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Flachflammenbrenner Die Erfindung betrifft einen Flachflammenbrenner
mit einem Gehäuse, einem sich an das Gehäuse anschließenden Brennerstein, dessen
rotationssymmetrischer Brennerkanal sich ausgehend von der Gehäuseseite erweitert
und in eine Ofenwand übergeht, und mit einer in der Symmetrieachse des Brennerkanals
im Abstand von der Ofenwand angeordneten, eine entrale Öffnung aufweisenden Ringscheibe.
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Flachflammenbrenner - auch als Flächenbrenner bezeichnet - der vorstehend
genannten Art sind bekannt (vgl. DX-PS 1 108 840).
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Sie brennen mit einer tellerförmig die Ofenwand rings um die Austrittsöffnung
des Brennerkanals bertilirenden Flamme, die wie folgt zustande kommt: Ein Verbrennungsteilnehmer,
in der Regel Verbrennungsluft, wird tangential in das Gehäuse eingeblasen, wodurch
die Verbrennungsluft einen Drall erhält. Nach dem mischen mit dem anderen Verbrennungsteilnehmer,
in der Regel gas£Urmiger oder zerstäubter flüssiger Brennstoff, überträgt sich der
Drall auf das Verbrennungsgemisch. Das Verbrennungsgemisch wird gezündet und pflanzt
sich weiterhin mit Drall entlang der Wände des tulpen- oder trompetenförmig sich
erweiternden Brennerkanals wort, Am Ubergang vom Brennerkanal in die Ofenwand bildet
sich dann die tellerförmige Flamme aus. Flaohflammenbrenner werden vorteilhaft in
Öfen mit direkter Feuerung eingesetzt, da sie vor allem eine gleichmäßigere Wärmeverteilung
und eine Raumersparnis im Vergleich zu Brennern mit langgestreckter Flamme
bringen.
Die im Abstand von der Ofenwand angeordnete Ringscheibe dient als Prallwand. Sie
deckt die Zone des Flachflammenbrenners mit hoher Wärmestrahlung ab und sorgt so
für eine weitere Vergleichmäßigung der Wärmeverteilung im Ofen. Würde die Prallwand
nicht als Ring-, sondern als Vollscheibe ausgebildet sein, würde der Rtickstrom
der Brenngase radial zwischen Vollscheibe und Ofenwand in Richtung auf den Brennerkanal
erfolgen und auf die von dem Flachflammenbrenner erzeugten heißen Gase treffen,
was zu einem Wärmestau und örtlicher Überhitzung führen könnte.
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Dagegen erfolgt bei der Ringscheibe der Rückstrom der Brenngase durch
die zentrale Öffnung axial auf den Brennerkanal zu, wird von da durch die vom Wirbelkern
der Flamme her austretenden heißen Gase zwischen Ringscheibe und Ofenwand radial
nach außen gedrückt und wieder in den Ofenraum surückgefubrt. Die 9 Ringscheibe
bewirkt also eine Umwälzung der Brenngase und damit vesbunden eine Kühlung der Ringsoheibe.
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Bei der Verwendung der Ringscheibe als Prallwand ist von der Voraussetzung
ausgegangen, daß die Wärmestrahlung, die durch die zentrale Öffnung der Ringscheibe
in den Ofen eintritt, unschädlich sei, da es sich hierbei um die Strahlung des Wirbelkerns
der Blamme handele, die gering sei. Diese Voraussetzung ist aber für die beiden
folgenden Betriebs zustände des Flachflammenbrenners nicht erfüllt: Ist die infolge
des Dralls vom Verbrennungsgemisch im Brennerkanal ausgeführte Wirbelbewegung unterdrückt,
löst sich die Flamme von der Wand des Brennerkanals und tritt als langgestreckte
Flamme aus, die die mittlere Offnung des Kreisrings durchdringt und auf die Wand
des zu beheizenden Gegenstands, z.B. aul die Wand einer Zinkwanne, trifft, was zu
örtlichen Überhitungen führt. Ist bei gleinstellung des Flachflammenbrenners der
Drall nicht mehr groß genug, löst sich ebenfalls die Flamme zumindest teilweise
von der Wand des Brennerkanals ab und bildet sich als langgestreckte Flamme aus,
die zum überwiegenden Teil ebenfalls die mittlere Öffnung des Ereisrings rlutehd
l'lngts was die vorstehend genannten Folgen hat.
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Die Frfindung verfolgt den Zweck, die genannten Nachteile bei i?lachflammenbrennern,
die eine Ringscheibe mit zentraler Öffnung aufweisen, zu beseitigen. Ihr liegt die
Äu:Ügabe zugrunde, einen Flachflammenbrenner mit einer für alle möglichen Betriebszustände
wirksamen Prallwand unter Beibehaltung der bei bekannten, mit einer Ringscheibe
als Prallwand versehenen Blachflammenbrennern günstigen Strömungsvertlältnisse zu
schaffen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Flacflammenbrenner der
eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in der Symmetrieachse des Brennerkanals
im Abstand von der Ringscheibe auf der dem Brennerstein abgewandten Seite ein Strahlungsschirm
vorgesehen ist, dessen Fläche größer ist als die zentrale Öffnung der Ringscheibe.
Die Erfindung vereint die Vorteile einer Prallwand in Form einer Ringscheibe mit
denen einer Prallwand in Porm einer Vollscheibe, ohne die Nachteile der beiden Ausführungen
in Kauf nehmen zu müssen: Der - günstige - Verlauf des Rückstroms der Brenngase,
wie er bei einer Ringscheibe vorhanden ist, wirdpraktisch nicht verändert, da der
Strahlungsschirm das Ansaugen der Brenngase durcn die zentrale Öffnung der Ringscheibe
nicht behindert. Für-einen mit optimalem Drall des Verbrennungsgemisches arbeitenden
Flachflammenbrenner stellt die Ringscheibe überdies eine gute Abschirmung der Zone
mit hoher Wärmestrahlung dar. Für alle Betriebszustände, bei denen nicht mit optimalem
Drall des Verbrennungsgemisches gearbeitet wird und eine Verschiebung der Zone mit
hoher Wärmestrahlung eintritt, übernimmt der Strahlungsschirm zumindest einen Teil
der Abschirmung. Insbesondere verhindert der Strahlungsschirm bei mit ungenügendem
oder ohne Drall des Verbrennungsgeuisches arbeitendem Flachflammenbrenner, daß die
dann langgestreckte Flamme auf die Wand des zu beheizenden Gegenstandes treffen
kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Strahlung schirm
in seiner Mitte in Richtung auf die Ringscheibe gekrümmt. Durch diese Ausbildung
des Strahlungsschirms werden die Strömungsverhältnisse für den Rückstrom der Brenngase
noch mehr den bei Verwendung nur einer Ringplatte angepaßt. Der Strahlungsschirm
weist zweckmäßig am Rand im wesentlichen parallel zur
Symmetrieachse
des Brennkanals verlaufende Stege auf, die mit der Ringscheibe verbunden sind. Auf
diese Weise werden zusätzliche Befestigungen für den Strahlungsschirm vermieden.
Der Strahlungsschirm kann mit der Ringscheibe zusammen in bereits vorhandene Öfen
eingebaut werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung
teilweise im Axialschnitt, teilweise in Ansicht einen Flachflammenbrenner.
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Der als Ausführungsbeispiel gewählte Flachflammenbrenner weist ein
Gehäuse 1 auf, von dem nur der an einen Brennerstein 2 angrenzende Teil dargestellt
ist. In das Gehäuse 1 wird Verbrennungsluft tangential eingeblasen, wodurch sie
einen Drall erhält. In das Gehäuse wird weiterhin ein gasförmiger oder zerstäubter
flüssiger Brennstoff eingeblasen. Brennstoff und Verbrennungsluft werden gemischt,
wobei sich der Drall auf das Verbrennungsgemisch überträgt. Das Verbrennungsgemisch
wird gezündet und tritt mit Drall aus dem Gehäuse 1 BUS.
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Der Brennerstein 2 ist in eine Ofenwand 3 eingesetzt. Der Brennerstein
2 weist einen Brennerkanal 4 auf, dessen Länge im wesentlichen gleich der Dicke
der Ofenwand 3 ist. Der Brennerkanal 4 hat im Bereich der Außenwand seinen kleinsten
Querschnitt.
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Ausgehend von diesem kleinsten Querschnitt divergiert der Brennerkanal
4 zur Ofeninnenwand hin, so daß er im Ofeninnern in die Ofenwand 3 vergeht. Insgesamt
hat der Brennerkanal 3 etwa Tulpsen- oder Trompetent'orm. Der Brennerkanal 3 ist
also rotationssymmetrisoii zu einer Symmetrieaciise a aufgebaut. Diese Ausgestaltung
des Brennerkanals 3 bewirkt zusammen mit dea mit i)rall aus dem Gehäuse 1 in den
Brennerkanal 4 eintretenden, geziindeten Verbrennungsgemisch, daß sich eine Flamme
entlang den Wänden des Brennerkanals 4 ausbildet, die in eine telleriöimijdie Ofenwand
3 rings um die Austlittsöflnung des Brennerkanals 4 berührende P3.amrne übergeht,
die als Flachflamme bezeichnet wird.
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Ebenfalls rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse 5 ist im Abstand
von der Ofenwand 3 eine Ringscheibe 6 vorgesehen, die eine zentrale Öffnung 7 aufweist.
Diese Ringscheibe stellt den ersten Teil einer Prallwandanordnung dar, zu der weiterhin
ein Strahlungsschirm 8 gehört, der ebenfalls rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse
5 aufgebaut ist. Der Strahlungsschirm 8 ist in seiner Mitte in Richtung auf die
Ringscheibe 6 gekrümmt. Ringscheibe 6 und Strahlungsschirm 8 sind durch Stege 9
miteinander verbunden, die ausgehend vom Rand des Strahlungsschirms 8 in Richtung
der Symmetrieachse 5 bis zur Ringscheibe 6 verlaufen.
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Bei der dargestellten und beschriebenen Ausgestaltung der Prallplattenanordnung
ist es unmöglich, dass die Flamme, auch wenn sie sich als langgestreckte Flamme
ausbilden und derart den Brennerkanal 4 verlassen sollte, auf eine Wandung/ies zu
beheizenden Gegenstandes trifft. Vielmehr kann auch eine langgestreokte Flamme nur
auf den Strahlungasehirm 8 treffen. Dabei bleibt der von Flachflammenbrennern, die
nur mit einer Ringscheibe arbeiten, her bekannte günstige Strömungsverlauf erhalten:
Die im Ofenraum vorhandenen Brenngase gelangen zwischen Strahlungaschirm 8 und Ringecheibe
6 durch die zentrale Öffnung 7 hindarch in den Brennerkanal 4 - Pfeile A -. Durch
die vom Wirbelkern der Flamme her austretenden heißen Gase - Pfeile B - werden die
rückströmenden Brenngase zwischen Ofenwand 3 und Ringsoheibe 6 radial nach außen
wieder in den Ofenraum zurückgedrückt. Auf diesem Weg umspülten die Brenngase die
Prallplattenanordnung und kühlen diese, so daß eine Uberhitzung vermieden ist.