DE1940717C - Schurzbrenner für unter einem Druck von etwa 15 - 25 cm Wassersäule stehenden Erdgas - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schurzbrenner für unter einem Druck von etwa 15 bis 25 cm Wassersaule stehenden Erdgas. Es ist bereits ein Schurzbrenner bekannt, der ebenfalls für Erdgas geeignet ist, bei dem eine mittige Hauptüffnung und diese umgebende öffnungen für Hilfsfiammen vorgesehen sind. Bei einem derartigen Gasbrenner wird ein kräftiger, ausgeprägter Flammenstrahl gebildet, so daß seine Strahlung und die dabei sich entwickelnden Heizgase auf dem kürzesten Weg, etwa senkrecht zu dem beheizten Objekt gelangen. Die Hauptflamme streicht hierbei jedoch nicht dicht am Schurz entlang, und die einzige Hauptflamme wird hierbei auch nicht durch weitere Hauptflammen stabilisiert. Die Hilfsflammen sollen nach einem Abheben der Hauptnamme den austretenden Gasstrom erneut entzünden, jedoch ist weder zwischen Hauptflamme und Hilfsflammen oder zwischen den Hilfsflammen eine Verschmelzungszone vorhanden, da die einzelnen Flammenöffnungen einen zu großen Abstand zueinander aufweisen. Der Schurz bei diesem bekannten Brenner dient lediglich dazu, den Bereich der Hüfsflammen gegen die seitliche Luftströmung zu schützen, so daß der Schurz hierbei nur eine einzige Aufgabe erfüllt (deutsche Gebrauchsmusterschrift 1 909(110).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestellt darin, einen Schurzbrenner der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der >■ dem genannten Druckbereich stabil brennen Je Flammen aufweist, und zwar bei möglichst gleichzeitiger vollständiger Verbrennung des zugefiihrten Gases.

Diese Aufgabe soll nach der Erfindung dadurch gelöst werden, daß man eine Gasdüse mit einem Schurz kombiniert, wobei die Gasdüse mit vielen GasaustrittsöfTnungcn ausgestattet ist, die im Betrieb nur in der Gegend der Gasaustrittsöffnungen verschmelzende divergierende Flammen erzeugen, und wobei der Schurz so geformt und dimensioniert ist, daß die Flammen nahe der Oberkante des Schurzes vorbcistreichen. und die Oberkante des Schurzes so verläuft, daß sie sich etwa in gleicher Höhe mit dem Divergcnzpunkt der benachbarten Flammen befindet.

Durch die Verschmelzung der Flammen im Bereich der Gasaustrittsöffnungen wird eine gegenseitige Stabilisation der Flammen erreicht. Der Schurz und dessen beso idere Formgebung schützt die Verschmelzungszone vor dem nach oben gerichteten Luftstrom. Darüber hinaus ist der Schurz so geformt und angeordnet, daß jede Flamme eng am oberen Rand des Schurzes vorbeistreicht, so daß zwischen Flamme und Schurzwand ':in geringer Spalt entsteht, in dem sich eine Luftströmung aufbauen kann, die entgegen der nach oben gerichteten Ciasgeschw'iidigkcitskomponente gerichtet ist, wodurch nicht nur die Gasströmungsgeschwindigkeil vermindert wird, sondern die Verbrennungsproduktc in diesem Spalt zurückgehalten werden und in diesem Spalt eine gewisse Zeit zirkulieren und erneut in den FWmimenbcrcich eindringen, so daß eine vollständige Verbrennung des Gases innerhalb des Flammersatzes oder Flammenringes erzielt wird.

Es kann vorgesehen sein, daß das Düsenteil, in dem die Gasaustrittsöffnungen ausgebildet sind, kugelförmig beschaffen ist. Ebenso können die GasaustriUsötf'Hingen auf einem gemeinsamen Kreis oder einer gemeinsamen Ellipse liegen. Hierbei kann z. B. der Simirz die Form eines umgekehrten Kegels aufweisen.

Ferner können zwei GasaustrittsölTnungssätze vorgesehen sein, und die Längsachsen der Gas. istritisültnungen können in jedem Satz einen unteischiedlichen gemeinsamen Schnittpunkt auf der Diiseiilängsachse aufweisen.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Schurzwände allgemein eine elliptische Form auf, wobei dann natürlich di.· Gasaustrittsöffnungen entsprechend auf einer Ellipse liegen, damit der Spalt ίο zwischen Flammen und Schurz entsteht. Es können jedoch auch die Gasaustrittsöffnungen auf einer gemeinsamen Ebene liegen, die die Düsenlängsachse enthält. Hierbei muß dann natürlich ein sich gegenüberliegendes Wandpaar des Schurzes im wesentliehen eine ebene Form aufweisen, und die Schurzwände können parallel oder leicht nach oben zu konvergierend zur Längsebene verlaufen, die die GasaustrittsöfTnungen enthält.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht auch ίο darin, daß der Schurz aus zwei im wesentlichen halbkreisförmigen ebenen Wänden besteht, wobei die Wände parallel verlaufen oder leicht hinsichtlich zur Längsebene nach oben konvergieren, wobei in dieser Längsebene die Gasaustrittsöffnungen enthalten sind. Zweckmäßig werden hierbei die Wände am Boden des Brenners durch ein Paar ebener Platten verschlossen. Schließlich können auch zwei oder mehrere Gasaustrittsöffnungsreihen vorgesehen werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispicle der Erfindung dargestellt und werden nachstehend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Düse für einen Schurzbrenner nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Schnittdarsteüung i.ajh der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung nach der Linie B-B der Fig. I,

F i g. 4 und 5 Seitenansichten, teilweise im Schnitt, eines Schurzbrenners, der mit einer Düse nach den F i g. 1 bis 3 ausgestattet ist, wobei u._ Flammenform und die sich ergebende Luftströmung veranschaulicht ist.

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Düse.

F i g. 7 eine Schnittdarstellung nach der Linie C-C der F i g. 6.

F" i p. 8 schematisch eine teilweise Schnittdarstellung eines Schurzbrenners, in dem eine Düse nach den Fig.fi und 7 eingebaut ist, mit Flammenbild und Luftströmung,

Fi p. 9 schematisch eine Draufsicht auf eine andere Düse,

Fig. 10 eine Schniltdarstdiung nach der Linie D-D der F i g. 9,

Fig. Il und 12 schematisch Seitcndarstetlungcn, teilweise im Schnitt, eines Schurzbrenners, in den die Düse nach den F i g.') und 10 eingesetzt ist, und mit Flammcnform und Luftströmung,

Fig. 13 sfliemalisch eine Draufsicht auf einen So Schurzbrenner nach den Fig. 11 und 12,

Fig. 14 schematisch eine Draufsicht auf eine vielte Brennerdüse,

Fig. 15 eine Schniltdarstellung nach der Linie E-E der F i μ. 14,

Fig. \(> und 17 schematische Seitenansichten, teilweise im Schnitt, eines Schurzbrenners, der mit einer Düse nach den Fig. 14 und 15 ausgerüstet ist, mit Flammenform und Luftströmung,

Fig. 18 schemalisch eine Draufsicht auf einen Schurzbrenner nach den Fig. 16 und 17.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Keramik- oder Metallgasdüse allgemein mit 1 bezeichnet. Sie hat einen kugelförmigen Vorsprung 2, in dem acht Gasaustrittsöffnungen 3, 4 angeordnet sind. Die GasaustriUsöffnungen 3,4 sind kreisförmig und verlaufen zur Oberfläche der Düse senkrecht. Die Gasaustrittsöffnungen 3 liegen in der Ebene A-A, die einen Winkel von 10 bis 20° mit der Ebene X-X einschließt. Die Ebene X-X schließt die Hauptachse der Gesamtflamme ein, die die Form eines geschlossenen elliptischen Ringes aufweist. Die öffnungen 4 in der Ebene B-B verlaufen in einem Winkel von 40 bis 60^r zur Ebene X-X. In Fig. 2, die einen Schnitt nach der Linie A-A zeigt, weisen die öffnungen 3 eine Neigung von 30 bis 40' zur Düsenachse auf, und in Fig. 3, die einen Schnitt nach der linie BB zeigt, weisen die öffnungen 4 eine Neigung vor. 15 bis 20 zur Achse der Düse auf.

Ein Schurzbrenner mit einer Düse nach den F i g. 1 bis 3 ist in den F i g. 4 und 5 veranschaulicht. Die Düse ist in einem Metallsockel S angeordnet, dereine ringförmige Schulter 6 zur Aufnahme eines Schurzes 7 hat. Die umfangsmäßig verlaufende Kante der Schurzwand ist so weit hochgezogen, daß sie etwas oberhalb der Divergenzpunkte 8 der von oben gesehen elliptisch angeordneten Flammen liegt. Die Gasaustrittsöffnungen sind 1 cm vom höchsten Punkt des Schurzes entfernt bei Gasaustrittsöffnungen mit einem Durchmesser von 0,025 cm bis 0,038 cm und den oben angegebenen Neigungswinkeln.

Aus den Fig. 4 und 5 ist zu ersehen, daß die L uft über den Rand oder die Lippe des Schurzes strömt und weiter zwischen die divergierenden Flammen in das Zentrum der Verschmelzungszone 9. Die Luftströmung ist durch die Pfeile angedeutet. Die Wand des Schurzes 7 schließt mit der Düsenlängsachse einen Winkel ein, so daß jede Flamme nahe der Oberkante des Schurzes entlangstreicht. Eine Gestimmte Menge der Luft strömt über den Rand des Schurzes und dann längs der Innenseite der Schurzwand nach unten, bevor sie von dem elliptischen Flammenring erfaßt wird, wobei durch den Zwischenraum zwischen den Flammen und dem Rand der Grad der Luftströmung gesteuert wird. Die durch Versuche leicht zu ermittelnden Abmessungen des keilförmigen Zwischenraumes 10 sind von Bfdeutung, da gerade in dieser Zone eine Zirkulation der noch nicht vollständig verbrannten Produkte stattfindet und das Volumen letzterer Verbrennungsprodukt auf das Volumen des Zwischenraumes aus Gründen der Flammenstabilisation abgestimmt sein muß.

In den Fig. 6 bis 8 ist eine Düse für eine von oben gesehen kreisförmige Flamme veranschaulicht. Vier Gasaustritlsüffnungen 11 mit einem Durchmesser von 0,03 cm sind in dem Kugelabschnitt 12 einer Düse iZ angeordnet. Der Abschnitt 12 weist einen äußeren Radius von 0,26 cm auf, und der Winkel zwischen der Längsachse benachbarter öffnungen beträgt 24". Der Winkel zwischen der Längsachse jeder öffnung und der Längsachse der Düse beträgt 17°. Fig. 8 zeigt die Düse 13 auf einem Metallsockel 14, der einen ringförmigen Vorsprung 15 aufweist, um den Schurz 16 aufzunehmen. Letzterer hat die Form eines umgekehrten Kcgel-Mnmnfes mit einem Innendurchmesser von 0,76 cm um die Dv.se herum und ganz oben mil einun inneren Durchmesser von 1,4 cm. Die oberste Kante des Schurzes befindet sich 1 cm oberhalb ti ι höchsten Erhebung der Düse, Düsen mit bis zu zwölf Ga«.-austrittsöffnungen können verwendet werden, mn eine kreisförmige Flamme zu erzeugen. Im allgemeinen ist es wünschenswert, den Winkel zwischen den Längsachsen benachbarter GasaustrillsölTnungen zwischen 20 und 30° zu wählen. Um dieser Bedin-

IQ gung zu genügen, muß der Winkel zwischen der Längsachse jeder Gasaustrittsöffnung und der Langsachse der Düse in dem Bereich von 10 bis 45 liegen. In Fig. 8 ist die Luftströmung durch Pfeile angezeigt und die Flammenbildung eingezeichnet. Der

J5 Rand des Schurzes befindet sich leicht oberhalb der Divergenzpunkte 17 der benachbarten Flammen. Ferner ist die Umkehrlu'.strömung zwischen den Flammen und dem Schurz eingezeichnet.

In den Fig. 9 und 10 ist eine Düse 18 dargestellt,

ao die eine dünne schmale Flamme erzeugt. Diese Düse hat fünf Gasaustrittsöffnungen 19, wobei die drei inneren öffnungen einen Durchmesser von 0.03 cm haben und di2 zwei äußeren öffnungen einen Durchmesser von 0,024 cm aufweisen, und in einer Reihe in einer das Kugelzentrum einschließenden Ebene eines Kugelabschnittes 20 angeordnet sind. Der äußere Radius des Kugelabschnitts 20 beträgt 0.2ScH₁. und die Längsachsen benachbarter Gasaustriusöffnungen schließen einen Winkel von 17 ein. In den Fig. 11 bis 13 ist die Düse 18 auf einem Metallsockel 21 angeordnet, der einen ringförmigen Vorsprung 22 als Stütze für den Schurz 23 aufweist. Da in diesem Fall keine seitliche Divergenz der Flammen auftritt, verlaufen die Seitenabschnitte der Schurzwände parallel. Sie können auch leicht konvergieren, um die Verbrennungsprodukte nahe an der Flammenbasis zu halten. Die maximale Weite der Mundöffnung des Schurzes beträgt 0,79 cm und die Länge 2,7 cm, und die Spitze der Düse befindet sich 1,5 cm unterhalb des höchsten Punktes des Schurzes. In dem keilförmigen Spalt 25 zirkulieren die Verbrennungsrückstände, und die Divergenzpunkte 24 stellen sich etwas unter der oberen Schurzkante ein.

Zum Beispiel bei einem Kochherd muß eine Düse eine gleichmäßige Wärme über eine weite Flüche erzeugen. Hierfür ist eine Düse erforderlich, die eine breite Flamme liefert, wie sie in den Fig. 14 und 15 abgebildet ist. Die Düse 26 hat eine gerade Reihe von elf Gasaustrittsöffnungen 27 mit einem Durchmesser von 0,03 cm in einem kugelförmigen Vorsprung 28, der einen äußeren Radius von 0.25 un aufweist. Die Längsachsen benachbarter Gasaustrittsöffnungen schließen jeweils einen Winkel von IH ein. Ein Schurzbrenner mit einer Düse 26 ist in den Fig. 16 bis 18 dargestellt. Die Düse ist auf einem Metallsockel 29 angeordnet, der eine Ringschulter 30 aufweist, um den Schurz 31 aufzunehmen. Der Schurz besteht aus zwei im wesentlichen halbkreisförmigen parallelen Wänden 32 mit einem Radius von 1,7 cm und mit einem Abstand zwischen 0,6 und 0,79 cm. Dieser Abstand hängt von den Durchmessern der Gasaustrittsöffnungen ab, die nahezu 0,03 cm betragen. Die Wände können parallel verlaufen, wie dies gezeigt ist, oder sie können leicht konvergieren und sind am Boden durch ein Paar ebener Platten 33 verschlossen, die von der Düse in einem Winkel vor etwa 10" unter der Horizontalen sich erstrecken. Ir

Jig. Id und 17 sind die Flammciibildung und die Luftströmung mit !'feilen angedeutet. Die Oberkanten der Wände 32 sind so bemessen, daß sie leicht oberhalb der Divergenzpunkte 34 benachbarter Flammen verlaufen. Sie können auch mit der Oberkante der Wände 32 fluchten. Auch hier tritt die Umkehrluftströmung auf, und die Verbrennungsprodukte werden in dem keilförmigen Spalt 35 umgewälzt, der sich zwischen der Flamme und den Schurzwänden ausbildet. Dort, wo eine noch höhere Wärmekonzen-(ration erforderlich ist, kann eine abgewandelte Düse mit der gleichen allgemeinen Form wie die Düse 26 verwendet werden, und zwar mit zwei GasaustrittsölTnungsreihen. Die angegebenen Abmaße gelten für Methangas bei einem Betriebsdruck zwischen 15 und 25 cm Wassersäule. Es gibt verschiedene Arten von Lrdgas, die Methan enthalten und verschiedene Heizwerte aufweisen, und es gibt verschiedene Stadtgase, die in Notfällen verwendet werden können. Die Abmessungen können je nach der Gasart in einem _ao Toleran/bereich von ± 25" 0 abgeändert werden.

Die beschriebenen Düsen können auch mit entsprechend groß bemessenen GasaustrittsöfTnungen in Bunsenbrennern eingebaut werden.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schurzbrenner für unter einem Druck von etwa 15 bis 25 cm Wassersäule stehenden Erdgas, gekennzeichnet durch die Kombination aus einer Gasdüse mit vielen GasaustrittsöfTnungen (3, 4, 11, 19, 27), die im Betrieb nur in der Gegend der GasaustrittsöfTnungen verschmelzende divergierende Flammen erzeugen, und einem Schurz (7, 16, 23, 32), der so geformt und dimensioniert ist, daß die Flammen nahe an der Oberkante des Schurzes vorbeistreichen, wobei die Oberkante des Schurzes (7,16, 23, 32) so verläuft, daß sie sich etwa in gleicher Höhe mit dem Divergenzpunkt (8,17, 24, 34) der benachbarten Flammen befindet

2. Schurzbrenner nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß das Düsenteil, in dem die GasaustrittsöfTnungen ausgebildet sind, kugelförmig beschaffen ist.

3. Schurzbrenner nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsölfnungen(Il) auf einem gemeinsamen Kreis oder einer gemeinsamen Ellipse liegen.

4. Schurzbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schurz die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes (16) aufweist.

5. Schurzbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei GasaustrittsöfTnungssätze vorgesehen sind und die Längsachsen der GasaustrittsöfTnungen in jedem Satz einen unterschiedlichen gemeinsamen Schnittpunkt auf der Düscnlängsachse aufweisen.

6. Schurzbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schurzwände (7) allgemein eine elliptische Form aufweisen.

7. Schurzbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die GasaustrittsöfTnungen (19. 27) in einer gemeinsamen Ebene liegen, die die Düsenlängsachse enthält.

8. Schurzbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich gegenüberliegendes Wandpaar des Schurzes (23) im wesentlichen eine ebene Form aufweist und die Wände parallel oder leicht nach oben zu konvergierend zur Längsebene verlaufen, die die GasaustrittsöfTnungen enthält.

9. Schurzbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schurz aus zwei im wesentlichen halbkreisförmigen ebenen Wänden (32) besteht, wobei die Wände parallel verlaufen oder leicht hinsichtlich zur Längsebene nach oben konvergieren, die die GasaustrittsöfTnungen enthält.

10. Schurzbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände am Boden durch ein Paar ebener Platten (33) verschlossen sind.

11. Schurzbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere GasaustrittsöfTnungsreihen vorgesehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen