DE2522989A1

DE2522989A1 - Geraeuscharmer gas-vormischbrenner

Info

Publication number: DE2522989A1
Application number: DE19752522989
Authority: DE
Inventors: Hershel E Goodnight; Robert D Reed; John Smith Zink
Original assignee: John Zink Co
Current assignee: Zinklahoma Inc
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1975-05-23
Publication date: 1975-12-18
Also published as: FR2273233B1; CA1027030A; NL7505780A; US3940234A; IT1035881B; GB1480563A; FR2273233A1; JPS5426012B2; JPS512034A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Gasbrennern für Öfen. Insbesondere bezieht sie sich auf einen Brenner, der mehr oder weniger vollständig nach außen abgeschlossen ist, um das Geräusch des austretenden Gases und des Mischvorganges so gering wie möglich zu halten, so daß der Geräuschpegel außerhalb des Brennergehäuses einen bestimmten Sollwert nicht übersteigt.

Die vorliegende Erfindung steht im Zusammenhang mit dem Gegenstand der USA-Patentschrift 3 684 424 der Erfinder.

Bei dem in der genannten USA-Patentschrift offenbarten Stand der Technik wird die Geräuschlosigkeit bzw. Geräuscharmut des Brenners unter erheblichem Material- und Konstruktionsaufwand erhalten, um einen ruhigen Brennerbetrieb zu erzielen.

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Postscheck München Nr. 163397-802

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Hauptaufgabe besteht in der Schaffung eines geräuschlosen Vormischbrenners mit einer einfachen und verhältnismäßig billigen Konstruktion. Die Ziegelkonstruktion ist einfacher und billiger als bei der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Diese Aufgaben der Erfindung werden durch ein Brennergehäuse gelöst, das ein zylindrisches Metallrohr mit Flanschen ist, mit denen es an einem Ende an der äußeren Stahlverkleidung der Ofenwand befestigt werden kann und an dem anderen Ende durch eine Halteplatte verschlossen werden kann, die eine Brenngasleitung auf der Achse des Zylinders sowie ein Brennerrohr trägt, dessen Durchmesser kleiner ist, als der des Gehäuses. Luftöffnungen sind in dem Brennerrohr an dem Einlaßende vorgesehen, die das Innere des Brennerrohres mit einer ringförmigen Kammer zwischen dem Brennerrohr und dem Gehäuse verbinden. In der Außenwand des Gehäuses sind Lufteinlaßöffnungen für die Zufuhr von Primärluft, vorgesehen, und davon getrennte öffnungen sind für die Zufuhr von Sekundärluft vorgesehen. Eine ringförmige Platte ist zwischen dem Brennerrohr und der Gehäusewand eingesetzt, um den Hingraum in zwei Kammern zu unterteilen. Es ist eine Einrichtung zur Steuerung der wirksamen Größe der Luftöffnungen für die Primär- und Sekundärluft vorgesehen. Das Brennerrohr ist an seinem Auslaßende verschlossen und di.e Gas-Luftmischung verläßt das Rohr durch eine Reihe von Längsschlitzen, die um den Umfang des Brennerrohres in Abständen angeordnet sind. Die Gas-Luftmischung von dem Brennerrohr, die durch die Schlitze austritt, trifft auf einen Ziegelring, der das Brennerrohr umgibt, wodurch bei Betrieb des Brenners und wenn der Ziegelring weißglühend ist, eine zwangsläufige Zündungsvor'richtung gebildet wird, die die Gas-Luftmischung ständig zündet.

Diese und weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor, in der eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht ist. In der Zeich-

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nung sind

Figur 1 ein senkrechter Querschnitt des Brenners und der Ofen- · konstruktion,

Figur 2 eine Quersehni(tsansicht des Brenners in der durch die Linie 2-2 gebildeten Ebene,

Figur 3 eine Querschnittsansicht des Brennerrohrs in der Ebene 3-3 »nd

Figur k eine Quersehnittsansicht des Brennerrohres in der Ebene k-k.

In der Zeichnung; und insbesondere in Figur 1 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners gezeigt, der mit der allgemeinen Bezugszahl 10 bezeichnet ist. Er umfaßt ein zylindrisches Gehäuse 12, das vorzugsweise rundzylindrisch ist und zwei mit Flanschen ausgebildete Enden 16 und 17 aufweist. Das Ende 16 ist an der äußeren Stahlwand 18 der Ofenwand "58 beispielsweise durch Bolzen Ik befestigt. Das Einlaßende des Brenners an dem Flansch 17 ist durch eine Verschlußplatte 20 verschlossen, die durch Bolzen 22 befestigt ist. Die Verschlußplatte 20 trägt ein Einlaß-Brennstoffrohr 50, das beispielsweise durch ein Gewinde in einer Mutter k6 gehalten wird, die durch Schweißverbindung k<-< an der Platte 20 befestigt ist, so daß die Gasdiise 52 entlang der Achse eines Brennerrohres 2k ausgerichtet ist. Das Brennerrohr 2k ist ein zylindrisches Rohr, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Gehäuses 12, und wird durch Schweißverbindungen 31 an der Verschlußplatte 20 gehalten.

Wie es in Figur 2 gezeigt ist, ist der Ilauptumfangsteil des Brennerrohrs 2k aufgeschnitten, wodurch zwei Längsstreifen 56 verbleiben, die dazu dienen, das Brennerrohr zu tragen, und wodurch große Öffnungen für den Durchtritt von Primärluft in Richtung der Pfeile Ik gebildet werden. Das Einlaßende des Brennerrohres 2k weist ein zylindrisches Einsatzteil 5& in Form einer konischen Verengung auf, durch die eine schmale Verengung mit einem Durchmesser 29 und ein sich erweiternder Teil 33 gebildet wird.

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An seinen! Auslaßende ist das Brennerrohr 24 durch eine Platte 62 verschlossen. Mehrere Längsechlitze 64 sind in Abständen um den Umfang des Brennerrohres angeordnet. Die Gas- und Luftmischung in dem Brennerrohr 2k strömt radial nach außen durch diese Schlitze und trifft auf den heißen Ziegel kO auf, der das Ende des Brenners umgibt. Der Ziegel 40 bildet mit der Keramik 38 zusammen einen Teil der Ausmauerung des Ofens. Die Außenfläche 37 des Ziegels kann von ,jeder beliebigen Form sein, wie z.B. rund, quadratisch usw. In dem Ziegel ist eine Mittelöffnung vorgesehen, die größer ist als der Außendurchmesser des Brennerrohres 24, um einen Ringraum 36 zu bilden, durch den Sekundärluft das Innere des Ofens erreichen kann. Der Ziegel kO ist mit mehreren kreisförmigen Ausnehmungen 41, 42, 44 usw. gezeigt, die als Auftreffkanten dienen, so daß bei Betrieb des Ofens diese Kanten weißglühend werden und als ständige Zündungsvorrichtung für die Gas—Luftmischung dienen, die durch die Schlitze 64 ausströmt und auf die Kanten auftrifft.

In dem Brennergehäuse sind zwei Gruppen von Umfangsöffnungen vorgesehen, die sich beide nahe an der Ofenwand befinden, jedoch in Abstand voneinander angeordnet sind, um Platz für eine innere Ringplatte 26 zu lassen, die den Ringraum zwischen dem Brennerrohr und dem Gehäuse abschließt, um auf diese Weise zwei Luftkammern 76 und 78 zu bilden.

Die Öffnungen 28 der ersten Gruppe sind durch ein Umfangsrohr 30 bedeckt, das eine entsprechende Anzahl von Löchern in der gleichen Größe und mit den gleichen Abständen aufweist, so daß, wenn das Rohr 30 gegenüber dem zylindrischen Gehäuse gedreht wird, mehr oder weniger Fläche der Öffnungen 38 durch das Rohr 30 bedeckt werden kann, um die wirksame Größe der Luftöffnungen und damit die Menge der Sekundärluft zu steuern, die in Richtung der Pfeile 66 nach innen, in Richtung der Pfeile 68 durch den Ringraum 36 und in den Ofen strömt, um sich mit den brennenden Gasen zu vermischen, die aus den Schlitzen 64 in dem Brennerrohr austreten.

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Da sich das äußere Ende des Brennerrohres in Nähe der heißen Flamme befindet, die durch die gezündeten Gase gebildet wird, die aus den Schlitzen 6h austreten, sollte der äußere Teil 25 des Brennerrohres aus einem Metall mit hoher Warmfestigkeit bestehen, so daß es die hohen Temperaturen aushalten kann, denen es ausgesetzt ist. Da andererseits an dem Einlaßende des Brennerrohres nur kalte Gase vorhanden sind, braucht dieses Ende nicht aus hochwarrafestem Metall zu sein. Daher kann das Brennerrohr aus zwei Teilen konstruiert sein, nämlich einem Einlaßende 2h aus gewöhnlichem Stahlrohr, das durch eine Schweißverbindung 27 an einem Auslaßende 25 aus hochwarmfestem Stahl angeschweißt ist.

Die Öffnungen 32 der zweiten Gruppe in der Gehäusewand 12 dienen dem Einlaß von Primärluft. Diese Öffnungen befinden sich in Richtung auf das Ende des Gehäuses, das an der Ofenwand 1Θ befestigt ist, um eine verhältnismäßig große Kammer 78 zu bilden, die dazu dient, das Geräusch zu dämpfen, das in dem Brennerrohr durch die aus einer Düse 52 mit hoher Geschwindigkeit austretenden Gase 5h und deren Vermischung mit der Primärluft erzeugt wird, die in Richtung der Pfeile 72 und lh entlang dem Ringraum der Kammer 78 strömt.

An dem Einlaßende des Brennerrohres wird natürlich durch die ■ austretenden Gase 5h und die turbulente Vermischung der Gase mit der Einlaßluft lh in der Verengung 29 des Brennerrohres ein erhebliches Geräusch erzeugt. Dieses Geräusch wird mit Ausnahme der Öffnungen 32 vollständig abgeschlossen. Die Öffnungen 32 befinden sich jedoch so weit von der Geräuschquelle entfernt, wie es nur möglich ist. Dadurch ist das durch die Öffnungen 32 dringende Geräusch minimal. Erwünsch— tenfalls ist es jedoch möglich, die Innenfläche der Kammer 78 mit geräuschisolierendem Stoff 79 auszukleiden, um das aus dem Gehäuse 12 austretende Geräusch noch weiter herabzusetzen.

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Die Menge der entlang den Pfeilen 7k in das Brennerrohr eintretenden Primärluft kann mittels eines kurzen Zylinders 58 gesteuert werden, der das Brennerrohr 2k umgibt. Zwei Stahlstangen 60 sind an diesem kurzen Rohr 58 beispielsweise durch Schweißverbindungen 59 (siehe Figur 2) befestigt. Die Stangen 60 verlaufen durch entsprechende Öffnungen in der Verschlußplatte 20 nach außen, wo sie Griffe 62 bilden, so daß sie herausgezogen oder hineingeschoben werden können, wodurch das Rohr 58 entsprechend bewegt wird, um einen größeren oder kleineren Teil der Öffnungen in dem Einlaßende des Brennerrohres abzudecken.

Die Öffnungen 28 und 32 in der Wand des Gehäuses 12 können von jeder beliebigen Größe sein, vorausgesetzt, sie sind groß genug, um ausreichend Luft gemäß der Strömung des gasförmigen Brennstoffes eintreten zu lassen. Dies ist in der Fachliteratur ausführlich beschrieben und braucht hier nicht erörtert zu werden. Als Sekundär-Luftöffnungen können jedoch beispielsweise acht Öffnungen 28 mit einem Durchmesser von 25,²I bis 38,i mm verwendet werden. Die Öffnungen 32 könnten beispielsweise zwölf Öffnungen mit einem Durchmesser von 50,8 mm sein. Eine angemessene Regulierung wird durch das Umfangsrohr 28 über den Sekundär-Luftöffnungen und das Rohr 58 bewirkt, die die Öffnungen in dem Einlaßende des Brennerrohres bedeckt.

Bei dem normalen Betrieb ist der Druck im Inneren des Ofens unteratmosphärisch wegen des Zuges durch den Ofen und wegen des mit hoher Geschwindigkeit austretenden Strahls des gasförmigen Brennstoffes, und die Primär- und Sekundärluft strömt in den Brenner gemäß den Pfeilen 72, Ik und 66.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Geräuscharmer Vormisehbrenner für gasförmigen Brennstoff, gekennzeichnet durch

a) ein zylindrisches Gehäu&e (12) mit einem Durchmesser L, das mit einem ersten Ende (16) an einer Ofenwand (18) befestigt ist und von dieser getragen wird, wobei die Ofenwand eine mit Ziegel ausgekleidete Öffnung entlang der Achse des Gehäuses mit einem Durchmesser D hat, wobei D kleiner ist als L und das zweite Ende (17) des Gehäuses durch eine Befestigungsplatte (20) verschlossen ist,

b) eine Leitung (50) für gasförmigen Brennstoff mit einer Düse (52), die durch die Befestigungsplatte (20) entlang der Achse des Gehäuses hindurchgeht, wobei das unter Druck stehende Gas aus der Düse in einem sich ausweitenden Strömungskegel von Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit ausströmt,

c) ein Brennerrohr (24) mit einem Durchmesser d, der kleiner ist als D, das mit seinem zweiten Ende an der Befesti— gunesplatte (20) gleichachsig mit dem Gehäuse angebracht ist und das an seinem zweiten Ende Primärluftöffnungen und eine Einrichtung zur Steuerung der Fläche dieser Öffnungen aufweist, und das ein erstes verschlossenes Ende (62) aufweist, um dessen Umfang mehrere Längsschlitze (6k) ausgebildet sind,

d) eine ringförmige Platte, die den Ringraum in Nähe des ersten Endes zwischen dem Brennerrohr und dem Gehäuse unterteilt und eine erste Kammer (76) zwischen der ringförmigen Platte und dem ersten Ende und eine zweite Kammer (78) zwischen der ringförmigen Platte und der Befestigungsplatte bildet,

e) mehrere Sekundär-Luftöffnungen (28) in die erste Kammer und eine Einrichtung zur Veränderung der Fläche.der Sekundär-Luftöffnungen, die dazu dienen, Sekundärluft

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in die erste Kammer und in den Ringraum zwischen dem Brennerrohr und der Ziegelauskleidung einströmen zu lassen und

f) mehrere Primär-Luftöffnungen (32) an der Wand des Gehäuses in Nähe des ersten Endes, die in die zweite Kammer (78) führen.
2. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das zweite Ende des Brennerrohres ein ringförmiger Einsatz (58) eingesetzt ist, der eine Verengung (29) bildet, die zu einer sich erweiternden konischen Fläche (33) führt.
3. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine akustische Isolierung zumindest über einen Teil der Innenfläche des Ringraumes vorgesehen ist, der die zweite Kammer (78) bildet.
k. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das erste Ende des Brennerrohres aus hochwarmfestem Metall besteht.
5. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Ziegelauskleidung, die das erste Ende des Brennerrohres umgibt, mit einer Reihe von flachen Einschnitten mit abnehmendem Durchmesser ausgebildet ist, wodurch scharfe Kanten gebildet werden, die den Zweck haben, das Gasgemisch zu zünden.

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