DE1964178A1

DE1964178A1 - Gasbrenner

Info

Publication number: DE1964178A1
Application number: DE19691964178
Authority: DE
Inventors: Roger Vignes
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1968-12-24
Filing date: 1969-12-22
Publication date: 1970-07-09
Also published as: FR1598671A; BE742270A; NL6919452A

Description

Gasbrenner Die vorliegende Erfindung hat im wesentlichen zum Gegenstand einen Gasbrenner mit einer Zufuhrleitung für das brennbare Gas und die Luft, welche in einen Eörper mUndet, in welchem Schlitze oder Durchgänge für die aus Gas und Primärluft bestehende brennbare Mischung, für deren Verbrennung bei BerUhrung mit Sekundärluft am Ausgang dieser Durchgänge und für das Anhaften der Flamme am Körper, angeordnet sind.
Man weiss, dass damit ein Brenner richtig arbeitet, kein Flammenrückschlag im Inneren des Brenners ("im Inneren" brennende Flamme) vorkommen darf und die Flamme beständig sein muss, d.h. ohne Gefahr ausgeblasen bzw. ausgelöscht wird.
Um den Flammenrücksehlag zu vermeiden, richtet man sich üblicherweise so ein, dass die Durchflussgeschwindigkeit des Gemisches aus Brenngas und Primärluft am Ausgang des Brenners höher ist als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flammenfront bei Betriebsverhältnissen. Unter Berticksichtigung der veränderlichen Betriebszustände bzw. -verhältnisse bereitet dies Schwierigkeiten, wegen den zahlreichen eingeleiteten veränderlichen Parametern, Bei der Herstellung der Brenner berücksichtigt man alle diese Betrachtungen. Dieses führt zur Herstellung von Brennern sehr verschiedentlicher Bauweise je nach deren Gebrauchsverhältnissen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Brenner der sogenannten "Strahlkerzen bzw. Strahlkörper" und "Strahlungsschild"-Banweiæe Diese Brenner werden insbesondere in Oefen, Kesselheizkörpern usw. verwendet.
Derartige Strahlkörper bzw. -kerzen und Strahlungsschilder bestehen gewöhnlich aus einem feuerfesten Werkstoff, in dem Durchbrechungen angeordnet sind, wobei das Gemisch von Brenngas und Primärluft von einer Seite der Durchbrechungen, z.B. in der Mitte eines Strahlkörpers oder von einer Seite eines Strahlungsschildes ankonmit und mit der Sekundärluft auf der anderen Seite der DurchgSnge, d.h. ausserhalb des Strahlkörpers oder auf der anderen Seite des Strahlungsschildes verbrennt. Die an dieser Bauweise anhaftenden Nachteile sind zahlreich. Insbesondere reisst der verwendete feuerfeste Werkstoff häufig, da er nicht die Wärmedehnungen, denen er unterworfen ist, ertragen kann. Es ist aber auch nicht mbglich, die Erzeugnisse wesentlich zu standardisieren. Ausserdem sind die Kerzen und Schilder einer Verstopfung durch die aus einer schlechten Verbrennung sich ergebenden Erzeugnisse ausgesetzt, welche sich in den Durchgängen fUr die Verteilung des Breungemisches absetzen.
Die Erfindung bezweckt die Herstellung von fortschrittlichen Brennern der sogenannten Strahlkerzen- und Strahlungskörperbauweise, deren Herstellung vereinfacht und wirtschaftlich, und deren Verwendung sicher sein soll, und welche kräftig ausgebildet sein sollen, um die eingangs genannten Schwierigkeit orm@ einen Strahlkörper bzw.
Strahlungsfläch dend gemäss der Erfindung der @cke zu err @ @@ vern durch hekennzeichnet, dass anten Schlit e der @@@ einer Eintrittsquerschnitt der Seiner ist der @@squerschnitt, aufweisen, wob diese Durchgängszweckmä @e aus einem Metall und der der zweckmässig se @ feuerfesten Wer@ @estel des rien das @@@@ @nge ei spiralferr ewun t gebildet @ @@@ @rd de Körper des Bre@ nach @ümmten Verl@@@ angeordnet ist und so dass d@ tritt barer G@rise@ @ Gas und Primärluft auf des @m me@ Zusammenge@@äng @@@ denen Drahtes erfolgt, @ @er Austritt diese Gemisches durch diese Durchgänge auf @m meisten auseinandergespreist Seite des gewundenen Drah erfolgt. Auf diese Weise, wenn n einfa darauf @cht@t, de @tardmetall des gewordenen Drahts und de den @@ er es Fr@@@@@ @@ldenden feuerfesten Werkstoff richtig zu währen und @ @r Voraussetzung, dass der Krümmungsradius des gekrommten Ve@ @ tlich gross ist, erzielt m@r automatisch für einen s@ @@ @@is, eine grosse Reihe von Eintrittsöffnungen @@@t@ unge@ ren@ Gemisch mit einer gleich @a@smess@@@ der Ei trittsöffnungen, so dass der Klammenrückschlag zum Brenner un möglich wird, während das Anhaften der Flammen am Ausgang der Durchgänge an dem gewundener Draht in sehr wirksamer Weise geschieht. Ein derartiger Brenner ist zugleich wenig Verstopfungen ausgesetzt, da der gewundene Draht das Unverbrannte schlecht aufhält; es wird jedoch gegebenenfalls leicht sein, diesen Draht zu säubern oder sogar ihn auszuwechseln oder zu ersetzen und den Brenner wieder betriebsfähig zu machen, wenn er schlecht arbeiten, z.b. sich verstopfen sollte.
Anderseits, was die Wärmedehnungen des Brenners anbetrifft, könnten diese leicht durch den Metallteil aufgenommen werden, wodurch die freie Ausdehnung des feuerfesten Körpers ermöglicht wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel besitzt der gewundene Draht einen kreisförmigen Verlauf und ist zwischen zwei feuerfesten Kränzen des Körpers angeordnet, wobei der Eintritt des brennbaren Gemisches durch das Innere der Kränze stattfindet. Gegebenenfalls ist eine gewisse Anzahl derartiger Kränze und solcher gewundener Drähte übereinander angeordnet, so dass man einen Brenner in der Gestalt eines Strahlungskörpers mit gewüschter Höhe bilden kann.
Eine solche Bauweise ist zugleich sehr wirtschaftlich und sehr einfach und passt sich sehr gut an eine grosse Reihenfertigung von Einheitsstücken an, welche in eine grössere oder kleinere Zahl zusammengesetzt werden können, um Brenner mit grösserer oder kleinerer Leistung zu bilden.
Ausserdem genützt es, je,nach der Beschaffenheit des Gases, eine grössere oder kleinere Länge von gewundenem Draht anzuordnen, um so grössere oder kleinere Eintritts-bzw. Austrittsquerschnitte für die Durchgänge zu erzielen, wobei diese Querschnitte in jedem Fall an die Betriebsverhältnisse angepasst werden. Die Fügsamkeit und Anpassungsfähigkeit der Her stellung solcher Brenner wird so unbegrenzt.
Die Erfindung wird sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung einiger nur beispielsweise gegebenen Ausfuhrungen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, ergeben. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen einen Strahlkörper bildenden, gemäss der Erfindung gebauten Brenner; - Fig. 2 eine Draufsicht auf den Brenner gemäss Fig. 1 nach Abnahme des Deckels und des oberen Kranzes; - Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von zwei Kränzen, zwischen welchen ein gewundener Draht gemäss der Erfindung eingeschlossen iat; - Fig. 4 eine Ansicht in vergrössertem Massstab der bei IV in Fig. 2 eingekreisten Einzelheit; - Fig. 5 eine der Abb. 2 ähnliche Ansicht einer Ausführungsabwandlung der metallischen Durchgänge des Brenners; - Fig. 6 eine perspektivische Ansicht in grösserem Massstab der bei VI in Fig. 5 eingekreisten Einzelheit; - Fig, 7 einen Schnitt im wesentlichen durch die Linie VII-VII der Abb 5, welcher die gegenseitigen Anordnungen der metallischen Durchgänge darstellt, die zwischen zwei angrenzenden, zum Zarper des Brenners gehörenden feuerfesten Eränz eingeschlossen sind; - Fig. 8 einen entwickelten Schnitt im wesentlichen durch die Linie VIII-VIII der Abbildung 7 zwischen den radialen Linien 8-8 der Abb. 5.
Gemäss dem auf Abb. 1 bis 4 dargestilten AusfU1irungsbeispiel ist ein einen Strahlkörper bildenden Brenner gemäss der Erfindung aus der ubereinanderordnung einer bestimmten Anzahl von feuerfesten Kränzen zusammengesetzt, von welchen einige auf Fig. 1. dargestellt und mit 10 bis 19 bezeichnet sind, unter Zwischenschaltung zwischen jedem Paar angrenzender Kränze eines gewundenen Drahtes, von welchen einige auf derselben Abbildung dargestellt und mit 20 bis 27 bezeichnet sind. Jeder gewundene Draht ist in jeweils auf der Ober- und Unterseite jedes feuerfesten Kranzes vorgesehenen ringförmigen Auskehlungen oder Nuten untergebracht. Derartige obere Nuten sind insbesondere mit 10a, 11a und derartige untere Nuten sind insbesondere mit 13b und 19b bezeichnet.
Sämtliche Kränze bzw. Ringscheiben und gewundene Drähte werden durch Zugstangen bzw. Verankerungsbolzen 30 bis 32 zusammengezogen gehalten, welche zwischen einem den Brenner abdeckenden Deckel-33 und einem unteren Flansch 34, an welchem die Zufuhrleitung 35 für die Versorgung des Brenners mit Gemisch aus Gas und Primärluft angeschweisst ist, eingespannt sind.
Um die Wärmedehnung des Strahlkörpers zu ermöglichen, umfasst zweckmässig der durch die Zugstangen 30 bis 32 zusammengehaltene Aufbau der feuerfesten Kränze bzw. Ringscheiben und der gewundenen Drähte eine Vorrichtung zur Aufnahme der Dehnung, welche z.B. aus Ausgleichfedern 36 besteht, die z.B.
auf den unteren Teil der Zugstangen (Abb. 1) aufgesteckt sind unter Zwischenschaltung von Unterlegscheiben 37, 38, wobei Muttern 39 ein geeignetes Zusammenziehen des ganzen~Aufbaus in kaltem Zustand unter Zwischenschaltung von Unterlegscheiben 40 ermöglichen.
Ausserdem sind Dichtungsscheiben z.B.
aus Azbest42,43 dazwischengeschaltet, um die Abdichtung des Innenraums 41 des Strahlkörpers an jeder seiner Enden zu gewähr leisten Wie es sich am deutlichsten aus der Abb.
4 ergibt, bildet jeder gewundene Draht wie 20 zwischen jeder angrenzenden Windung wie 44 und 45 einen Zwischenraum für den Durchgang des brennbaren Gemisches von der inneren Kammer 41 zum äusseren Raum 47. Unter Berücksichtigung der Krümmung der Nut 1 1a ist der Abstand E am Ausgang des Durchganges nach aussen zwischen zwei angrenzenden Windungen wie 44, 45 grösser als der Abstand e am Eintritt dieses Durchganges.
Es genügt also, richtig den Durchmesser des gewundenen Drahtes, den Wicklungsschritt bzw. die Windungsteilung dieses Drahtes, die Breite h der Drahtspirale und den Mittelkrümmungsradius R der Nut iia in Abhängigkeit der Speisungsverhältnisse de Brenners zu wählen, um jeweils die geeigneten Breiten e und E zu erzielen, int so einerseits jeglichen Flammenrückschlag zu vermeiden und anderseits ein gutes Anhaften der Flamme an dem äusseren Teil der Windungen der gewundenen Drähte zu gewährleisten.
Die Beschaffenheit der den Brenner Werkstoffe soll ebenfalls sinnmässig gewählt werden.
In einem AusfUhrungsbeispiel war der Drahtdurchmesser von der Grössenordnung 0,6 mm, der Durchmesser der Spirale von der Grössenordnung 6 mm und der MittelkrU1nmungsradius R von der Grössenordnung 2,5 cm. Der Abstand zwischen den Windungen ist selbstverständlich in Abhängigkeit der Betriebsverhältnisse des Brenners (Durchsatz und Beschaffenheit des verwendeten Brenngases) gewthlt.
In der auf den Abbildungen 5 bis 8 dargestellten Abwandlung, sind die metallischen Durchgänge für das Verbrennungsgemlsch ,nicht mehr durch die Zwischenräume zwischen angrenzenden Windungen eines gewundenen Drahtes sondern durch zwischen in einer radialen Richtung gewellten Well- bzw. Waffelblechen angeordneten Kanäle gebildet.
Auf Abb. 5 ist so auf einem feuerfesten Ringkranz 48,der einen den feuerfesten Kränzen 10 bis 19 der vorangehenden Abbildungen ziemlich ähnlichen Aufbau aufweist, ein gewellter Metallstreifen 50 ersichtlich, dessen Erzeugenden sich alle im wesentlichen durch die Achse 51 des Strahlkörpers erstrecken.
So können zum Beispiel, wie auf Abbildungen 7 und 8 dargestellt, eine gewisse Anzahl von derartigen Wellblechen 50, 51, 52 unter Zwischenschaltung von ebenen Blechen 53 bis 36 übereinandergeordnet werden, um eine grössere Anzahl von Gasdurchgängen bzw. Leitungen zu bilden.
Diese ebenen Bleche und insbesondere die Bleche 53 und 56 können unter Umständen weggelassen werden.
Die verschieden, in geeigneter Art zusammengefassten, z.B. untereinander verschweisten Bleche 50 bis 56 sind, sowie der gewundene Draht der vorangehenden Abbildungen, zwischen zwei benachbarten feuerfesten Kränzen bzw. Ringscheiben 48, 49, z.B. in zu diesem Zweck vorgesehenen Ringnuten 48a, 49b angeordnet.
Wie es sich deutlicher aus der Abb. 6 ergibt, weisen die zwischen den verschiedenen gewellten bzw.
ebenen Blechen 50 bis 56 gebildeten Gasdurchgangskanäle einen Eintrittsquerschnitt s (Innenseite 57 des Strahkörpers) auf, der kleiner ist als der Austrittsquerschnitt S dieser Kanäle (Aussenseite 58 , wo die Verbrennung stattfindet) Die Arbeitsweise des auf den Abb. 5 bis 8 dargestellten Brenners erfolgt selbstverständlich nach dem selben Prinzip wie der auf den Abb. 1 bis 4 dargestellten Brenner.
Es sind zahlreich Abwandlungen von den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich. So kann z.B. der feuerfeste Kürper, auf dem der gewundene Draht aufgespannt ist und auf welchem die Wellbleche angeordnet si und jegliche geeignete Gestaltung aufweisen, auf welcher der Draht bzw. die Wellbleche gemäss einem gekrümten Verlauf angeordnet werden können, so dass die Zufuhr des Verbrennungsgemisches auf der Seit er der inneren Krümmung dieses Verlaufes erfolgt, während die Verbrennung und das Anhaften der Flammen an der Aussenseite stattfindet Ein solcher feuerfester Körper kann z.B. die Gestalt einer hohlen oder gewölbten Heizplatte besitzen. Es ist darauf hinzuweisen, dass der gewundene Draht selbst eine ausgezeichnete Umwälzung des. Gemisches aus Brenngas und Primärluft vor der Verbrennung gewährleistet.
Nach einer Abwandlung, insbesondere in dem Fall, wo der feuerfeste Körper aus gesintertem Metall hergestellt ist, können die Durchgänge aus im Inneren des Körpers angeordneten und z.B. während dem Formen des gesinterten Werkstoffes gebildeten Schlitzen bestehen. In diesem Fall wird der Eintrittsquerschnitt dieser Durchgänge (Zufuhr) kleiner sein als der Austrittsquerschnitt dieser Durchgänge (Verbrennungsseite).

Claims

PATENTANSPRUECHE

1. Gasbrenner o.dgl. mit einer Zufuhrleitung für Brenngas und Primärluft, die in einen Körper mUndet, in welchem Schlitze oder Durchgänge fv'r das Gemisch von Gas und Primärluft, für dessen Verbrennung am Austritt dieser Durchgänge bei Berührung mit der Sekundärluft und für das Anhaften der Flammen an diesem Körper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet dass die Schlitze oder Durchgänge einen Eintrittsquerschnitt (e, s) aufweisen, der kleiner ist als der Austrittsquerschnitt (E, 5).

2. Gasbrenner gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge aus einem Metall bestehen, das hohen Temperaturen standhält.

30 Ga.sbrenner-gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper durch einen feuerfesten Werkstoff gebildet ist.

4. Gasbrenner gemäss einer der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge aus einem spiralförmig gewundenen Draht (20-27) bestehen, welcher auf dem Kqrper (10- 19) gemäss einem gekrümmten Verlauf angeordnet ist so dass der Eintritt des brennbaren Gemisches in den Durchgängen auf der am meisten zusammengezogenen bzw. engsten Seite des gewundenen Drahts stattfindet, während der Austritt dieses Gemisches in den Durchgängen auf der am meisten geöffneten Seite des gewundenen Drahts erfolgt.

5. Gasbrenner gemäss einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgänge aus Wellblechen (50) bestehen, welche gemäss einer linierten Fläche gewellt sind, dessen Erzeugende gemäss einer im Inneren des Brenners gelegenen Kurve verlaufen, so dass die Durchgänge Eintrittsquerschnitte (s) für das brennbare Gemisch aufweisen, welche kleiner sind als die Austrittsquerschnitte (S).

6. Gasbrenner gemäss Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner die Gestalt eines Strahlkörpers aufweist, und die Bleche (50) gemäss einer Fläche gewellt sind, deren Erzeugenden im wesentliehen durch die Achse des Brenner verlaufen.

7. Gasbrenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gewundene Draht und die Wellbleche sich gemäss einem kreisförmigen Verlauf erstrecken und zwischen zwei feuerfesten Kränzen bzw. Ringscheiben angeordnet sind, wobei der Eintritt des brennbaren Gemisches durch das Innere der Kränze (10-19) erfolgt.

8, Gasbrenner gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass er aus Ubereinandergeordneten, feuerfesten Kränzen bzw. Ringscheiben (10-19) und gewundenen Drähten (20-27 und/oder wechselweise- gestapltenWellblechen (50) besteht.

9. Gasbrenner gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Zugstangen bzw. Verankerungsbolzen, Flanschen o.dgl. (30) die aufeinandergestapelten Elemente zwsammenhalten.

L e e r s e i t e