DE2434960A1

DE2434960A1 - GAS BURNER

Info

Publication number: DE2434960A1
Application number: DE19742434960
Authority: DE
Inventors: Paul Baguet
Original assignee: PARTICIPATIONS IND C E P I COM
Current assignee: PARTICIPATIONS IND C E P I COM
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1975-02-06
Also published as: GB1460673A; LU68052A1; JPS5070938A; IT1021079B; ES428428A1

Description

dr. MÜLLER-BORE dipl.-ing. GROENING dipl.-chem. dr. DEUFEL DIPL.-CHEM. UP. SCHÖN DIPL.-PHYS. HERTELdr. MÜLLER-BORE dipl.-ing. GROENING dipl.-chem. dr. DEUFEL DIPL.-CHEM. UP. SCHÖN DIPL.-PHYS. HERTEL

PATfcNTANWÄLTiHPATfcNTANWÄLTiH

19. Juli 1974 c 2855July 19, 1974 c2855

COMPAGNIE D¹ETUDES ET DECOMPAGNIE D ¹ ETUDES ET DE

PARTICIPATIONS INDUSTRIELLESPARTICIPATIONS INDUSTRIAL

Luxemburg, LuxemburgLuxembourg, Luxembourg

GasbrennerGas burner

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit einer Verbrennungskammer, die auf der einen Seite wenigstens einen Injektor zum Einführen eines Brenngases und eines Sauerstoff enthaltenden Gases in die Kammer und auf der gegenüberliegenden Seite eine Auslaßöffnung für die Verbrennungsgase hat.The invention relates to a gas burner with a combustion chamber, on the one hand at least one injector for introducing a fuel gas and an oxygen containing gas into the chamber and on the opposite side an outlet opening for the combustion gases Has.

Diese bekannten Gasbrenner haben den Nachteil, daß ihre Wärmeleistung nur zwischen relativ engen Grenzen veränderbar ist, wodurch automatisch die Herstellung von mehreren Brennertypen erforderlich wird, wenn man einen großen Bereich von Wärmeleistungen überspannen will.These known gas burners have the disadvantage that their heat output can only be changed between relatively narrow limits which automatically requires the manufacture of several types of torches when one wants to span a large range of thermal outputs.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, diesen Nachteil zu vermeiden und einen Gasbrenner der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Wärmeleistung einen weiten Bereich überspannt«The object on which the invention is based is to avoid this disadvantage and to create a gas burner of the type mentioned, its thermal output spans a wide area "

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Dr. Müllar-Boro DIpI.-Ing. Groening · Dr. Deufel · Dr. Schön · Dipl.-Phya. HertelDr. Müllar-Boro DIpI.-Ing. Groening Dr. Deufel Dr. Schön · Dipl.-Phya. Hertel

33 Braunschwelg, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-Straße 133 Braunschwelg, Am Bürgerpark 8 8 Munich 22, Robert-Koch-Straße 1

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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Wände des Injektors aus einem keramischen feuerfesten Material hergestellt. Der Injektor ist so profiliert, daß wenigstens ein Teil des Brenngases und des Sauerstoff enthaltenden Gases zu einer konvergenten Stelle gerichtet wird , die in der Mitte der Länge der Verbrennungskammer auf der Seite des Injektors liegt.To solve this problem, the walls of the injector are made of made of a ceramic refractory material. The injector is profiled so that at least part of the Fuel gas and the oxygen-containing gas is directed to a convergent point which is in the center of the Length of the combustion chamber is on the side of the injector.

Ein diesen technischen Bedingungen entsprechender Brenner ermöglicht das Fixieren der Zone für den Beginn der Verbrennung und gewährleistet, daß die Verbrennung zum größten Teil mehr oder weniger an der genannten Konvergenzstelle einsetzt, so daß das Volumen der Kammer vollständig ausgenutzt wird. Dadurch ergibt sich automatisch eine Erhöhung der Wärmeleistung des Brenners, die in der Brennkammer erzeugt werden kana. Wenn auch die minimale Wärmeleistung eines solchen Brenners nicht erhöht wird, ist doch der Leistungsbereich dieses Brenners erweitert. Auf diese Weise kann ein solcher vorher ausgewählter Brenner mit größerer Sicherheit den tatsächlichen thermischen Anforderungen entsprechen. Das heißt mit anderen Worten, daß sich die tatsächlichen Wärmeerfordernisse zwischen Grenzen ändern können, die weiter sind als die bei der Konzipierung eines mit diesen Brennern auszurüstenden Ofens vorgesehenen*A burner conforming to these technical conditions enables the zone to be fixed for the start of combustion and ensures that the combustion is at its greatest Part begins more or less at the point of convergence mentioned, so that the volume of the chamber is fully utilized will. This automatically increases the heat output of the burner, which is generated in the combustion chamber become kana. Even if the minimum heat output of such a burner is not increased, it is The output range of this burner has been extended. In this way, such a pre-selected burner can be used with larger Safety correspond to the actual thermal requirements. In other words, that means that the change actual heat requirements between boundaries that are wider than those provided for when designing a furnace to be equipped with these burners *

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß herstellerseitig zur Abdeckung eines bestimmten Bereiches von Wärmeleistungen eine verringerte Anzahl von Brennertypen normiert zu werden braucht, wodurch natürlich auch eine begrenztere Anzahl von Ersatzteilen genügt, um die Erfordernisse zu befriedigen.Another advantage is that the manufacturer covers a certain range of thermal outputs a reduced number of burner types needs to be standardized, which of course also means a more limited one Number of spare parts is sufficient to meet the requirements to satisfy.

Eine wesentliche Eigenschaft des erfindungsgemäßen Gasbrenners besteht darin, daß wenigstens die Injektorwände aus einem keramischen feuerfesten Material bestehen.An essential property of the gas burner according to the invention consists in that at least the injector walls are made of a ceramic refractory material.

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Infolge der äußerst vollkommenen Verbrennung sind die Temperaturen an dieser Stelle sehr hoch. Die gegenwärtig für die Konstruktion von Brennerinjektoren verwendeten Metallwände würden diese Temperatur nicht aushalten, wenn sie nicht mit Wasser gekühlt würden. Eine solche Kühlung will man jedoch vermeiden, da sie einen Le.istungsverlust des Brenners bedeutet und eine zusätzliche Installierung erforderlich macht. Vorzugsweise werden keramische feuerfeste Materialien verwendet, die einen über l8oo°C liegenden Brandprobenwiderstand bzw. pyroskopischen Widerstand haben.As a result of the utterly perfect combustion they are Temperatures very high at this point. Those currently used in the construction of burner injectors Metal walls would not be able to withstand this temperature if they were not cooled with water. Such a cooling you want to avoid it, however, as it causes a loss of performance of the burner and requires additional installation. Ceramic refractories are preferred Materials are used that have a fire test resistance or pyroscopic resistance above 180 ° C to have.

Vorteilhafterweise hat die Auslaßöffnung der Injektoren einen ringförmigen Verlauf.Advantageously, the outlet opening of the injectors an annular course.

Eine solche Ausführung der Injektorwände hat den Vorteil, daß die Gefahr des Flammenrückschlags begrenzt ist, die die^ Beweglichkeit der gasförmigen Teilchen bremsen würde, die für die Fortpflanzung der Flamme erforderlich ist. Durch eine Ringöffnung, die gezwungenermaßen weniger weit ist als eine nicht ringförmige Öffnung vom gleichen Querschnitt, ist der durch diese Öffnung hindurchgehende Strahlungsanteil begrenzter, denn dieser Anteil ist eine direkte Funktion des maximalen Winkels, der in diese Öffnung einbeschrieben werden kann. Die Wärmestrahlung tritt also weniger leicht in eine Ringöffnung als in eine entsprechende nicht ringförmige Öffnung ein, wodurch auch die Gefahr des Flammenrückschlags verringert wird.Such a design of the injector walls has the advantage that the risk of flashback is limited, which would slow down the mobility of the gaseous particles, which is necessary for the propagation of the flame. By an annular opening that is necessarily less wide than a non-annular opening of the same cross-section, the proportion of radiation passing through this opening is more limited because this proportion is direct Function of the maximum angle that can be inscribed in this opening. So the thermal radiation occurs less easily into an annular opening than into a corresponding non-annular opening, which also increases the risk the flashback is reduced.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist der Injektor mit Einrichtungen zum Regulieren seines Durchgangsquerschnitts für das Gas zur Verbrennungskammer versehen. Diese Einrichtungen können entweder von Hand oder automatisch gesteuert werden. Infolge dieser Einrichtungen kann der Bereich der verschiedenen Leistungen noch erweitert werden, die mit ein und demselben BrennerAccording to a special embodiment of the invention the injector with means for regulating its passage area for the gas to the combustion chamber Mistake. These devices can be controlled either manually or automatically. As a result of these bodies the range of different outputs can be expanded with one and the same burner

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erzielt werden können. Die Möglichkeit der Änderung des Durchgangsquerschnittes des Injektors ermöglicht es, die nominale Brennerleistung zu modifizieren, ohne daß irgendein Teil ausgetauscht vrerden muß.can be achieved. The possibility of changing the passage cross-section of the injector enables the Modify nominal burner output without having to replace any part.

Bevorzugt werden weiterhin Einrichtungen vorgesehen,' um den Injektor mit einer Mischung von Brenngas und Sauerstoff enthaltendem Gas in vorher festgelegten Anteilen zu beschicken. .Devices are also preferably provided in order to to charge the injector with a mixture of fuel gas and gas containing oxygen in predetermined proportions. .

Dadurch kann die Wärmeleistung des Brenners beträchtlich erhöht werden, wobei vermieden wird, daß sich die Verbrennung einen wesentlichen Abschnitt über die Verbrennungskammer hinaus erstreckt, beispielsweise bis in den Ofen, was verschieden Nachteile nach sich ziehen würde, beispielsweise die Möglichkeit einer oxydierenden oder reduzierenden Reaktion mit den in dem fraglichen Ofen behandelten Produkten.This can increase the heat output of the burner considerably can be increased, avoiding that the combustion extends a substantial portion of the combustion chamber extends out, for example into the oven, which would entail various disadvantages, for example the possibility of an oxidizing or reducing reaction with the products treated in the oven in question.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat der Brenner einen zweiten Injektor, der in die Verbrennungskammer an einer Stelle der Wand dieser Kammer mündet, die von der ringförmigen Auslaßöffnung des anderen Injektors umschlossen ist, welcher den Hauptinjektor bildet. Eine wichtige Funktion dieses sekundären bzw. zweiten In-" jektors besteht darin., den Raum der Verbrennungskammer stromauf von der Konvergenzstelle zu füllen, um so die Erzeugung eines Unterdrucks zu vermeiden, der die Neigung hätte, einen Pülsationsbereich zu schaffeny welcher die Gefahr des Flammenrückschlags erhöhen würde. Eine weitere Wirkung besteht darin, die Turbulenz an der Konvergenzstelle des ersten Injektors oder Hauptinjektors zu begrenzen, wodurch der Austritt des dort ankommenden Gases in Richtung der Auslaßöffnung der Verbrennungskammer begünstigt wird.In a further advantageous embodiment of the invention the burner has a second injector that goes into the combustion chamber at one point on the wall of that chamber opens, which is enclosed by the annular outlet opening of the other injector, which forms the main injector. An important function of this secondary or second injector is the space of the combustion chamber upstream of the point of convergence, so as to avoid the creation of a negative pressure that affects the inclination would have to create a rinsing area which the Would increase the risk of flashback. Another effect is to limit the turbulence at the point of convergence of the first injector or main injector, whereby the exit of the gas arriving there in the direction of the outlet opening of the combustion chamber is promoted.

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Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.The invention is illustrated by way of example using the accompanying drawings explained in more detail.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht im Schnitt längs der Linie I-I von Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung.Fig. 1 shows schematically in a side view in section along the line I-I of Fig. 2, an embodiment of the Invention.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig.Fig. 2 shows a section along the line II-II of Fig.

Fig. 3 ist ein Diagramm, in welchem auf der Ordinate die Verbrennungsgeschwindigkeit in m/s des Gas-Luft-Gemisches, welches in den Brenner durch den Hauptinjektor eingeführt wird, und auf der Abszisse das dem Brenner zugeführte Verhältnis von Luft zu Brenngas aufgetragen ist, wobei zwei Brennbarkeitskurven ein und desselben Gasgemisches für 2o°C bzw. loo C gezeigt sind.Fig. 3 is a diagram in which on the ordinate the Combustion speed in m / s of the gas-air mixture, which is introduced into the burner through the main injector, and on the abscissa the ratio supplied to the burner is applied from air to fuel gas, with two flammability curves for one and the same gas mixture for 2o ° C and loo C are shown.

Dersin den Figuren 1 und 2 gezeigte Brenner hat eine Verbrennungskammer 3« die auf einer Seite zwei Injektoren 1 und 2 für die Beschickung dieser Kammer 3 mit einem Brenngas und einem Sauerstoff enthaltenden Gas und auf der gegenüberliegenden Seite eine Auslaßöffnung 6 für die Verbrennungsgase hat.The burner shown in Figures 1 and 2 has a combustion chamber 3 «the two injectors 1 and 2 on one side for charging this chamber 3 with a fuel gas and an oxygen-containing gas and on the opposite side an outlet opening 6 for the combustion gases Has.

Wenigstens die Wände des Injektors 2 sind aus einem keramischen feuerfesten Material hergestellt. Der Injektor 2 ist so profiliert bzw, geformt, daß wenigstens ein Teil des Gases zu einer Konvergenzsteile 7 gerichtet wird, die in der Mitte der Länge der Verbrennungskammer auf der Seite der Injektoren 1 und 2 liegt.At least the walls of the injector 2 are made of a ceramic refractory material. The injector 2 is profiled or shaped in such a way that at least part of the gas is directed towards a convergence part 7 which lies in the middle of the length of the combustion chamber on the side of the injectors 1 and 2.

Der Injektor erstreckt sich in der Länge seiner ringförmigen Auslaßöffnung 8 längs der beiden im wesentlichen koaxialen Kegelflächen, deren Spitze um die Konvergenzstelle 7 herum liegt und deren Achse mit der der Kammer 3 zusammenfällt.The injector extends the length of its annular Outlet opening 8 along the two essentially coaxial conical surfaces, the tip of which around the point of convergence 7 and the axis of which coincides with that of the chamber 3.

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Die Fläche des inneren Kegels begrenzt in der Wand der Verbrennungskammer einen Kern 5 aus feuerfestem Material, der längs seiner mit der Längsachse der Verbrennungskammer 3 zusammenfallenden Achse von dem Injektor 1 durchsetzt ist, der als Sekundärinjektor bezeichnet wird. Dieser Injektor umfaßt ein metallisches, zur Verbrennungskammer koaxiales Rohr 12, welches in den Kern 5 etwa bis zur Mitte der Kernstärke eintritt und dann durch einen Kanal 13 verlängert ist, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser des Metallrohres entspricht und der sich bis zur Verbrennungskammer 3 erstreckt. Auf diese Weise wird das Metallrohr vor der Strahlungswärme des Ofens geschützt, so daß eine laminare Strömung der durch das Rohr 12 und den Kanal 13 des Injektors 1 gehenden Gase gewährleistet ist.The surface of the inner cone delimits in the wall of the combustion chamber a core 5 of refractory material, which is penetrated along its axis coinciding with the longitudinal axis of the combustion chamber 3 by the injector 1, which is referred to as the secondary injector. This injector comprises a metal tube 12, coaxial with the combustion chamber, which enters the core 5 approximately to the middle of the core thickness and is then extended by a channel 13, the diameter of which corresponds to the inner diameter of the metal tube and which extends to the combustion chamber 3. In this way, the metal pipe is protected from the radiant heat of the furnace, so that a laminar flow of the gases passing through the pipe 12 and the channel 13 of the injector 1 is ensured.

Das Rohr 12 sitzt im Schiebesitz in Halterungen l4, so daß die Verschiebung in Richtung der Pfeile 9 möglich ist.The tube 12 is seated in a sliding fit in brackets l4, so that the displacement in the direction of the arrows 9 is possible.

Der Kern 5 des Brenners hat den Vorteil, daß er die Ausdehnung und das Zusammenziehen der Teile ermöglicht, die wesentlichen Temperatürändei-ungen unterworfen sind, ohne daß sich dadurch ein Nachteil hinsichtlich der Dichtheit des Brenners ergibt.The core 5 of the torch has the advantage that it allows the expansion and contraction of the parts that are subject to significant temperature changes without that this results in a disadvantage with regard to the tightness of the burner.

Alle Teile der Kammer sind hohen Temperaturen ausgesetzt, einschließlich der Teile auf der Seite der Verbrennungskammer, die in der Nähe der Konvergenzstelle liegen, wo die Wärmestrahlung ebenfalls sehr hoch ist.All parts of the chamber are exposed to high temperatures, including the parts on the side of the combustion chamber that are near the point of convergence where the heat radiation is also very high.

Der Kern 5i der am Rohr 12 befestigt ist, ist längs der Achse der Verbrennungskammer 3 beweglich, d. h. in Richtung der Pfeile ^_Λ so daß der Querschnitt des ringförmigen Durchlasses für das Gas regelbar ist, welches in die Verbrennungskammer durch die Öffnung 8 gelangt.The core 5i, which is attached to the tube 12, is movable along the axis of the combustion chamber 3, ie in the direction of the arrows ^ _Λ so that the cross-section of the annular passage for the gas which enters the combustion chamber through the opening 8 can be regulated.

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Die Injektoren i und 2 sind vorzugsweise an einen nicht gezeigten Mischer für das Brenngas und das den Sauerstoff enthaltende Gas angeschlossen. Ein solcher Mischer ermöglicht das Einführen einer völlig homogenen Mischung aus Brenngas und Sauerstoff enthaltendem Gas in die Brennkammer und zwar entsprechend festgelegten und vorher eingestellten Verhältnissen. The injectors i and 2 are preferably connected to a mixer (not shown) for the fuel gas and that containing the oxygen Gas connected. Such a mixer enables a completely homogeneous mixture of fuel gas to be introduced and oxygen-containing gas into the combustion chamber in accordance with predetermined and previously set ratios.

Wie der Hauptinjektor 2 ist der Sekundärinjektor 1 vorteilhafterweise zu der Konvergenzsteile 7 ausgerichtet, so daß das aus dem Injektor 1 austretende Gas ebenfalls zu dieser Stelle gerichtet ist.Like the main injector 2, the secondary injector 1 is advantageous aligned with the convergence parts 7, so that the gas emerging from the injector 1 is also directed to this Body is directed.

Bei diesen Bedingungen ist eine für ultraviolette Strahlen empfindliche Zelle Io für die Steuerung bzw. Überprüfung der Verbrennung am freien Ende des Rohres 12 gegenüber dem in dem Kern 5 befindlichen Ende angeordnet. Das bedeutet, daß tfiie Kontrolle an der Konvergenzstelle oder gegebenenfalls zwischen dem Injektor 1 und dieser Stelle staffindet, d. h. dort, wo die Flamme entsteht.Under these conditions, an ultraviolet ray sensitive cell Io is for control the combustion is arranged at the free end of the tube 12 opposite the end located in the core 5. That means, that the control at the point of convergence or if necessary between the injector 1 and this point, d. H. where the flame originates.

Obwohl zur Vereinfachung der Konstruktion eine gemeinsame Beschickung mit Bennngas und Sauerstoff enthaltendem Gas für die beiden Injektoren 1 und 2 vorgesehen wird, ist es in bestimmten Fällen zweckmäßig, den Brenner an seinem Sekundärinjektor 1 mit Beschickungseinrichtungen für Mischungen aus Brenngas und Sauerstoff enthaltendem Gas in Zusammensetzungen zu versehen, die in der Nähe und vorzugsweise etwas über der stöchiometrischen Zusammensetzung liegen. Im Inneren des Hauptbrenners 2 werden Beschickungseinrichtungen für ein .Gas einer anderen Zusammensetzung vorgesehen, die oxydierend oder reduzierend entsprechend der in dem Ofen durchzuführenden Behandlung wirkt, auf welchem der Brenner montiert ist. Die Zusammensetzung des in den Hauptinjektor eingeführten Gasgemisches muß nicht notwendigerweise innerhalb der Brennbarkeitsgrenzen bei der Injektionstemperatur liegen.Although, to simplify the construction, they are fed together with fuel gas and gas containing oxygen is provided for the two injectors 1 and 2, it is useful in certain cases, the burner on his Secondary injector 1 with charging devices for Mixtures of fuel gas and oxygen-containing gas to be provided in compositions that are close and preferably slightly above the stoichiometric composition. Inside the main burner 2 are charging devices for a .Gas of a different composition provided, which has an oxidizing or reducing effect according to the treatment to be carried out in the furnace which the burner is mounted. The composition of the gas mixture introduced into the main injector does not have to be necessarily be within the flammability limits at the injection temperature.

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Die stöchiometrische Zusammensetzung führt zu einer leichteren Verbrennung und zu einem höheren Verbrennungsgrad, wobei die Beschickung mit Gas einer anderen Zusammensetzung dem Brenner eine große Flexibilität gibt und im bestimmten Ausmaß die Vorteile der stöchiometrischen Zusammensetzung beibehalten werden. ^x The stoichiometric composition leads to easier combustion and a higher degree of combustion, the charging of gas of a different composition giving the burner great flexibility and to a certain extent maintaining the advantages of the stoichiometric composition. ^x

Zu den Einsatzmöglichkeiten gehören die Zugabe von Warmluft oder kalter Luft, wenn das von dem Brenner abgegebene Gasvolumen erhöht und/oder die Gastemperatur erniedrigt und/ oder die Gase oxydierend gemacht und/oder die Warmluft rekuperiert werden soll. In anderen Fällen wird ein neutrales oder reduzierend wirkendes Gas injiziert, um die gleichen Wirkungen unbeschadet der chemischen Wirkung der Atmosphäre zu erhalten. Durch diese Einrichtungen kann auch dann eine Verbrennung erzielt werden, wenn die Gesamtheit des injizierten Gases außerhalb der Brennbarkeitsgrenzen bei Nichteinsatz dieser Einrichtungen liegt.Possible uses include the addition of hot air or cold air, if the volume of gas emitted by the burner increased and / or decreased the gas temperature and / or made the gases oxidizing and / or the warm air should be recuperated. In other cases, a neutral or reducing gas is injected in order to remove the obtain the same effects without prejudice to the chemical effects of the atmosphere. Through these facilities can also combustion can then be achieved when all of the injected gas falls outside the flammability limits Non-use of these facilities lies.

Dieses Beschickungsverfahren mit zwei Injektoren wird im folgenden anhand des Diagramms von Fig. 3 erläutert.This charging method with two injectors is explained below with reference to the diagram of FIG.

In dem Diagramm sind als Beispiel zwei Kurven gezeigt, die für eine festgelegte Temperatur, nämlich 2o C und loo C, die Verbrennungsgeschwindigkeiten in m/s eines Gemisches von Brenngas und Sauerstoff enthaltendem Gas angeben, das als Funktion des Verhältnisses von Sauerstoff enthaltendem Gas und Brenngas in der Mischung zugeführt wird, damit das Gemisch sich entzünden kann. Diese Kurven haben ein Maximum, welches im allgemeinen einer Mischungszusammensetzung aus Brenngas und Sauerstoff enthaltendem Gas entspricht, die einen leichten Überschuß an Sauerstoff enthaltendem Gas bezogen auf die stöchiometrische Zusammensetzung hat.In the diagram, two curves are shown as an example, the for a fixed temperature, namely 2o C and loo C, indicate the combustion velocities in m / s of a mixture of fuel gas and gas containing oxygen which is supplied as a function of the ratio of oxygen-containing gas and fuel gas in the mixture, so that the Mixture can ignite. These curves have a maximum, which generally consists of a mixture composition Fuel gas and oxygen-containing gas corresponds to a slight excess of oxygen-containing gas based on the stoichiometric composition.

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Wenn man in dem Ofen eine oxydierende Atmosphäre haben möchte, wird in den Brenner durch den Hauptinjektor 2 ein Gasgemisch mit einem großen Überschuß an Sauerstoff enthaltendem Gas, beispielsweise Luft, eingeführt, so daß bei der Injektionstemperatur, die beispielsweise 2o°C betragen soll, diese Mischung außerhalb der Grenzen der Verbrennbarkeit liegt.If you have an oxidizing atmosphere in the furnace would like, a gas mixture with a large excess of oxygen is in the burner through the main injector 2 Gas, for example air, introduced so that at the injection temperature, which should be, for example, 20 ° C., this mixture is outside the limits of combustibility lies.

Diese Mischung, die beispielsweise mit einer Geschwindigkeit V in den Brenner eingeführt wird, ist in dem Diagramm durch den Punkt A gekennzeichnet. Dieser Punkt liegt nicht auf der Kurve für die Temperatur von 2o C. Dadurch, daß durch den Injektor 1 ein Gasgemisch mit im wesentlichen stöchiometrischer Zusammensetzung in den Brenner eingeführt und zu der Konvergenzstelle der Gase gerichtet wird, die durch den Hauptbrenner 2 eingeführt werden, und infolge der dort herrschenden hohen Temperatur entflammt.das durch den letzteren Injektor in den Brenner injizierte Gasgemisch sofort. Dadurch wird das in den Brenner durch den Injektor 2 eingeführte Gas direkt auf eine Temperatur erwärmt, b beispielsweise loo C, so daß die Mischung jetzt durch den Punkt B auf der Kurve für die Temperatur von loo°C dargestellt wird und somit entflammbar ist.This mixture, which is introduced into the burner, for example, at a speed V, is in the diagram marked by point A. This point is not on the curve for the temperature of 2o C. Because of that a gas mixture with a substantially stoichiometric composition is introduced into the burner through the injector 1 and is directed to the point of convergence of the gases introduced through the main burner 2, and consequently the high temperature prevailing there ignites the latter injector injected gas mixture into the burner immediately. This gets that into the burner through the injector 2 introduced gas heated directly to a temperature, b for example loo C, so that the mixture is now through the Point B is shown on the curve for the temperature of 100 ° C and is therefore flammable.

Eine völlig analoge Schlußfolgerung gilt, wenn durch den Hauptinjektor 2 in den Brenner ein reduzierend wirkendes Gas eingeführt wird, d. h. ein Gas mit einem beträchtlichen Überschuß an Brenngas.A completely analogous conclusion applies if the main injector 2 enters the burner with a reducing effect Gas is introduced, d. H. a gas with a substantial excess of fuel gas.

Die Verbrennungskantmer besteht aus zwei wesentlichen Teilen, nämlich auf der der Auslaßöffnung 6 gegenüberliegenden Seite aus einem Teil 15 in Form einer Halbkugel, in deren Wand die beiden Injektoren 1 und 2 münden, und aus einem zweiten Teil l6, welches die Form eines Kegelstumpfes hat, dessen große Grundfläche an das halbkugelförmige Teil anschließtThe combustion chamber consists of two essential parts, namely on the side opposite the outlet opening 6 from a part 15 in the form of a hemisphere, in the wall the two injectors 1 and 2 open, and from a second part l6, which has the shape of a truncated cone, of which large base area adjoins the hemispherical part

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und dessen kleine Grundfläche im wesentlichen von der Auslaßöffnung 6 gebildet wird.and its small base substantially from the outlet opening 6 is formed.

Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte Brenner ist ein Brenner der Bauweise "mit geschlossener Verbrennungskammer" oder ein "Impulsbrenner".The burner shown in Figures 1 and 2 is a "closed combustion chamber" type burner a "pulse burner".

Obwohl die Erfindung nicht auf solche Bauweisen von Brennern beschränkt ist, ist sie besonders vorteilhaft für Brenner, bei welchen die Verbrennungsgase in den Ofen mit einer relativ hohen Geschwindigkeit eintreten, nämlich in der Grössenordnung von loo m/s oder mehr. Der Krümmungsmittelpunkt der halbkugeligen Wand liegt in der Nähe der Konvergenzstelle der Gase, die aus dem Injektor 2 austreten, und vorzugsweise genau in diesem Punkt.Although the invention does not apply to such burner constructions limited, it is particularly beneficial for burners at which the combustion gases enter the furnace at a relatively high rate, namely of the order of magnitude of loo m / s or more. The center of curvature of the hemispherical wall is near the point of convergence of the gases emerging from the injector 2, and preferably exactly on this point.

Infolge der speziellen Form der Wand um die Konvergenzstelle wj.rd eine bestimmte Menge an Strahlungswärme auf diese Konvergenzstelle konzentriert und begünstigt die Verbrennung.Due to the special shape of the wall around the point of convergence wj.rd a certain amount of radiant heat on this convergence point concentrates and promotes combustion.

Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform wird eine Zündvorrichtung, bestehend aus einem elektrisch erzeugten Lichtbogen von einer Kerze 11 in dem sekundären Injektor 1 gebildet. Diese Kerze ermöglicht die Zündung eines Gemisches von brennbarem Gas und Sauerstoff enthaltendem Gas, das in den Injektor eingeführt wird, wenn der Brenner anläuft. Dadurch ist das Vorsehen einer Zündflamme, wie dies bei bestimmten Bauweisen von Brennern erforderlich ist, nicht nötig.In the embodiment shown in FIGS becomes an ignition device consisting of an electrically generated arc from a candle 11 in the secondary Injector 1 formed. This candle enables a mixture of combustible gas and oxygen to be ignited Gas that is introduced into the injector when the burner starts up. This is the provision of a pilot flame, as is required for certain types of burner, not necessary.

Der zwischen der Achse der Verbrennungskammer 3 und der Mantellinie der Kegel, welche die Form des Ringinjektors 2 begrenzen, gebildete Winkel kann in weiten Grenzen variieren und gegebenenfalls auch 9o überschreiten. Sehr gute Ergebnisse erhält man jedoch, wenn der Winkel zwischen 3o und 6o liegt.The one between the axis of the combustion chamber 3 and the Surface line of the cones, which form the shape of the ring injector 2 limit, formed angles can vary within wide limits and possibly also exceed 9o. Very good results is obtained, however, when the angle is between 3o and 6o.

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Die Regelungsgrenzen der Wärmeleistung sind eine. Funktion der Eigenschaften und der möglichen Einstellungen der Injektoren 1 und 2 und des minimalen und maximalen Beschickungsdruckes der Mischung aus Brenngas und Sauerstoff enthaltendem Gas dieser Injektoren. Ein bedeutender- Vorteil des erfindungsgemäßen Brenners besteht darin, daß es möglich ist, ohne Flammenrückschlag ein Absenken auf sehr geringe Drucke zu ermöglichen, die beispielsweise in einem bestimmten Fall in der Größenordnung von 2 mm Wassersäule liegen , während bei herkömmlichen Brennern es nicht möglich ist, ohne das Risiko des Flammenrückschlages unter einen Druck von 2o mm Wassersäule zu gehen.The control limits of the heat output are one. function the properties and possible settings of the Injectors 1 and 2 and the minimum and maximum feed pressure of the mixture of fuel gas and oxygen containing gas of these injectors. A significant advantage of the burner according to the invention is that it is possible to allow a reduction to very low pressures without flashback, for example in a certain case in the order of 2 mm water column, while with conventional burners it is not possible is to go under a pressure of 20 mm water column without the risk of flashback.

Damit man in der Wärmeleistung unter den Gesamtdurchsatz der Mischung aus Brenngas und Sauerstoff enthaltenden Gas gehen kann, bei welchem die Gefahr eines Flammenrück,sehlags besteht, kann in dem Brenner die Möglichkeit vorgesehen werden, daß' die Mischung nur in den Ringbrenner geführt wird und gegebenenfalls gleichzeitig für die Durchsatzreduzierung sein Querschnitt verringert wird. Um eine minimale Wärmeleistung zu erreichen, kann man außerdem diesen Ringquerschnitt auf null reduzieren und den sekundären Injektor 1 allein benutzen.So that the heat output is below the total throughput of the mixture of fuel gas and oxygen-containing gas where there is a risk of backfire, failure, the burner can provide the option be that 'the mixture is only fed into the ring burner and, if necessary, at the same time for reducing throughput its cross-section is reduced. In order to achieve a minimum heat output, this ring cross-section can also be reduced to zero and the secondary injector Use 1 alone.

Dies zeigt, daß die thermische Leistung des Brenners gemäß der Erfindung in sehr weiten Grenzen ohne die Gefahr eines Flammenrückschlages regulierbar ist. Es ist deshalb möglich, die Auslaßquerschnitte der Injektoren 1 und 2 unter Berücksichtigung der Verbrennungsgeschwindigkeit des benutzten Brenngases auszuwählen und einzustellen.This shows that the thermal performance of the burner according to the invention within very wide limits without the risk of a Flashback is adjustable. It is therefore possible to take into account the outlet cross sections of the injectors 1 and 2 to select and set the combustion rate of the fuel gas used.

Wenn Misch- und Dosierventile geeigneter Bauweise verwendet werden, was nicht gezeigt ist, bleibt das Verhältnis von Sauerstoff enthaltendem Gas zu Brenngas für jeden BrennerIf mixing and metering valves of a suitable design are used what is not shown remains the ratio of oxygen-containing gas to fuel gas for each burner

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ein und derselben Anordnung konstant, wenn sich der Durchsatz der fraglichen Brenneranordnung ändert.one and the same arrangement constant when the throughput the burner arrangement in question changes.

Die Erfindung bezieht sich auch auf Brenner, die nur einen Hauptinjektor haben, der Strahlen zur gleichen Konvergenzstelle richtet.The invention also relates to burners which have only one main injector which sends jets to the same point of convergence directs.

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Claims

PATENT CLAIMS

\1. jGas burner with a combustion chamber placed on the one side containing at least one injector for introducing a fuel gas and an oxygen Gas in this chamber and on the opposite side an outlet opening for the combustion gases, characterized in that the walls of the injector (2) are made of ceramic refractory material and that the injector (2) so profiled or. is designed that at least part of the gas to a Convergence point (7) is directed in the middle of the length of the combustion chamber (3) on the side of the injector (2) lies.

2 ^ burner according to claim 1, characterized in that the walls of the injector (2) are made of refractory ceramic with a fire test resistance of over 180 ° C.

3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that that the outlet opening (8) of the injector (2) has an annular course.

4. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that at least the parts of the wall of the injector (2) which are in the vicinity of an outlet opening (8) lie, extend along the surface of two substantially coaxial cones, the apex of which lies in the area of the convergence point (7).

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5 burner according to one of the preceding claims, characterized in that the injector (2) has devices for adjusting the passage cross-section is provided for the gas to the combustion chamber (3).

6. Burner according to claim 5t characterized by a Core (5) made of refractory material, which is enclosed by the annular outlet opening (8) of the injector (2) is and is movable along the axis of the ring so that the passage cross-section for the • The gas mixture can be adjusted through the ring. .

7 · Burner according to one of the preceding claims, characterized in that devices for loading of the injector (2) provided with a mixture of fuel gas and oxygen-containing gas " are.

8. Bxenner according to one of the preceding claims, - characterized by a secondary injector (l), which opens into the combustion chamber (3) at a point on the wall of the combustion chamber, which is from the annular Outlet opening (8) of the other injector (2) is surrounded, which forms the main injector.

9 · Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary injector (1) is directed to the convergence point (7).

Io. Burner according to Claim 8 or 9i, characterized in that that the axis of the secondary injector (1) coincides with the axis of the injector (2), which has an annular outlet opening (8).

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11. Burner according to one of claims 8 to Io, characterized characterized that devices for charging the two injectors (1, 2) with gases differ- » Licher composition are provided.

12. Burner according to claim 11, characterized in that that devices are provided to one of the injectors (1, 2) with a mixture on the one hand flammable gas, preferably with a mixture. in which the proportion of oxygen-containing Gas is slightly larger than that contained by the stoichiometric composition of oxygen Gas and fuel gas given, and on the other hand to charge the other injector (2, 1) with a gas, its composition is not within the limits of flammability at the injection temperature lies. '

13. Burner according to one of claims 8 to Io, characterized characterized in that common charging devices are provided for the two injectors (1, 2) are.

Ik. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the side opposite the side with the outlet opening (6) of the combustion chamber (3) has an essentially hemispherical course (15).

15. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the convergence point (7) is near the center of the hemispherical part (15).

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l6. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet opening (6) of the combustion chamber (3) has a cross section which is reduced compared to its maximum cross-section.

17 · Burner according to one of claims 8 to 16, characterized characterized in that in the secondary injector (1) a working with an electric arc · Ignition device (ll) is provided.

18. Burner according to one of claims 8 to 17, characterized characterized in that a cell (lo) sensitive to ultraviolet rays is used to control or Control of the combustion at the convergence point (7) and at most in the immediate vicinity of this Position is provided.

19. Burner according to claim l8, characterized in that the cell (lo) in the secondary injector (l) sits.

20. Burner according to one of the preceding claims, characterized in that it is inserted into an oven is burned in the objects in the atmosphere created by the combustion gases will.

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