DE202010005022U1

DE202010005022U1 - Flammrohr für einen Brenner

Info

Publication number: DE202010005022U1
Application number: DE201020005022
Authority: DE
Original assignee: MEKU METALLVERARBEITUNG; Meku Metallverarbeitungs & Co KG GmbH
Current assignee: MEKU ENERGIE SYSTEME GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2020-04-15

Abstract

Flammrohr für einen Brenner, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (10) zumindest abschnittsweise eine Wellenstruktur (20) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flammrohr für einen Brenner.
Bekannte Flammrohre für Brenner sind zylindrisch ausgebildet. Bei unterschiedlicher, inhomogener Temperaturverteilung auf dem Flammrohr entstehen Zug-, Druck- und Torsionsspannungen, welche zu erheblichen Verformungen und im Extremfall zur Zerstörung des Flammrohres führen können. Insbesondere können derartige Flammrohre nach innen einfallen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Flammrohr für einen Brenner bereitzustellen, bei welchem Verformungen bei unterschiedlicher, inhomogener Temperaturverteilung auf dem Flammrohr verringert oder vermieden werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Flammrohr für einen Brenner mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Flammrohr für einen Brenner zeichnet sich dadurch aus, dass das Flammrohr zumindest abschnittsweise eine Wellenstruktur aufweist. Die Wellenstruktur ist dabei insbesondere in radialer Richtung des Flammrohres angeordnet, so dass insbesondere durch Wellenbäuche bzw. Wellentäler in Längsrichtung des Flammrohres verlaufende Rippen gebildet werden. Durch die Geometrie werden die Ausdehnung und Schrumpfung des Werkstoffes des Flammrohres bei unterschiedlicher, inhomogener Temperaturverteilung und bei Temperaturwechseln bestmöglich elastisch kompensiert und in idealer Weise auf den Rohrumfang gleichmäßig abgeleitet. Auf dem Flammrohr entstehende Zug-, Druck- und Torsionsspannungen werden gleichmäßiger als bei einem zylinderförmigen Rohr auf den Rohrumfang verteilt, so dass Spannungsspitzen kompensiert und reduziert werden. Besonders effektiv ist die Kompensation der Kriechspannung, wobei unter einem Kriechen des Werkstoffes die zeit- und temperaturabhängige, plastische Verformung unter Last zu verstehen ist. Insbesondere die Kriechspannung kann bei asymmetrischer Belastung zu erheblichen Verformungen und zu Zerstörung des Flammrohres führen, was durch die erfindungsgemäße Geometrie zuverlässig verringert oder gar vollständig unterbunden wird. Die Lebensdauer des Flammrohres wird somit signifikant erhöht.
Kommt es zu einer plastischen Verformung des Rohres, bewirkt die kompensierende und formstabilisierende Wellenstruktur, dass die schadensursächliche, ungleichmäßige Temperaturverteilung auf der Rohroberfläche ausgeglichen wird. Dies wird dadurch erzielt, dass sich die Flammrohrgeometrie der leichten Flammen- und Temperaturasymmetrie ohne Deformationsschäden anpasst und sich ein optimaler, einheitlicher Abstand zwischen Flamme und Flammrohr einstellt. Auch hierdurch wird das Kriech- und Ausdehnungsverhalten des Flammrohres eingedämmt.
Vorzugsweise ist die Wellenstruktur umlaufend um das Flammrohr ausgebildet, um Ausdehnung und Schrumpfung des Werkstoffes des Flammrohres bei Temperaturwechseln möglichst gleichmäßig auf das Flammrohr abzuleiten.
Vorzugsweise weist die Wellenstruktur mehrere Wellen, insbesondere mindestens drei Wellen, bevorzugt etwa 18 Wellen auf. Wünschenswert ist es, den im Wesentlichen runden Querschnitt des Flammrohres durch die Wellenstruktur beizubehalten, um die Flamme im Flammrohr möglichst wenig zu beeinflussen. Daher sind eine Vielzahl von Wellen und/oder eine Ausbildung von Wellen mit geringer Amplitude vorteilhaft.
Besonders bevorzugt weist das Flammrohr einen Durchmesser und die Wellenstruktur eine Amplitude auf, wobei das Verhältnis von Durchmesser des Flammrohres zur Amplitude der Wellenstruktur zwischen vier und 80 liegt und vorzugsweise etwa 36 beträgt, um auf diese Weise den runden Querschnitt des Flammrohres derart zu variieren, dass die Flamme im Flammrohr möglichst wenig gestört wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Flammrohr ein brennerrohrseitiges Ende und ein brennerrohrabgewandtes Ende auf und weitet sich in einem Bereich zwischen dem brennerrohrseitigen Ende und dem brennerrohrabgewandten Ende, insbesondere in einem sich an das brennerrohrabgewandte Ende anschließenden Bereich auf, insbesondere konisch mit einem Konuswinkel. Die Wellenstruktur und die nach außen kegelförmige Aufweitung des Flammrohres leiten das entstehende Metallgefügewachstum, d. h. das Wachstum der Körner im Metallgefüge durch hohen Wärmeeinfluss, sowie die Verformung durch Kriechspannungen unter bestmöglicher Beibehaltung der Ursprungsgeometrie auf den Rohrumfang ab und vergrößern diesen geringfügig. Ein Einfallen des Rohres nach Innen in den heißen Flammenbereich wird somit verhindert. Durch die Aufweitung des Flammrohres wird ferner eine Temperaturreduzierung im Endbereich des Flammrohres erzielt und die Flammengeometrie positiv beeinflusst. Vorteilhafterweise liegt der Konuswinkel dabei zwischen 1,5° und 15° und beträgt vorzugsweise etwa 4°.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Flammrohr mittels eines Bajonettverschlusses an einem Brennerrohr des Brenners lösbar befestigbar, um das Flammrohr auf einfache Art und Weise befestigen zu können.
Die Erfindung wird anhand folgender Figuren ausführlich erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Flammrohres gemäß der Erfindung,
2 eine weitere perspektivische Ansicht des Flammrohres gemäß 1,
3 eine Sicht auf das brennerrohrabgewandte Ende des Flammrohres gemäß 1,
4 eine Seitenansicht des Flammrohres gemäß 1.
In den Figuren sind verschiedene Ansichten eines Flammrohres 10 für einen Brenner dargestellt, welches ein brennerrohrseitiges Ende 12 und ein brennerrohrabgewandtes Ende 14 aufweist. Ausgehend von dem brennerrohrseitigen Ende 12 sind mehrere, vorliegend drei, Öffnungen oder Einprägungen 18 angeordnet, welche Teil eines Bajonettverschlusses sind, über welchen das Flammrohr 10 an einem Brennerrohr eines Brenners lösbar befestigbar angeordnet werden kann.
Das Flammrohr 10 weist in einem Bereich 16, welcher sich ausgehend von dem brennerrohrabgewandten Ende 14 in Längsrichtung des Flammrohres 10 erstreckt, eine Wellenstruktur 20 auf. Die Wellenstruktur 20 ist insbesondere umlaufend an dem Flammenrohr 10 angeordnet. Die Wellenstruktur 20 weist mehrere Wellen 22 mit jeweils einem Wellenbauch 24 und einem Wellental 26 auf. Vorliegend weist die Wellenstruktur 20 achtzehn Wellen 22 auf. Die Wellen 22 sind dabei insbesondere gleichmäßig über den Außenumfang des Flammrohres 10 verteilt.
Die Wellenstruktur 20 ist dabei insbesondere in Längsrichtung des Flammrohres 10 in dem Bereich 16 derart angeordnet, so dass sich durch die Wellenbäuche 24 und Wellentäler 26 in Längsrichtung des Flammrohres 10 erstreckende Rippen 28 ergeben.
Die Wellenstruktur 20 weist eine Amplitude A auf. Das Flammrohr 10 weist einen äußeren Durchmesser Da auf, der im Wesentlichen durch die größte radiale Ausdehnung der Wellenstruktur 20 bestimmt ist, und weist weiterhin einen inneren Durchmesser D_i auf, der durch die geringste radiale Ausdehnung der Wellenstruktur 20 bestimmt ist. Als Durchmesser D des Flammrohres 10 wird ein mittlerer Durchmesser D angesehen, welcher im Wesentlichen zwischen dem inneren Durchmesser D_i und dem äußeren Durchmesser Da liegt und bspw. bei symmetrisch und periodisch ausgebildeter Wellenstruktur 20 durch die Wendepunkte der Wellenstruktur 20 bestimmt sein kann.
Die Wellenstruktur 20 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die in dem Flammrohr brennende Flamme möglichst wenig beeinflusst wird. Dies wird insbesondere durch vergleichsweise flache Wellen 22 und/oder eine Vielzahl von Wellen 22 erreicht, so dass kaum Abschattungen der Flamme in dem Flammrohr 10 auftreten. Beispielsweise kann dies dadurch erreicht werden, dass das Verhältnis von Durchmesser D des Flammrohres 10 zur Amplitude A der Wellenstruktur 20 zwischen vier und achtzig liegt und im vorliegenden Beispiel etwa sechsunddreißig beträgt.
Das Flammrohr 10 weitet sich in einem Bereich zwischen dem brennerrohrseitigen Ende 12 und dem brennerrohrabgewandten Ende 14 auf, vorliegend konisch mit einem Konuswinkel β. Der Bereich, in welchem sich das Flammrohr 10 konisch aufweitet, entspricht vorliegend dem Bereich 16, in welchem die Wellenstruktur 20 angeordnet ist. Der Konuswinkel β beträgt vorzugsweise zwischen 1,5° und 15°, im vorliegenden Beispiel etwa 4°, so dass insgesamt der Winkel α des im Bereich 16 des Flammrohrs 10 entstehenden Trichters, welcher dem doppelten Konus winkel β entspricht, zwischen 3° und 30°, im vorliegenden Beispiel bei 8° liegt.
Die Wellenstruktur 20, insbesondere in Kombination mit der konischen Aufweitung des Flammrohres 10, bewirkt, dass Zug-, Druck- und Torsionsspannungen, die bei unterschiedlicher, inhomogener Temperaturverteilung und bei Temperaturwechseln entstehen können, gleichmäßig auf den Rohrumfang des Flammrohres 10 verteilt werden, so dass Verformungen des Flammrohres 10 verringert bzw. vermieden werden.

10: Flammrohr
12: brennerrohrseitiges Ende
14: brennerrohrabgewandtes Ende
16: Bereich
18: Öffnung
20: Wellenstruktur
22: Welle
24: Wellenbauch
26: Wellental
28: Rippe
D: Durchmesser
D_i: innerer Durchmesser
D_a: äußerer Durchmesser
A: Amplitude
α: Winkel
β: Konuswinkel

Claims

Flammrohr für einen Brenner, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (10) zumindest abschnittsweise eine Wellenstruktur (20) aufweist.
Flammrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenstruktur (20) umlaufend um das Flammrohr (10) ausgebildet ist.
Flammrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenstruktur (20) mehrere Wellen (22), insbesondere mindestens drei Wellen (22), bevorzugt etwa achtzehn Wellen (22), aufweist.
Flammrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (10) einen Durchmesser (D) und die Wellenstruktur (20) eine Amplitude (A) aufweist und das Verhältnis von Durchmesser (D) des Flammrohres (10) zur Amplitude (A) der Wellenstruktur (20) zwischen 4 und 80 liegt, vorzugsweise etwa 36 beträgt.
Flammrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (10) ein brennerrohrseitiges Ende (12) und ein brennerrohrabgewandtes Ende (14) aufweist und sich in einem Bereich (16) zwischen dem brennerrohrseitigen Ende (12) und dem brennerrohrabgewandten Ende (14), insbesondere in einem sich an das brennerrohrabgewandte Ende (14) anschließenden Bereich (16), aufweitet, insbesondere konisch mit einem Konuswinkel (α) aufweitet.
Flammrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel (α) zwischen 1,5° und 15° liegt, vorzugsweise etwa 4° beträgt.
Flammrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammrohr (10) mittels eines Bajonettverschlusses an einem Brennerrohr des Brenners lösbar befestigbar ist.