DE2414607A1

DE2414607A1 - Brenner

Info

Publication number: DE2414607A1
Application number: DE19742414607
Authority: DE
Inventors: David John Barratt; Robert Neil Mcbride
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1973-03-28
Filing date: 1974-03-26
Publication date: 1974-10-17
Also published as: GB1463663A; JPS5063536A; JPS5742806B2; DE2414607C2; JPS5774512A

Description

betreffend

Brenner
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 21 34 749.9)

Die Erfindung betrifft eine Fortbildung eines Brenners nach Patent ...(Pat.Änm. P 21 34 749.9) für einen gasförmigen Brennstoff mit einem äußeren Gehäuse aus einem .undurchlässigen Werkstoff und einem damit verbundenen hohlen inneren Kern aus einem porösen Werkstoff einer bestimmten genannten Art, der an einem Ende offen ist, und mit einem zwischen dem Gehäuse und dem Kern liegenden Gasverteilerraum, der in Verbindung mit einem Einlaß des Gehäuses für ein brennbares Gasgemisch steht, und bei dem die Anordnung des äußeren Gehäuses und des hohlen inneren Kerns derart ist, daß das Gasgemisch den porösen Kern von dem Gasverteilerraum aus in Richtung auf den durch den Kex^n abgegrenzten Hohlraum durchdringen kann.

Der Ausdruck "poröser Werkstoff" bezeichnet hier ein Material, das zwischen seiner einen Seite und seiner anderen Seite eine große Anzahl .von regellos angeordneten Poren aufweist, so daß das Material von einem Gas durchdrungen werden

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Ein solcher Brenner ist bereits in der dt. Offenlegungsschrift 2 134 749 der gleichen Anmelderin beschrieben, und der Brenner wird im folgenden als "Brenner der genannten Art" bezeichnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe.zugrunde, für einen Brenner der genannten Art eine besonders zweckmäßige Konstruktion zu schaffen, insbesondere für Brenner von .relativ großen Abmessungen und/oder Brenner, die während des Betriebs außergewöhnlich hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, und die eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen müssen, da solche großen Brenner nur unter Schwierigkeiten gehandhabt, transportiert, eingebaut, geprüft usw. werden können, und da während des Betriebs häufig Schwingungen entstehen.

Bei einer Ausführungsform eines eriindungsgemäüen Brenners der genannten Art weist der hohle Kern eine Seitenwand aus porösem Metall auf und ist an seinem dem Einlaß des Brenners zugewandten geschlossenen Ende mit einer abdichtenden Abdeckung aus einem undurchlässigen hitzebeständigen Material versehen. Der eigentliche poröse Kern kann aus gesintertem Hetall-"Filz" oder Gewebestücken aus gesintertem Metall hergestellt sein.

Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß das Vorhandensein des Kernteils aus porösem Metall eine hohe mechanische Festigkeit gewährleistet, während das Vorhandensein der abdichtenden Abdeckung aus hitzebeständigem Material, das eine geringe Y/ärmeleitfähigkeit besitzt, sicherstellt, daß ein Zurückschlagen der Flamme in den G-asverteilerraum auf der Eintrittsseite für das brennbare G-emisch verhindert wird.

Bei einer anderen Ausführungsform eines Brenners der genannten Art weist der poröse Kernteil eine Wand aus hitzebeständigem Material auf, die von einem Käfig aus gelochtem Hetall getragen wird, der auf der einen Seite des Gasverteilerraums angeordnet ist. Alternativ hierzu kann der Tragkäfig aus einem porösen Metall der vorstehend genannten Art hergestellt sein, Be:-; Tragkäfig bewirkt sir.i Ei-hohimg der uiechanischen

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Festigkeit des porösen Kernteils, denn eine hitzebeständige Wand dürfte insbesondere bei einem Brenner von größeren Abmessungen ohne das Vorhandensein einer Unterstützung nicht in der Lage sein, den eingangs genannten Betriebsbedingungen ebenso gut standzuhalten wie ein Kern aus porösem Metall.-

Bei den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brenner ist der Gasverteilerraum vorzugsweise mit einem Abschirmungsteil versehen, das diesen Raum in einen äußeren und einen inneren Teil unterteilt, wobei diese Teile am in die Strömungs— richtung weisenden Teil des Brenners in Verbindung miteinander stehen, während der Einlaß für das brennbare Gemisch an den äußeren Teil des Gasverteilerraums angeschlossen ist.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß während des Betriebs des Brenners das brennbare Gemisch zum heißesten vorderen Teil des Brenners gefördert wird, wodurch die Selbstkühlungswirkung verstärkt wird, und wenn das Gas den porösen Kern durchdringt, um zu der Verbrennungszone zu gelangen, wird es bereits vorgewärmt.

Ferner kann gemäß der Erfindung ein Zündbrenner vorhanden sein, der sich durch die Abdeckung am geschlossenen Ende des hohlen Kerns erstreckt.

An dem in die Strömungsriehtung weisenden Ende der Verbrennungskammer, die durch das hohle Kernteil abgegrenzt wird, ist eine vorzugsweise aus einem hitzebeständigen.Material hergestellte Austrittsdüse angeordnet. Durch diese Maßnahme wird der Verbrennungsraum vergrößert, und beim Betrieb des Brenners besteht Gewähr dafür, daß die Verbrennungsgase den Brenner über seinen Auslaß an seiner Stirnfläche erst verlassen, wenn eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs stattgefunden hat.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels erläutert.

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Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines Brenners.

Zu dem dargestellten Brenner gehört ein Brennergehäuse 1 aus Metall, das mit einem Kern 2 aus einem porösen Metall-Baaterial versehen ist. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kern 2 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Außenfläche des Kerns, der als einen zentralen Verbrennungsraum 4 umschließender Hohlkörper ausgebildet ist, ein G-asverteilerraum 3a5 3b» Der Kern 2 ist an einem Ende mittels einer Abdeckung 5 dicht verschlossen. Der Teil 3a des Gasverteilerraums steht in Verbindung mit einem Einlaß 6 des Gehäuses 1 zum Zuführen eines brennbaren Gemisches. Der Verbrennungsraum 4 ist an seinem von der Abdeckung 5 abgewandten Ende offen, und die schon genannte Auslaßdüse 7 ist in einem Bauteil 8 ausgebildet, das aus einem feuerfesten Material, z.B. Zirkonerde, besteht,

Zwischen den Teilen 3a und 3b des Gasverteilerraums ist ein Abschiriflungsteil bzw. ein Umlenkorgan 9 so angeordnet, daß am vorderen Ende des Brenners ein Spalt 10 vorhanden ist_s der die Räume 3a und 3b miteinander verbindet.

Schließlich ist ein Zündbrenner 11 vorhanden, der sich

durch die Abdeckung 5 erstreckt und in den Boden des Verbrennungsraums 4 hineinragt«,

Während des Betriebs des Brenners tritt ein Gemisch aus Brennstoff und einem Oxidationsmittel, ζ.B.aus Erdgas oder PetroleuEiflüssiggas und Luft, in das Einlaßrohr β am hinteren Ende des Brenners ein, um durch den Raum 3a zwischen dem äußeren Gehäuse 1 und dem Umlenkorgan 9 und den Spalt 10 zu strömen ₉ wodurch der vordere Teil des Brenners gekühlt wird, woraufhin das Gemisch, den Baum 3b durchströmt und schließlich den porösen Werkstoff des Kerns 2 durchdringt. Die Verbrennung spielt sich nahe der Innenfläche des porösen Kerns ab, und die Yerbrennungsgase entweichen aus dem Brenner durch die Auslaßdüse 7.

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Der Zündbrenner 11 kann während des Betriebs des Brenners ständig mit dem gleichen Brennstoff gespeist werden, um eine ununterbrochene Verbrennung zu gewährleisten; das Verhältnis zwischen dem Brennstoff und dem Oxidationsmittel kann bei dem Zündbrenner unabhängig eingestellt werden und sich von dem für den Hauptbrenner gewählten Verhältnis unterscheiden. Bei dem gasförmigen Brennstoff, mit dem der Hauptbrenner und der Zündbrenner gespeist werden, kann es sich um einen beliebigen Brennstoff handeln, der bei einem etwa dem Druck der Atmosphäre entsprechenden Druck gasförmig ist, und hierzu gehören auch verdampfte Brennstoffe.

Die Wandstärke des porösen Kerns 2 richtet sich gewöhnlich nach der Konstruktion und der vorgesehenen Leistung des Brenners und liegt bei Brennern mit einem Kern aus feuerfestem Material vorzugsweise zwischen etwa 26 mm und etwa 13 nun, während sie bei einem Brenner mit einem Kern aus Metall etwa 2 mm beträgt.

Der beschriebene Brenner ist sowohl mit stöchiometrischen Gemischen als auch mit nicht-stöchiometrischen Gemischen betreibbar, so daß es möglich ist, eine Teilverbrennung durchzuführen, um ein reduzierendes Gas zu erzeugen, daß es jedoch auch möglich ist, eine oxidierende Atmosphäre dadurch zu erzeugen, daß man den Brenner mit einem Oxidationsmittelüberschuß betreibt.

Der Brenner nach der Erfindung eignet sich insbesondere zur Benutzung als Tunnelbrenner, und er ermöglicht die sofortige Erfüllung der jeweiligen Erfordernisse auf dem Gebiet des schnellen Erhitzens von Metall, wo man mit hoher Strömungsgeschwindigkeit arbeitende Brenner benötigt, bei denen sich in der Praxis hohe Mengendurchsätze von z.B. 3 bis 150 kg Brennstoff in der Stunde erzielen lassen. Der erfindungsgemäße Brenner läßt sich jedoch auch auf andere Weise so ausbilden, daß man jede gewünschte Form oder Größe eines Brenners für eine hohe Heizleistung erhält.

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Erfindungsgemäße Brenner werden vorzugsweise als zylindrische Brenner oder als Flachbrenner mit schlitzförmiger Auslaßdiise ausgebildet.

Patentansprüche:

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Claims

Paten a η s ρ r üch e

1.) Brenner für gasförmige Brennstoffe mit einem Stabilisator aus porösem Werkstoff mit einem in dem äußeren geschlossenen Brennergehäuse aus einem undurchlässigen Werkstoff angeordneten und mit diesem verbundenen hohlen inneren Kern aus einem porösen Werkstoff, der an einem Ende für den Austritt der Brenngase offeiyist, sowie mit einem Gasvertexlerraum zwischen dem Gehäuse und dem Kern,'der mit dem Gasgemisch~einlaß in Verbindung steht, damit das Gasgemisch den porösen Kern von dem Gasverteilerraum aus in Richtung zu dem hohlen Innenraum des Kerns zu durchströmen vermag, nach Patent 2 ä34 749 (Patentanmeldung P 21 34 749.9), dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Kern eine Seitenwand aus porösem Metall besitzt und daß der Kern an seinem deni Einlaß des Brenners zugewandten geschlossenen Ende eine abdichtende Abdeckung (5) aus einem undurchlässigen hitsebeständigen Werkstoff aufweist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch g e ke nnzeich— net, daß der poröse Kern (2) aus einem gesinterten Metallfilz besteht«

3 ο Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Kern (2) aus Gewebestücken aus gesintertem Metall hagestellt ist.

4. Brenner für gasförmige Brennstoffe mit einem Stabilisator aus porösem Werkstoff mit einem indem äußeren geschlossenen Brennergehäuse aus einem undurchlässigen Werkstoff angeordneten und mit diesem verbundenen hohlen inneren Kern aus einem porösen Werkstoff, der an einem Ende für den Austritt der Brenngas offen ist_f.sowie mit einem Gasverteilerraum zwischen dem Gehäuse und dem Kern, der mit dem Gasgemischeinlaß in Verbindung steht, damit das Gasgemisch den porösen Kern von dem Gasvertexlerraum aus in Richtung zu dem hohlen Innenraum des Kerns zu durchströmen vermag, nach Patent 2 134 749

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(Patentanmeldung P 21 34 749.9), dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Kern eine Wand aus einem hitzebeständigen Werkstoff hat, die durch einen auf der dem Gasverteilerraum zugewandten Seite des hohlen Kerns angeordneten Käfig aus gelochtem Metall abgestützt ist.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichn e t, daß der den hohlen Kern (2) abstützende Käfig aus porösem Metall besteht. " .

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge — kennzeichnet , daß in dem Gasverteilerraum ein Umlenkorgan (9) angeordnet ist, das den Gasverteilerraum ineinen äußeren Teil (3a) und einen inneren Teil (3b) unterteilt, daß diese Teile am in die Strömungsrichtung weisenden Teil des Brenners in Verbindung miteinander stehen, und daß der Einlaß (6) für das brennbare Gasgemisch an den äußeren Teil des Gasverteilerraums angeschlossen ist.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g ekennzeichnet , daß ein Zündbrenner (11) vorhanden ist, der sich am geschlossenen Ende des hohlen Kerns (2) durch die abdichtende Abdeckung (5) erstreckt.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Innenraum des hohlen Kerns /2) gebildete Verbrennungskammer an ihrem indie Strömungsrichtung weisenden Ende mit einer Auslaßdüse (8) aus einem hitzebeständigen Werkstoff versehen ist.

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