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Tau c hb renner Bei Tauchbrennern, wie sie zum Erhitzen von Flüssigkeiten
verwendet werden, treten insbesondere bei stark aggresiven Flüssigkeiten Schwierigkeiten
an allen mit der angreifenden Flüssigkeit in Berührung kommenden Teilen des Brenners,
insbesondere an der nach unten in die Flüssigkeit führende Leitung (Tauchrohr) auf.
Unter anderem ist dies darauf zurückzuführen, daß das in die Flüssigkeit eintauchende
Rohr durch die in ihm geführten Abgase des Brenners eine höhere Temperatur aufweist
und so anfälliger für den Korrosionsangriff wird als ein kaltes Rohr. Ähnliche Erscheinungen
treten nach dem Abstellen der Brenner auf, wobei die kühlende Wirkung von dem Flüssigkeitsumlauf
aufhört und der heiße Brenner seine Wärme an das ruhende Flüssigkeitsbad abgibt,
so daß die oberen Teile des Tauchrohres infolge der Wärmeleitung vom Brenner her
warm werden. In der ruhenden Flüssigkeit ergeben sich in der Grenzschicht dabei
höhere Konzentrationen der angreifenden Flüssigkeit, so daß das Rohr
schnell zerstört wird. Auch können sonst gut geeignete Werkstoffe wie Graphit oder
Blei aus thermischen Gründen versagen, weil sie, wie das Graphitrohr, bei höheren
Temperaturen verbrennen oder wie das Blei wegschmilzt oder wie auch Kunststoffe
bei der hohen Temperatur zerstört werden. Durch die Erwärmung des Rohres über die
Badtemperatur hinaus, ergeben sich auch Schwierigkeiten bei Flüssigkeiten, die zu
Schlamm oder Krustenbildung neigen und ähnlich der bekannten Kesselsteinbildung
Rückstände auf dem Rohr ergeben.
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Diese Nachteile werden vermieden und eine besonders vorteilhafte Ausführung
des Tauchbrenners geschaffen, wenn man gemäß der Erfindung, die die Brenngase in
die Flüssigkeit einführende Leitung und gegebenenfalls die angrenzen den Teile mit
einem Kühlmantel versieht, der von einer kühlenden Flüssigkeit durchflossen wird.
Zunächst tritt dadurch auf der Außenseite des die Brenngase führenden Rohres ein
Angriff nur durch die Kühlflüssigkeit auf, die in der Regel keine oder eine wesentlich
geringere Korrosion bewirkt. Die Temperatur
des der Korrosion ausgesetzten
wärmeren Rohrteils kann durch die Kühlung im Doppelmantel gegenüber dem üblichen
nur durch die umlaufende Badflüssigkeit gekühlten Rohr erheblich verringert werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Kühlung dieses Rohres auch
fortgesetzt werden kann, wenn der Brenner zum Stillstand kommt. Bei den bekannten
Brennern dieser Art hört dann die Kühlwirkung der umgewälzten Flüssigkeit im oberen
Rohrteil auf unddieses wird heiß durch die vom heißen Brenner abfließende Wärme.
Dies wird durch den Nachlauf der Kühlflüssigkeit im Doppelmantel verhindert. Durch
ein,schaltungsmäßig leicht zu bewirkenden Nachlauf der Kühlflüssigkeit kann die
Kühlung so lange fortgesetzt werden, bis der Brenner erkaltet ist.
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Da gemäß der Erfindung die bei der Tauchrohrkühlung aufgenommene Wärme
an die Badflüssigkeit durch unmittelbare Rückführung in diese oder mittels eines
Wärmetauschers zwischen Kühl- und Badflüssigkeit wieder abgegeben werden kann, tritt
durch die Kühlung des Tauchrohres kein Verlust auf.
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Die Kühlflüssigkeit kann auch Wasser sein. Mit Wasser als Kühlflüssigkeit
ist es auch leicht möglich, das Tauchrohr kälter zu halten als der Temperatur des
Bades entspricht und damit den Korrosionsangriff und die Krustenbildung völlig zu
unterdrücken. Durch diese Maßnahme ist es auch möglich, den, dem Korrosionsangriff
besonders ausgesetzten äußeren Teil des Kühlmantels aus Stoffen herzustellen, die
am einfachen Tauchrohr infolge ihrer geringeren Temperaturbeständigkeit versagen.
Z. B. kann Blei verwendet werden, das eine hohe Beständigkeit z.B. gegen Schwefelsäure
bis zu 1500C aufweist. Am nur vom Flüssigkeitsbade gekühlten Rohr wird diese Temperatur
stets überschritten, weil über die Badtemperatur hinaus eine zusätzliche Erwärmung
- ca. 1000C - infolge der inneren Wärmeentwicklung, durch Wärmeleitung;nd Übertemperatur
der Wand bei der Wärmeabgabe hinzukommt.
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Auch Fluorhaltige Kunststoffe, wie Teflon (Fluorkohlenstoff) oder
Fluor-Chlorkunststoffe können für den gekühlten Mantel verwendet werden, da sie
eine hervorragende Korrosionsfestigkeit aufweisen, und infolge der erfindungsgemäß
vorgesehenen
Maßnahmen kalt genug gehalten werden können. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung
bei solchen Installationen, bei denen in dem Flüssigkeitsbade ein Wärmetauscher
liegt, durch den ein zu erwärmendes Medium geleitet wird. Solche Konstruktionen
sind z. B. für die Beheizung von Schwimmbädern bekannt; in diesem Falle kann ein
Parallelstrom zum eigentlichen in der Flüssigkeit liegenden Wärmetauscher durch
den Doppelmantel des Brenners geführt werden. Die Vorteile dieser Erfindung liegen
nicht nur in dem geringeren Korrosionsangriff auf das Tauchrohr. Die erhebliche
Wärmeaufnahme der Kühlmittel im Kühlmantel entlastet den Wärmetauscher, so daß dieser
verkleinert werden kann. Die Kühlflüssigkeit kann leicht dem Flüssigkeitsstrom vor
dem Wärmetauscher entnommen und hinter ihm wieder zurückgeführt werden. Der Widerstand
des Wärmetauschers sorgt für die Kühlmittelförderung, ohne daß es einer Pumpe für
das Kühlwasser bedarf.
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Wenn die Kühlwirkung der Flüssigkeit an den beiden Flächen des Kühlmantels
zu groß wird, - z. B. wenn kaltes nicht nutzbares Kühlwasser verwendet wird -ist
erfindungsgemäß vorgesehen, wärmedämmende Maßnahmen anzuwenden.
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So kann beispielsweise das Tauchrohr mit einer wärmedämmenden Schicht
versehen sein oder durch einen Zwischenmantel vor der starken Flüssigkeitsströmung
mit ihrem hohen Wärmeübergang vor einer unerwünscht hohen Wärmeabgabe an das Kühlwasser
bewahrt werden. In ähnlicher Weise kann bei hoher Temperatur des Flüssigkeitsbades
und niederer Temperatur der Kühlflüssigkeit ein isolierender Mantel die Wärmeaufnahme
der Kühlflüssigkeit auf das gewünschte Maß herabsetzen.
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Der Nachlauf, der gemäß der Erfindung vorgesehen ist, nimmt nach Brennschluß
die im Brenner gesp eicherte Wärme auf, so daß diese nicht mehr zum Tauchrohr abfließt.
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In den Figuren 1 - 4 ist der Erfindungsgegenstand näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Tauchbrenner mit gekühltem Tauchrohr
Fig. 2 einen ähnlichen Brenner im Längsschnitt und die Kühlmittelförderung.
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Fig. 3 die Anordnung des Tauchbrenners an einem Gerät zur indirekten
Erwärmung eines Mediums und Fig. 4 einen Schnitt durch das untere Tauchrohr In Fig.
list auf einem Flüssigkeitsbade in einem Behälter (1) der eigentliche Brenner (2)
angebracht, der bei (3) mit Brennstoff und bei (4) mit Brennluft versorgt wird.
Dieser stehend angebrachte Brenner liegt mit seinem heißen und mit keramischen Material
(5) ausgekleideten Teil oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Bade. Für die Erfindung
ist es jedoch unerheblich, ob der Brenner in dieser Anordnung angebracht oder in
der Flüssigkeit oder liegend angeordnet ist. Die bei (6) austretenden heißen Verbrennungsgase
treten in eine Leitung (Tauchrohr) (7) ein, an dessen unterem Rande (8) sie in die
Flüssigkeit austreten, um unter Abgabe ihrer fühlbaren Wärme an die Flüssigkeitsoberfläche
zu gelangen. Das Tauchrohr (7) ist von einem Mantel (9) umgeben, der mit dem Tauchrohr
einen Mantelraum bildet. Durch diesen wird von (10) her Kühlflüssigkeit eingeführt,
die den Kühlmantel am unteren Ende verläßt und bei (I1) aus dem Brenner austritt.
Ein das Tauchrohr ungebendes oben und unten offenes Rohr (12) beschleunigt den Umlauf
des Flüssigkeitsbades.
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In Fig. 2 ist ein ähnlicher Brenner dargestellt. Die Fig. soll die
Versorgung des Brenners (2) mit der Kühlflüssigkeit zeigen, wenn als Kühlflüssigkeit
die Badflüssigkeit verwendet wird. In diesem Falle sorgt eine Pumpe (13) für die
Förderung des Kühlmittels, das durch das Rohr (14) aus dem unteren nicht umgewälzten
und
daher kälteren Teil des Behälters entnommen wird. Das Kühlmittel tritt bei (10)
in den Kühlmantel des Brenners ein und verläßt ihn bei (kl), um durch die Leitung
(15) in die Behälter zurückgeführt zu werden.
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Die Kühlung erfaßt auch den oberen Teil des Tauchrohres und den unteren
Teil (16) des Brenners, was besonders wichtig ist, da bei reiner Eintauchkühlung
hier nur Spritzer hingelangen , verdampfen und infolge der Aufkonzentrierung zu
starken Korrosionen führen. Es ist hier auch mögw lich, die Kühlung fortzusetzen,
bis der Brenner (2) mit seiner in der keramischen Ausmauerung (5) gespeicherten
Wärme nach Brennschluß erkaltet ist.
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In Fig. 3 ist ein Gerät zur indirekten Erwärmung eines Mediums z.
B. zur Erwärmung des umgewälzten Wassers eines Schwimmbeckens dargestellt.
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Der Tauchbrenner erwärmt das Flüssigkeitsbad im Behälter (1), in dem
sich ein Wärmetauscher (17) befindet, durch den das zu erwärmende Medium geleitet
wird. Parallel zu dem Wärmetauscher ist der Kühlwasserstrom zum Tauchbrenner bis
(18) an die Zuleitung zum Wärmetauscher und die Ableitung an den Umlauf bei (19)
angeschlossen. In diesem Fall dient der Kühlmantel also als zusätzliche Heizfläche
für das Medium. Infolge des Strömungswiderstandes im Wärmetauscher ergibt sich auch
eine Strömung des Mediums Wasser durch den Kühlmantel des Brenners (2). Natürlich
kann dieser Kühlmittelstrom auch durch eine in diesen Strömungsweg eingeschaltete
Pumpe bewirkt oder unterstützt werden. Die im Wärmetauscher aufgenommene Wärme kann
dann an das zu erwärmende Medium abgeführt werden. Das gekühlte Tauchrohr gemäß
der Erfindung kann zweckmäßg aus verformten Blechen hergestellt werden, die untereinander
verschweißt werden. Dabei ist es zu empfehlen, die Legierung der Rohre den Angriffsverhältnissen
der jeweiligen Medien anzupassen - in dem wärmeren abgasführendem Rohr (7) wäre
ein hitzebeständiges Material zu wählen, während das vom Flüssigkeitsbade bespülte
Mantelrohr (9) aus gegen die Badflüssigkeit beständigem Material zu fertigen wäre.
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In Fig. 4 ist das untere Ende eines gekühlten Tauchrohres dargestellt.
in verschiedenen Ausführungen beiderseits der Mittellinie. An das abgasführende
Rohr
(7) ist ein Gasverteiler (20) z.B. aus Graphit mit Austrittsbohrungen (2) gezeigt.
Um zu verhindern, daß unerwünscht viel Wärme an die Kühlflüssigkeit im Kühlmantel
abgeführt wird, ist links das Tauchrohr (7) mit einer wärmedämmenden Schicht (22)
versehen oder rechts mit einem die Strömung abgahltenden Zwischenmantel (23). Auf
der rechten Seite ist auch noch gezeigt, wie durch einen Schutzmantel (24) die Wärmeaufnahme
außen am Mantel (9) verringert wird. Ohne diesen Mantel würde das Rohr (9) viel
mehr Wärme aus dem turbulenten, hier schnell vorbeiströmenden Gasblasen-Wassergemisch
aufnehmen. Der Mantel (9) kann auch aus reinem Blei gefertigt sein, das an dem Rohr
(7) durch eine Lötnaht befestigt ist oder kann, wie dargestellt, außen verbleites
Stahlblech sein. Die Schutzschicht kann vorteilhaft durch eine'homogene" Verbleiung,
d. h. eine auf die vorverzinnte Fläche (9) aufgeschmolzene Bleidecke (25) sein.
In der rechten Hälfte ist das Rohr mit einer ähnlichen Schutzschicht aus einem Fluor-haltigen
Kunststoff (26) beschichtet. Das Rohr (9) kann aber auch - wie der Isoliermantel
(24) - aus Fluorkohlenstoff (Teflon) oder einem ähnlichen Fluor-Chlorkohlenstoff
bestehen.