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Brenner sum Erhitzen eines gasförmigen Mediums mit einem geringen
Sauerstoffgehalt Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner, der in einem sich bewegenden
Strom aus einem gasförmigen Medium mit niedrigem Sauerstoffgeha1t, belepielsweiae
einem Strom aus umlaufender Luft, verwendet werden kann und zur Erhitzung des Stroms
dient, wobei der Brenner hauptsächlich den Sauerstoff in dem Strom zur Aufrechterhaltung
der Verbrennung verwendet.
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Bisher durfte bei einer Verwendung von Brennern, die Sauerstoff in
einem derartigen Strom für Verbrennungszwecke verbrauchen,
der Sauerstoffgehalt
des Stroms nicht unterhalb 16 % abfallen, da sonst die Gefahr bestand, dass die
Flamme erlischt Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Brenners, der auch noch
bei niedrigen Sauerstoffgehalten arbeitet, so dass nur eine sehr kleine Menge Frischluft
von aussen zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt zugeftihrt werden muss. Der erfindungsgemäse
Brenner besitzt eine neue und verbesserte von struktion und zeichnet sich durch
einen hohen Wirkungsgrad sowie vergleichsweise niedrige Herstellungskosten aus.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Figur 1 ist eine Draufsicht auf einen Teil eines Systems, in welchem
der erfindungsgemässe Brenner enthalten ist, und zwar befindet er sich in einem
sich bewegenden Strom eines gasförmigen Mediums mit niedrigsm Sauerstoffgehalt.
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Figur 2 ist eine Vorderansicht eines vollständigen Brennerabschnitts,
der mit einem benachbarten ähnlichen bscbnitt verbunden ist.
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Figur 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3 gemäss Figur 2.
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Figur 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4--4 gemäss Figur 2, wobei
bestimmte Teile der Metallblechummantelung des Brenners entfernt sind.
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Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht des 3rennergehäuses, wobei
die Metallblechummantelung entfernt ist.
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Figur 6 ist eine Grundrissansicht einer Abschlusswand.
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Figur 7 ist eine Grundrissansicht einer Gaszuführungsabschlusswand,
während Figur 8 einen vergrösserten Abschnitt längs der Linie 8--8 gemäss Figur
3 wiedergibt.
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Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, ist ein Gasbrenner 10 in einem sich
bewegenden Strom (dessen Plieserichtung durch den Pfeil angegeben ist) aus einem
gasförmigen Medium mit niedrigem Sauerstoffgehalt angeordnet, wobei der Strom innerhalb
einer leitung 12 fliesst. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Brenner 10 fUr seinen
Betrieb den Sauerstoff verwendet, der aus dem Strom abgesogen wird, wenn dieser
den Brenner passiert. Ausserdem verwendet der Brenner eine kleine Menge von aussen
zugeführter Frischluft, wobei diese Zufuhr deshalb erfolgt, um die Stabilität der
Flamme aufrecht zu erhalten. flas gasförmige Medium wird mittels eines nichtgezeigten
Gebläses vorwärtsgetrieben. Der Brenner 10 ksnn eich entweder an der Ansaugseite
oder an der Austrittseite des Gebläses befinden.
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Der Brenner 10 umfasst einen Brennerteil 20 aus in einer Reihe stehenden
Brennerkörpern 22 in Form von Gehäusen, die miteinander verschraubt sind. Der Brenner
weist ferner eine Metallblechkonstruktion auf, die pro Brennerkörper zwei Kammern
24 (vergleiche Figur 3) zur Aufnahme von Teilen des sich bewegenden Stroms bildet,
wobei zusätzlich in diesen Kammern ein Frischluft-Zuführugssystem 26 enthalten ist,
das die oberen, unteren und rückwärtigen Seiten des Brenners umfasst.
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Wie @ den Figuren 3 und 5 hervorgeht, besteht jeder Brennerkör @ 22
aus einer Bodenwand 30, räumlich getrennt angeordneten
Seitenwänden
32 und einer geteilten Obenwand 34 mit geneigten Wandteilen. Das Innere des Brennerkörpers
besteht aus einer länglichen Gaskammer 36. Der vordere Teil des Brennerkörpers ist,
wie der durch die Bezugs zahl 35 gekennzeichneten Stelle su entnehmen ist, unterschnitten,
wodurch ein sich in Längsrichtung erstreckender Steg 38 auagebildet ist, der einen
flachen Brennerkopf 40 trägt. Dieser Brennerkopf besitzt eine Reihe zentral in Längsrichtung
angeordneter, sich in einem geringen Abstand voneinander befindender Gas Öffnungen
42, die eine Verbindung mit der Gaskammer 36 durch den Hohlsteg 38 ermöglichen.
Die Seiten des Brennerkopfes 40 stellen Flansche dar, welche den Brennerkörper überdecken
und mit Reihen getrennt angeordneter Frischluftöffnungen 44 versehen sind, wobei
sich diese Öffnungen auf der Aussenseite der Gasöffnungen 42 befinden.
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Die Frischluftöffnungen 44 und die Gasöffnungen 42 erstrecken sich
von den unterschnittenen Stellen 35 und öffnen sich auf einer flachen Brennerfläche
46. Sie stellen ferner eine Verbindung mit einem V-förmigen Verbrennungsraum 48
dar. Dieser Raum wird durch Teile der vorstehend erwähnten Metallblechkonstruktion
gebildet.
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Die Brennerkörper 22 sind miteinander duroh integrale Befestigungsflansche
50 an den entgegengesetzten Enden einen jeden Brennerkörpers 22 verbunden, wobei
die Flansche Schraubenlöcher 52 aufweisen, welche die Schrauben 54 aufnehmen.
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Die Kammern 24 an den sich gegenüberliegenden Seiten eines Jeden Brennerkörpers
werden durch zwei die Flamme begrensenden Wände 56 gebildet. Diese Wände erstrecken
sich in Aufwärtsrichtung nach aussen und besitzen einen Neigungswinkel von ungefähr
26°. Gegebenenfalls können jedoch auoh die Wände 56 parallel verlaufen. Die unteren
Teile der
Wände 56 sind an den Seiten des Brennerkopfes 40 mittels
Schrauben 58 befestigt. Die oberen Teile der Wände 56 sind nach aussen umgebogen
und stellen die Obenwände 60 der Kammern 24 dar. Die äusseren Randteile dieser Oberwände
sind an den oberen Randteilen der äusseren rechtwinkligen Seitenwände 64 der Kammern
24 befestigt. Die unteren Teile oder die Bandteile der Seitenwände 64 verlaufen
nach innen und bilden die Bodenwände 66, wobei die inneren Randteile der Bodenwände
66 in die rechtwinkligen vertikalen Wände 68 übergehen, die die äusseren Seitenwände
des Frischluft-Zuführungssystems 26 darstellen. Die unteren Randteile der vertikalen
Wände 68 sind mit einer horizontalen Wand 70 verbunden, die eine Trägerplatte darstellt,
mit deren Hilfe die ganze Anordnung an dem Brennerkörper befestigt ist. Dabei dienen
die Befestigungsschrauben 71 dazu, diese Platte an der Bodenwand 30 des Brennerkörpers
su befestigen. Eine rechtwinklige gehäuseähnliche Struktur mit Seitenwänden 72 und
einer Bodenwand 74 befindet sich unterhalb der 3odenwand 30 des Brennerkörpers 20.
Die 3odenwand 74 stellt die Bodenwand für das den Brenner umgebende Frischluft-Zuführungesystem
26 dar und ist mit einer Frischluft-Eingangs-Öffnung 76 versehen. Zwei längliche
Metallblechbänder 78 erstrecken eich zwischen den die Plamme begrenzenden Wkden
56 und den oberen Teilen der vertikalen Wände 68 und trennen auf diese Weise das
Frischluft-Zuführungssystem von den Kammern 24.
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Die vertikalen Wände 68 sind in einem Abstand von den Seitenwänden
32 angebracht, so dass die Seitenteile der horizontalen Wand 70 die Bodenseitenkanten
des Brennerkörpers überragen, wie aus den Figuren 3 und 8 hervorgeht. Diese herausragenden
Seitenteile der horizontalen Wand 70 sind mit relativ grossen schlitzähnlichen Öffnungen
80 versehen,
so dass frische Luft aus dem Frischluft-Zuführungssystem
26 in Aufwärtsrichtung rund um die Seiten des Brennerkörpers und in den oberen Teil
des Systems 26 strömt Die schlitzähnlichen Öffnungen 80 bieten dem Luftstrom nur
einen geringen Widerstand, so dass folglich das Innere des Frischluft-Zuführungssystems
26 ala aus drei Hauptteilen bestehend angesehen werden kann, und zwar einem unteren
Teil 26a unterhalb des Brennerkörpers 22, einem mittleren geteilten Teil 26b an
den gegenüberliegenden Seiten des Brennerkörpers und einem geteilten oberen Teil
26c unmittelbar oberhalb der Obenwand 94, Das Frischluft-Zuführungssystem 26 steht
mit dem Verbrennungaraum 48 durch eine in Längsrichtung angebrachte Reihe von Frischluft-Auslassöffnungen
82 an den unteren Stellen der geneigten, die Flamme begrensenden Wände 56 in Verbindung.
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Derartige Öffnungen befinden sich in einem geringen Abstand unterhalb
der Bänder 78, während die Innenräume der Xammern 24 mit dem Verbrennungsraum 48
durch vertikal in einer Längsreihe angeordnete Auslassöffnungen 84 in Verbindung
stehen, die oberhalb der Höhe der Bänder 78 angeordnet sind.
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Eine einzige Längsreihe von Einlassöffnungen 86 wird in jeder der
Bodenwände 66 gebildet. Da sich diese Bodenwind quer zu dem sich bewegenden Strom
erstrecken, werden Teile des gasförmigen Mediums, das den Strom darstellt, zu allen
Zeitpunkten in die Kammern 24 geleitet. Weitere Aualassöffnungen 8ß sind in den
Obenwänden 60 zur Entfernung von Teilen der Luft in den Strom an einer Stelle vorgesehen,
die sich gerade oberhalb des Eingangs des Verbrennungsraumes 48 befindet.
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Ferner sind Einrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe die verschiedenen
Metallblechteile aneinander an ihren Enden befestigt werden können, so dass die
fluchtenden Kammern 24
sowie die ebenfalls fluchtenden Frischluft-Zuführungssysteme
26 kontinuierlich ineinander übergehen. Längs der Endrandteile bestimmter Metallbleche
befinden sich daher Befestigungsflansche 90. Unter Verwendung von Befestigungsschrauben-
und Nutenanordnungen 92 werden aneinander anliegende oder benachbarte Schraubflansche
miteinander aneinander anliegend befestigt. Die normalerweise offenen Enden der
Kammern 24 sowie die Frischluft-Zuführungssysteme sind durch Metallblechplatten
93, die mit den verschiedenen Wänden 60, 64, 66, 68 und 74 verbunden sind, verschlossen.
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Seitliche Befestigungsflansche 94 befinden sich längs der Längskanten
bestimmter Metallblechwände und sind mit den Längsrandstelle benachbarter Metallblechwände
verschraubt, falls rechtwinklige Ecken vorgesehen sind.
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Die Gaskammer 36 w fl unter Druck mit Brenngas an einem offenen Ende
dieser Kammer versorgt, während das andere Ende der zusammengesetzten Kammer durch
eine Verschlusswand 100 (vergleiche Figur 6) verschlossen ist. Die Verschlusswand
100 besitzt einen Umriss, welcher dem Gesamtquerschnitt des Brennerkörpers 22 an
dessen mit dem Flansch versehenen Teil entspricht. Diese Wand ist mit Schraubenlöchern
102 versehen, die mit in ähnlicher Weise angeordneten Schraubenlöchern 52 in den
benachbarten Schraubenflanschen 50 übereinstimmen.
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Das andere Ende der Gaskammer 36 ist mit einer Verschlusswand 110
(vergleiche Figur 7) versehen. Diese Wand ähnelt der Verschlusswand 100, mit der
Ausnahme, dass sie an ihrem zentralen Teil eine mit einem Gewinde versehene runde
Öffnung 111 aufweist, die das Abführungsende eines Rohrab-8oY ttes 112 aufnimmt,
welches einen Teil einer Brenngas-Zuführungsleitung 114 bildet. Ein steuerventil
118 in der Leitung 114 unterbindet und regelt der Brenngasfluss.
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Frische Luft, die eine normale Sauerstoffmenge enthält, wird unter
Druck in das Innere des Frischluft-Zufuhrsystems 26 eingeführt und insbesondere
dem ein 26a unterhalb des Brennerkörpers 22 mittels einer getrennten Luftleitung
120 sugeleitet, die mit der Abführungsseite eines mit einem Notor angetriebenen
Gebläses 122 außerhalb der Leitung 12 verbunden ist. Eine Jalousieartige Dämpfungseinrichtung
123 befindet sich in der Leitung 120 in der Nähe der Abftihrungsseite des Gebläses
122. Das Abführungsende der Leitung 120 steht in Verbindung mit der Frischluft-Einlassöffnung
76 in der Wand 74 des Frischluftsystems 26. Es ist eine Einrichtung vorgesehen,
um eine kleine Menge Buft.unter Druck aus der Leitung 120 in die Gasleitung 114
einsuleiten und sie mit dem Brenngas zu vermischen, da in die Gaskammer 36 eintritt,
Auf diese Weise wird die Verbrennung auoh bei einem stark gedrosselten Betrieb aufrechterhalten.
Eine derartige Einrichtung besteht aus einer Abzweigluftleitung 124, die sich zwischen
der Leitung 120 und der Gaszuführungsleitung 114 erstreckt. Ein Regulierventil 126
in der Abzweigleitung 124 dient dazu, automatisch die Leitung zu schlies- -sen,
wenn der Druck des Brenngases auf einen Druck steigt, der oberhalb des Luftdruckes
liegt. Bei kleiner Flamme liegt der Druck des Brenngases in der Gaszuführungsleitung
114 unterhalb des Druckes der frischen Luft in der Luftleitung 120. DeN Regulierventil
126 ermöglicht ee, dass eine kleine Menge Luft aus der Leitung 120 in die GaszufUhrungsleitung
114 strömt, so dass die Plammenlinie längs der Reihe der Brennergasöffnungen 42
kontinuierlich ist. Wird die Gaszufuhr gesteigert, dann schliesst sich das Regulierventil
126 automatisch, so dass diese Zufuhr von Gebläseluft unterbrochen wird.
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Während des Betriebs des Brenners 10 unter extrem gedros.elten Bedingungen,
wenn nur eine kleine Menge Brenngas unter
Druck durch das Steuerventil
118 zugeführt wird, werden die Flammen, die aus den Gasbrenneöffnungen 42 austreten,
durch den Sauerstoffgehalt der Frischluft unter Druck aufrechterhalten, die aus
den Frischluftöffnungen 44 in den flanschen des Brennerkopfes 40 austritt. Ausserdem
erfolgt die Aufrechterhaltung der Plammen durch die unter Druck zugeführte Frischluft,
die durch das System innerhalb des Teils 26o dem Verbrennungsraum 48 an dessen extremer
Unterseite sowie in der Nähe der Gasöffnungen 42 zugeleitet wird. Ein weiterer die
Verbrennung aufrechterhaltender Sauerstoff kann in der Weise zugeführt werden, dass
Frischluft aus der Leitung 120 in den Leitungsabschnitt 112 eingespeist wird und
die liuft mit dem Brenngas unter Druck in dem Inneren des Brenner körpers vermischt
wird. Die Flamme wird auf diese Weise hauptsächlich auf den mit Öffnungen versehenen
Teil des Brennerkörpers an der Unterseite des Verbrennungsraumes 48 begrenzt. Dort
kann eine dünne Flammenlinie beobachtet werden. Werden grosse Flammen eingestellt
oder erhöhte Gasmengen durchgesetzt, dann liefern die Frischluft-Auslassöffnungen
82 genügend Luft in der Nähe der Unterseite des Verbrennungsraums, um die Verbrennung
zu stabilisieren.
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Erhöht man allmählich die Menge an Brenngas, das durch die Brenngas-Zuführungsleitung
114 zugeftihrt wird', dann wandert die Flamme in dem Verbrennungsraum 48 vorwärts
und trifft auf die unter Druck stehende frische Luft, die aus den Frischluft-Auslassöffnungen
82 austritt Diese Frischluft erzeugt eine beträohtliche Turbulenz im Inneren des
Verbrennungsraumes sowie. in dessen mittleren Bereich, so dass die Flamme fest eingestellt
wird, und zwar unbeachtlich des Sauerstoffgehaltes des sich bewegenden gasförmigen
Mediums, in welchem der Brenner 10 angeordnet ist.
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Wird der Brenner mit noch höheren Durchsätzen gefahren, wobei
also
eine relativ grosse Brenngasmenge unter Druck der Gaskammer 36 in dem Brennerkörper
22 zugeführt wird, dann ist es nicht notwendig, dass eine entsprechende Frischluftmenge
unter Druck dem Verbrennungsraum 48 durch die Frischluft-Auslassöffnungen 82 zugeführt
wird, da immer noch ftir Verbrennungszwecke eine Sauerstoffmenge zur Verfugung steht,
die aus dem gasförmigen Medium erhalten wird, das in die Ranmzern 24 durch die Einlassöffnungen
86 in deren rückwärtigen Wänden 86 eingedrückt wird, so dass das Innere dieser Kammern
unter mässigem Druck gehalten wird und Teile des gasförmigen Mediums in den Verbrennungeraum
48 durch die Auslassöffnungen 84 gedrückt werden. Wird daher die konstant unter
Druck zugeführte Frischluft, welche den Verbrennungsraum 48 durch die Auslassöffnungen
82 in der vorstehend beschriebenen Weise betritt, vollständig bei dem Verbrennungsverfahren
in dem mittleren Bereich des Raumes verbraucht, dann wird sich überschüssiges Brenngas,
das in diesem Gebiet eine Verbrennung verhindern kann und in Vorwärtsrichtung zu
dem äusseren oder dem voranliegenden Gebiet des Raumes strömt, mit dem Sauerstoff,
der unter Druck steht, in dem gasförmigen Medium, der aus den Auslasöffnungen 84
austritt, vereinigen, so dass immer eine sur Aufrechterhaltung einer guten Verbrennung
ausreichende Sauerstoffmenge vorliegt. Für den Fall, dass etwa vorhandes nicht-verbranntes
brenngas aus dem Verbrennungsraum 48 entweicht, vereinigt sich das unter Druck stehende
gasförmige Medium, das in- Vorwärtsrichtung aus den Auslässöffnungen 88 in den Yorderwänden
60 der Kammern 24 austritt, mit diesem nicht-verbrannten Brenngas, so dass eine
vollständige Verbrennung desselben ausserhalb des Verbrennungsraum oder in einem
weit vorne liegenden Gebiet desselben, d.h. an einer Abstromstelle desselben, ge-.
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währleistet ist.
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Da die Wände 66 der Kammern 24 sich unter rechten Winkeln zu dem Strom
in der Leitung 12 erstrecken und sich, ohne eine
Behinderung auszuüben,
in dem Strom befinden, steigt der Druck des gasförmigen Mediums in den Kammern 24
mit steigender Geschwindigkeit des Stroms an, so dass damit auch die Sauerstoffmenge,
welche dem äusseren Bereich durch die Auslassöffnungen 84 des Terbreanungeraums
48 für Verbrennungszwecke sugeftihrt wird, grösser ist.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, dass der erfindungegemässe
Gasbrenner sich dazu eignet, einen sich bewegenden Strom aus einem gasförmigen Medium
mit geringem Sauerstoffgehalt, wie er dann auftritt, wenn ein starker Umlauf erfolgt,
su erhitzen. Beim Arbeiten mit kleiner Flamme arbeitet der Brenner hauptsächlich
mittels unter Druck stehen der frischer Luft, die dem unteren Teil oder dem Inneren
des Verbrennungsraums zugeführt wird, wobei die Dämpfungseinrichtung 123 in der
Weise einreguliert wird, dass eine entsprechende, unter Druck stehende Luftmenge
dem Verbrennungsraum durch die Frischluftöffnungen 44 und die Frischluft-Auslassöffnungen
82 zugeführt wird, um eine Verbrennung des ganzen unter Druck stehenden Brenngases,
das aus den Gasöffnungen 42 austritt, zu unterstützen.