturi-Rohr angeordnet und mit dem mittleren Brennstoffzüführungsrohr verbunden sowie im Bereich des Halses des Venturi-Rohres mit radialen Kanälen versehen ist. *

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Mit' der Erfindung wird somit nicht nur eine zuverlässige Kühlung des Metalls der Düse sondern auch der in den Rohren strö-. menden Giasmischung erreicht, wodurch die Gefahr einer Selbstzündung noch weiter vermindert wird, die.bereits dadurch weitgehend herabgesetzt wurde, dass das Gemisch nach dem Durchströmen der Einspritzvorrichtung und der Mischkammer eine verhältnismässig hohe Homogenität besitzt.

Weitere Vorteile und Merkmale.der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung eines den Erfindungsgedanken nicht einzuschränkenden Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung hervor, die einen Axialschnitt durch einen erfindungsgemäss ausgebildeten Brennerkopf wiedergibt.

Am rückwärtigen Ende .eines Kopfblockes 1 sind die zwei'zueinander konzentrischen Rohre 2 und 3 der Strahlvorrichtung befestigt, wobei durch das mittlere Rohr 2 die Zuführung des beispielsweise aus Acetylen bestehenden Brennstoffes erfolgt, | während in dem zwischen dem mittleren Rohr 2 und dem Aussenrohr 3 befindlichen ringförmigen Raum 4 der Sauerstoff zugeführt wird. ■ · . .

Am Kopfblock 1 ist eine Einspritz-Mischvorrichtung 5 vorgesehen, welche mit den Rohren 2 und 3 der Zuführungsvorrichtung in Verbindung steht. Der eigentliche Kopf 1 weist dabei eine Mischkammer 6 auf, die wiederum einerseits mit der Einspritzvorrichtung 5 und andererseits mit den Rohren 7 i

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Verbindung steht, die jeweils zu einer der Öffnungen 8 hin führen, die in einer Mehrlochdüse 9 ausgebildet sind.

Zwischen der Mischkammer 6 und der Mehrlochdüse 9 befindet sich eine Kühlkammer 10, durch welche die Rohre 7 dichtend hindurchgeführt sind. Die Kühlkammer 10 steht ihrerseits mit einer leitung 11 in Verbindung, durch welche ein Kühlmittel, beispielsweise Luft zugeführt wird, wobei dieVerbindung über einen Verteilerring 12 und verschiedene Schrägbohiungen 13 in der Umhüllung 10a der Kühlkammer 10 hergestellt wird, die in Richtung auf die Düse 9 verlaufen. Durch eine Mutter 24 wird die Umhüllung 10a fest mit der durch die Düse 9 und die Aussenwand 14a der Mischkammer 6 gebildeten Anordnung verbunden.

Die Vorderwand 14 der Mischkammer 6.greift mit einem geringen Abstand in die Kühlkammer 10 ein, so dass durch diese Wand.14 zusammen mit der Umhüllung 10a ein Ringraum 15 entsteht. Die UmmanteLung 10a der Kühlkammer 10 weist auf der Höhe des Ringraumes 15 eine bestimmte Anzahl von Abzugsöffnungen 16 auf, die im vorliegenden Pail einfach die Verbindung zur umgebenden Aussenluft herstellen, die" jedoch ohne weiteres auch in eine Ringsammeikammer münden können, die aber in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Die Rohre 7 sind in dieser Vorderwand 14 und in der Mehrlochdüse 9 dichtend gehalten und sie münden an ihrer einen Seite in die Mischkammer.

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Die Einspritz-Hischvorrichtung 5 besteht aus einem Venturi-Rohr 17 und einer Einspritzdüse, die in Form eines kegelstumpfförmigen Hohltopfes 18 mit geschlossener kleinerer Basis ausgebildet und im Inneren des Venturi-Rohres koaxial zu diesem angeordnet ist. Der kegelstumpfförmige Topf 18 ist an seinem offenen und der grösseren Basis des Kegelstumpfes entsprechenden Ende dichtend mit dem Mittelrohr 2 verbunden, während das Venturl-Rohr 17 an einem Zwischenstück 19 zwischen der Mischkam- | mer 6 und dem vorderen Ende des Aussenrohres 3 befestigt ist. Der kegelstumpf förmige Topf 18 ist an seinem im Heizbereich des Venturi-Rohres befindlichen Umfang mit verschiedenen Reihen von. radialen Kanälen 20 versehen, welche von innen nach aussen in Richtung der Mischkammer 6 schräg verlaufen.

Das Aussenrohr 3 lab an dem Bauteil 19 des Kopfblockes 1 befestigt. Die Befestigung des Innenrohres 2 erfolgt an einem Halterungsteil 21, dessen Bund 22 mit Ausnehmungen 22a versehen ist, durch welche der aus dem Ringraum 4 kommende Sauerstoff hindurchtreten kann. Die Einspritzdüse bzw. der kegelstumpf förmige Topf 18 ist mit radialen Führungsrippen 23 versehen, die parallel zur Achse an einer oder mehreren Reihen der Radialkanäle 20 entlang verlaufen und in bezug auf das Venturi-Rohr 17 gesehen strömungsaufseitig an der Innenwand des Kegelstumpfes anliegen. Sie dienen dabei nicht nur zur Zentrierung der Einspritzdüse 18 sondern sollen insbesondere eine gleichmässige Verteilung und Mischung der Strömungsmit-

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tel herbeiführen.

Am rückwärtigen Ende der Strahlvorrichtung befindet sich der! Anschluss der Zuführungsrohre 2, 5 und 11 für den Sauerstoff, das Acetylen und das Kühlgas, die an einem Verbindungsblock unter Zuhilfenahme von an sich bekannten abnehmbaren Halterungsmitteln befestigt sind, deren Erläuterung sich deshalb erübrigt.

An der strömungsaiiseitig befindlichen Seite des -Veifindungsblockes sind wie. bei allen Brennern dieser Art die Einlass-' und Steuerventile für das Acetylen, den Sauerstoff und die als Kühlmittel dienende Druckluft vorgesehen.

Hier wird die Anordnung zweckmässigerweise derart vorgesehen, dass der Zustrom des, Acetylene in Abhängigkeit vom Küblluftzustrom derart gesteuert wird, dass die Acetylenzufuhr unterfc brochen.wird, sobald in der Kühlluftzufuhr irgendwelche Störungen auftreten.

Bei Verwendung des erfindungsgemäss ausgestalteten Brenners sind weitaus höhere Durchsätze möglich, als dies bei den bisher bekannten Brennern dieser Art möglich war. So konnte beispielsweise ein Acetylendurchsatz von 20 nr/h^ bei einem Brück von 0,6 Bar erzielt werden.

In solchen Fällen, in denen als Kühlmittel eine Flüssigkeit

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oder aber ein Gas verwendet wird, das nicht einiich nach aussen in die Atmosphäre abgeleitet werden kann, müssen die AbleitungBöffnungen 16 in eine Sammelkammer münden, an die wiederum ein entsprechendes Rohr angeschlossen ist, über weiches das Kühlmittel wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden kann·

!in weiterer Urteil dei erfindütigögemasB ausgebildeten Brenners bestehtbe^ Verwendung von liuft als] kühlmittel darin, dass iür tÜ^äMg verwendete Mft nach dein Intweicaen aus der

törriöhluÄi IteS £ü§ Belüftung desjenigen läüäies herangezö«· wlrllm San»" tm. weililn tie iriliSunf vorilnomiket wifi

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Ea versteht sich_? dass in bezug .auf die vorötehend beschriebene Ausfulirüngsförm eines Brenners noch Zahlreiche Änderungen

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und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass hierdurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird. Der Grundgedanke der. Erfindung beruht darauf, dass eine Einspritzvorrichtung verwendet wird, die. ^eiohzeitig Holle einer wirksamen Mischvorrichtung Übernimmt, so dass

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d£e Abmessungen der Mischkammer ganz wesentlich vermindert werden können, die tatsächlich häuptsächlich eine Vertei

lung der öase bewirkt,und dass zwischen der Mischkammer und der Mehrlochdüse eine Kühlkammer angeordnet ist, durch wei

che lie Düsenrohre hindurchverlaufen.

ORIGINAL INSPECTED

Claims (2)

1. Patent- (Schutz-)Ansprüche

   Hochleistungsheizbrenner mit zwei voneinander getrennten und zueinander konzentrisch an einer gemeinsamen hüleenförmigen Halterung angeordneten Gas zuf ührungsr ohr en, deren vordere» Ende jeweils über eine Einspritzvorrichtung in einer mit den Brennerdüsen verbun- j denen Mischkammer münden, wobei die Einspritzvorrichtung und die Kammer im Brennerkopf angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Mischkammer (6) und der Mehrlochdüse (9) eine Kühlkammer (10) angeordnet und jede der öffnungen (8) dieser Düse mit der Mischkammer durch ein dichtend durch die Kühlkammer hindurchgefühltes Rohr (7) verbunden 1st, dass die Einspritzvorrichtung (5) ein Venturi-Rohr (17) aufweist, dessen eines Ende mit dem äusseren Sauerstoffrohr (3) verbunden ist, während sein anderes Ende in die Mischkammer mündet,und ' dass zur Einspritzvorrichtung eine Einspritzdüse (18) gehört, die in Form eines kegelstumpfförmigen Topfes ausgebildet 1st, dessen kleinere Basis geschlossen ist und der koaxial im Venturi-Rohr angeordnet und mit dem zentralen Brennstoffzuführungsrohr (2) verbunden sowie im Bereich des Halses des Venturi-Robres mit radialen Ka-

   nälen (20) versehen 1st.
2. 2. Heizbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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   dass In dem zwischen dem Venturi-Eohr (17) und der
   Einspritzdüse (18) befindlichen Ringraum der Einspritzvorrichtung zur Achse parallel verlaufende radiale Rippen (23) vorgesehen sind, zwischen denen sich eine oder mehrere Reihen der In dem kegelstumpf förmlgen Topf der
   Einspritzdüse (18) ausgebildeten radialen Kanäle.. befinden.

   3· Heizbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
   ' dass die radialen Kanäle (20) der Einspritzdüse (18)
   schräg nach aussen in Richtung der Mischkammer (6) verlaufen. .

   ■j ■

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