DE2432330C2 - Brenner mit hoher Austrittsgeschwindigkeit der Rauchgase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. . Bei einem in der GB-PS 11 20 326 beschriebenen Brenner dieser Gattung münden die Bohrungen am vorderen Ende des Flammrohrs radial in den Brennraum ein. Die das Flammrohr abschließende hintere Stirnwand ist mit einer zentralen Öffnung versehen, in die sowohl das Brenngas als auch die Verbrennungsluft einströmen, so daß deren Vermischung erst in der Brennkammer erfolgt Dieser Umstand macht es aber schwierig, eine stabile Flamme zu erzielen, damit die verbrannten Gase mit einer gleichmäßig hohen Temperatur durch die in der vorderen Stirnwand des Flanmrohres angeordnete verjüngte Austrittsöffnung austreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Hochgeschwindigkeitsbrenner zu schaffen, mit dem eine stabile Flamme und eine gleichförmig hohe Temperatur der aus dem Flammrohr austretenden verbrannten Gase erzielbar ist, wobei sein Flammrohr vor einer Überhitzung geschützt ist

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Brenners mit der Vormischkammer ermöglicht eine stabile Verbrennung, die eine hohe Temperatur der aus dem Flammrohr austretenden verbrannten Gase gewährleistet, wobei durch die besondere Führung der Verbrennungsluft eine Überhitzung des Flammrohres zuverlässig verhindert wird.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den U&ieransprüchen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Brenner mit hoher Austrittsgeschwindigkeit der Rauchgase, und

F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in F i g. 1.

Der gezeigte Brenner umfaßt ein rohrförmiges Flammrohr 10, in dessen Inneren der eigentliche Brennraum 11 des Brenners untergebracht ist Das Flammrohr 10 ist im Inneren eines dazu koaxialen Außengehäuses 12 montiert, das die Außenwand des Brenners bildet. Am Vorder- oder Austrittsende ,4,V des Brenners ist eine vordere Stirnwand 13 vorgesehen, in der eine Austrittsöffnung 14 verminderten Querschnittes angeordnet ist.

Das zu verbrennende Gas wird in Pfeilrichtung G durch eine Brenngasleitung 15 zugeführt, die eine das Hinterende AR des Brenners dicht verschließende Gehäuserückwand 16 durchsetzt. Eine Verschlußschraube 17 mit einer Dichtung 18 bewirkt die Abdichtung des Durchtritts der Brenngaszuleitung 15 durch die Rückwand 16.

Da das Außenrohrgehäuse 12 länger ist als das Flammrohr 10 wird Luft in Pfeilrichtung A durch eine Leitung 19 zugeführt, die in Querrichtung in eine Luftkammer 20 am rückwärtigen Ende des Außengehäuses 12, und zwar hinter dem offenen Ende des Flammrohres 10, mündet.

Eine mit Löchern 23 durchsetzte hintere Stirnwand 21, die die Rückwand des Brennraumes 11 bildet, ist auf die Brenngasleitung 15 aufgesetzt. Gegenüber den Löchern 23 sind Gegenbohrungslöcher 24 mit größerem Durchmesser angeordnet, die jedoch nicht die gesamte Dicke der Stirnwand 21 durchsetzen.

In einem gewissen Abstand hinter der Stirnwand 21 ist eine zweite, scheibenartige Wand 22 angeordnet, die mit Löchern 25 versehen ist. Die beiden Wände 21 und 22 sitzen auf einer Muffe 26, die ihrerseits im Innern des Flammrohres 10 an dessen rückwärtigem Ende montiert ist.

Die am Vorderende des Brenners montierte Stirn-

wand 13 ist — wie insbesondere in F i g. 2 veranschaulicht — mit geneigten Bohrungen 27 versehen, bezüglich deren präzisen Lage, Anordnung und Ausbildung auf F i g. 2 verwiesen wird.

Weiterhin ist das Flammrohr 10 unmittelbar vor der hinteren Stirnwand 21 mit Bohrungen 28 versehen.

Wie F i g. 1 deutlich zeigt, können die verschiedenen Bestandteile des Brenners lösbar miteinander verbunden sein. Diese Teile können zum Großteil zusammengesteckt und verschweißt oder verschraubt sein. Da die Kühlung des Brenners sehr wirksam ist, können sämtliche Teile aus einem geeigneten Metall, beispielsweise Stahl, bestehen, ohne daß Probleme hinsichtlich des Temperaturverhaltens einer der verwendeten Teile auftreten.

Der beschriebene Brenner arbeitet wie folgt: Die Luft wird unter Druck in die Kammer 20 eingeleitet Da die Luftleitung 19 quer eingesetzt ist, wird die Verbrennungsluft im Außengehäuse 12 mit hoher Geschwindigkeit in Drehung versetzt, so daß eine wirksame Kühlung der Rohrwand gewährleistet ist

Gleichzeitig wird das Verbrennungsgas unter Druck in die Brenngasleitung 15 eingeführt

Ein großer Teil der Verbrennungsluft wird in den Ringraum 30 zwischen dem Außengehäuse 12 und dem Flammrohr 10 eingeleitet. Längs dieser Bahn gewährleistet die Verbrennungsluft die Kühlung des Außengehäuses 12 sowie des Flammrohres 10 und sie wird vorgewärmt. Die zugeführte Luft wird unter schneller Drehung durch die Löcher 27 in der Nähe der Stirnwand 13 in den Brennraum 11 geleitet Die sich daraus ergebende Zentrifugalwirkung gewährleistet gleichzeitig, daß eine Strömung vorerwärmter Luft mit verhältnismäßig niedriger Temperatur und hoher Zirkulationsgeschwindigkeit gegen die Innenwand des Flammrohres 10 geschleudert wird und daß andererseits ein Überdruck erzeugt wird, durch den dieser Luftstrom entlang der Innenwand des Flammrohres 10 wieder zurückströmen kann, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist, die die unterschiedlichen Gasströmungen im Brenner zeigen. Auf diese Weise wird eine ausgezeichnete Kühlung des Flammrohres 10 bewirkt und gleichzeitig wird eine Wärmeisolierung des Flammrohres 10 durch ein Verbrennungsluftkissen zwischen seiner Innenwand und den verbrannten Gasen erzielt.

Ein Teil des Brenngases tritt dur-f h die Hauptdüse 32 in die Brennkammer 11 ein.

Andererseits ist zwischen den Wänden 22 und 21 eine Vormischkammer 33 ausgebildet, die durch Löcher 34 in der Brenngasleitung 15 und durch Löcher 25 in der zweiten Wand 22 ein bestimmtes Luft-Gas-Vorgemisch aufnimmt das durch die Löcher 23 und 24 in den Brennraum 11 eintritt. Die gegengebohrten Löcher 24 (ihre genaue Gestalt kann Fig. 1 entnommen werden) gewährleisten eine siabile Flamme.

Die in der Wand des Flammrohres 10 praktisch auf der Höhe der Vorderseite der hinteren Stirnwand 21 vorgesehenen Löcher 28 bilden einen zusätzlichen Lufteinlaß, der zur Kühlung des Flammrohres und zur Stabilisierung sowie zum einwandfreien Halten der Flammen an der Stirnwand 21 beiträgt.

Bei einem derartigen Brenner erhält man am Ausgang der eingeschnürten Austrittsöffnung 14 einen Strahl verbrannter Rauchgase 36 hoher Geschwindigkeit und sehr hoher Temperatur, ohne daß eines der den Brenner bildenden Teile einer hohen Temperatur ausgesetzt ist. So kann bekpielsweise der aus dem Brenner austretende Rauchgasstrahl 36 eine Temperatur von ca.

1850⁰C aufweisen, ohne daß der heißeste Teil des Breaners, nämlich die vordere Stirnwand 13, eine Temperatur von 350° C übersteigt

Hinsichtlich der Dimensionierung des Brenners ist zu bemerken, daß für eine vorgegebene Leistung die Länge des Brennraumes und der Querschnitt der Austrittsöffnung um mindestens 100% schwanken kann, ohne daß sich die Funktion des Brenners ändert

Desgleichen kann die Verteilung der Querschnitte der verschiedenen öffnungen um einen optimalen Wert schwanken.

Bezüglich des Ausstoßes ist der Brenner in seiner Funktion anpassungsfähig: sein Ausstoß kann in einem Verhältnis von 1 :20 geändert werden; der Überschuß an zulässiger Luft zum Nennausstoß beträgt ungefähr 100% und erreicht bei schwachem Ausstoß 350%.

Diese besonderen Eigenschaften machen den Brenner besonders geeignet für diejenigen Verwendungszwecke, die vom Brenner Festigkeitseigenschaften bei brutalen und dicht aufeinanderfolgenden thermischen Zyklen erfordern, wie z. B.: schne'/^s Aufheizen eines Raumes mit anschließendem piötziiche-» Abkühlen einzig und allein durch Einblasen von Luft

Es ist möglich, eine große Brennerlänge vorzusehen, ohne den die Verbrennung betreffenden Teil in irgendeiner "¹VeJSe zu verändern. Das Einsetzen in dicke Mauerwerke ist also kein Problem und es sind keine besonderen Kunstgriffe notwendig, um zu vermeiden, daß die Energie der verbrannten Gase verlorengeht

Gegebenenfalls kann der Brenner auch als Gegenstrombrenner verwendet werden. Zu diesem Zweck genügt es, die Verbrennungsprodukte nach dem Durchlauf im Ofen zu sammeln, so daß sie um das Außenrohr 12 herumgeleitet und in einen in F i g. 1 gestrichelt dargestellten Mantel 40 eingeführt werden, bevor sie zum Austrittskanal 41 abgeleitet werden. Die Abgase verlieren auf diese Weise einen Teil ihrer großen Wärme, indem sie die Verbrennungsluft erhitzen. Auf diese Weise wird die Heizleistung erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Brenner mit hoher Austrittsgeschwindigkeit der Rauchgase, bstehend aus einem einen Brennraum s begrenzenden zylindrischen Flammrohr (10) mit einer hinteren Stirnwand (21), durch die Brenngas und Luft in den Brennraum (11) eingeführt werden, und mit einer vorderen Stirnwand, in deren Zentrum eine verjüngte Austrittsöffnung für die Rauchgase angeordnet ist, sowie aus einem das Flammrohr in radialem Abstand unter Bildung eines Ringluftkanals umgebenden koaxialen zylindrischen Außengehäuse, dessen vorderes Ende mit der Stirnwand des Flammrohres abschließt und dessen hinteres Ende, an das >5 eine Luftleitung (19) und eine Brenngasleitung (15) angeschlossen sind und in dem eine Luftkammer (20) ausgebildet ist, über die hintere Stirnwand des Flammrohres hinausragt und durch eine Gehäuserückwand abgeschlossen ist, wobei das Flammrohr nahe seinervorderen Stirnwand am Umfang zahlreiche Bohrungen (27) aufweist, über welche dem Brennraum durch den Ringluftkanal von der Luftkammer her vorgewärmte Luft zugeführt wird, d a -durch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (27) des Flammrohres (10) tangential in den Brennraum (11) einmünden, daß die Luftleitung (19) in Querrichtung in die Luftkammer (20) einmündet, daß das Flammrohr (10) über seine hintere Stirnwand (21) übersteht, daß im Abstand hinter der hin- teren Stirnwand (21) eine zweite Wand (22) in das Flammrohr (10) eingesetzt ist, die zusammen mit dem überstehenden Sereich des Flammrohres (10) und dessen hinterer Stirnwand (21) eine Vormischkammer (33) begrenzt, die übe: in der zweiten Wand (22) angeordnete Löcher (25) mit der Luftkammer

(20) und über in der hinteren Stirnwand (21) des Flammenrohres (10) angeordnete Löcher (23) mit dem Brennraum (11) in Verbindung steht, und daß die die zweite Wand (22) und die hintere Stirnwand

(21) des Flammrohres (10) durchsetzende Brenngasleitung (15) im Bereich der Vormischkammer (33) mit öffnungen (34) zum Auslaß von Brenngas versehen ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Flammrohr (10) in der Nähe der hinteren Stirnwand (21) Löcher (28) vorgesehen sind, die den Ringluftkanal (30) zwischen dem Außengehäuse (12) und dem Flammrohr (10) mit dem Brennraum (11) verbinden. jo

3. Brenner nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (23) in der hinteren Stirnwand (21) auf der Seite des Brennraums (11) Abschnitte (24) größeren Durchmessers aufweisen.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er aus verschiedenen metallischen Einzelteilen besteht, die beispielsweise duch Verschrauben lösbar miteinander verbunden sind.