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GASBRENNER Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebist wärmetschnischer
Einrichtungen, insbesondere Gasbrenner.
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Der Gasbrenner kann zur Hochtemperaturverbrennung von Gas in beliebigen
Wärmeaggregaten, wo hohe Temperaturen erzeugt werden müssen, z.B. in Wärmeöfen,
Kupolöfen, Kesseln, öfen für nicht-und wenig oxydative Erwärmung der Stablknüppel,
zum Einsatz gelangen.
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Bekannt ist ein Gasbrenner (s. SU-Urheberschein Nr. 299 181), der
einen Mischer, in dessen Gehäuse gleicnachsig mit ihm ein Gasverteiler mit Gasaustrittsöffnungen
montiert ist, ein Elemant zum Befestigen des Gasbrenners am Mantel des Wärmeaggregats
und einen am Austritt des Gasluftgemisches aus dem Mischer angeordnsten Düsenapparat
entnält. Der Mischer dient zum Vermischen von Gas und Luft, die seinem Hohlraum
aus dem Gasverteiler bzw.
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aus einem an der Seitenfläche des Mischers montierten Stutzen
zugeführt
werden. Der Düsenapparat weist einen Schlitzkanal auf, der zum Austritt des Gasluftgemisches
in die Brennkammer des Wärmeaggregats bestimmt ist.
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Bekannt ist auch ein Gasbrenner (a. SU-Urheberschein Nr.
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293 488), , der einen Mischer, in dessen Gehause sich ein Gasver@
teiler befindet, ein Eiement zum Befestigen des Gasbrenners am Mantel des Wärmeaggragats
und einen am Austritt des Gasluftgemisches aus dem Mischer angeordneten Düsenapparat
enthält.
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Bei dem erwähnten Gasbrenner ist der Gasverteiler mit Buchsen mit
kalibrierten Löchern zur Gaszufuhr an den Düsenapparat des Brenners und Löchern
zur Gaszufuhr in den Hohlraum des Mischers versehen. Der Kanal des Düsenapparates
ist wellenförmig ausgebildet.
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An Konstruktionsmerkmalen kommt ein Gasbrenner (s. SU-Urheberschein
Nr. 293 487), der einen Mischer enthält, an dessen Austritt des Gasluftgemisches
ein Düsenapparat mit einem bogenförmigen Schlitzkanal angeordnet ist, dem angemeldeten
Gasbrenner am nächsten.
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Im Gehäuse des Mischers ist gleichachsig mit ihm ein Gasverteiler
angeordnet.
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An der Seitenfläche des Mischers ist ein Stutzen zur Luftzufuhr an
dessen Gehäuse vorgesehen, Der bogenförmige Schlitzkanal zum Austritt des Gasluftgemisches
im Düsenapparat ist in Form eines offenen Ringes oder als Kombination aus mehreren
offenen Ringen ausgeführt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Gasbrenner besteht in folgendem.
Aus dem Gasverteiler wird Gas und über den an der Seitanfläche des Mischers montrerten
Stutzen Luft dem Mischergehause zugeführt. Im Mischer werden Gas und Luft vermischt
und das Gasluftgemisoh gebildet, das dem Düsenapparat zugeleitet wird. Am Austritt
des Kanals des Düsenapparates wird das Gasluftgemisch verbrannt, Einen Nachteil
der bekannten Gasbrenner bildet die Unmöglichkeit, eine Kurz- und Hochtemperaturflamme
bei großer Brennerleistung zu erzeugen. Eine Leistungssteigerung des Gasbrenners
macht die Vergrößerung der Kanalabmessungen des Düsenapparates erforderlich, was
in Übereinstimmung mit den Gesetzmäßigkeiten der Flammenverbrennung von Gas eine
Zunahme der Plammenl'azig'e herbeiführt.
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Durch die Vergrößerung der flammenlänge wird die Wärmespannung der
Flamme niedriger und ihre Temperatur nimmt in der Regel ab.
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Bei den leistungsstarken Wärmsaggregaten Kommt die Notwendigkeit
auf, entweder Gasbrenner von großer Leistung oder eine große Anzahl Gasbrenner von
klelner Leistung anzubringen. Wie oben gezeigt, gewährleisten die bekannten Brenner
bei ihrer großen Leistung keine Gasverbrennung mit kurzer Hochtemperaturflamme.
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Die Anordnung einer großen Anzahl Gasbrenner mit minimalen
Kanalabmessungen
des Düsenapparates bei den Wärmeaggregaten von großea Leistungen erschwert aber
die Regelung der Gasbrenner im Betrieb und schafft keine Bedingunge zum Erzielen
der gleichmäßigen Gas- und Luftverteilung in den einseinen Gasbrennern.
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Dles bringt einen Temperaturabfall in der Brennkammer des Wärmeaggregats
mit sich.
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Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile
zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner zu entwickeln,
der aufgrund einer Konstruktionsänderung des mehrkanaligen Düsenapparates die Erzeugung
von kurzen Hochtemperaturflammen ermöglicht.
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Die gestelite Aurgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem Gasbrenner,
der einen Mischer, en dessen Austritt des Gasluftgemisches ein Düsenapparat mit
bogenförmigen Schlitzkanälen angeordnet ist, einen im Gehäuse des Mischers gleichachsig
mit ihm bofindlichen Gasverteiler und Mittel zur Gas- und Luftzufuhr an den Gasverteiler
bzw. den Mischer enthält, erfindungsgemäß die bogenförmigen Schlitzkanäle im Düsenapparat
zumindest zuf zwei konzentrischen Kreisen mit einer Neigung zur Symmetrieachse des
Gasbrenners angeordnet sind, wobei der Neigungswinkel dieser Kanäle Je nach der
Entfernung der Kanäle von der Brennerachse zur Peripherie des Düsenapparates zunimmt.
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Es ist zweckmäßig, die bogenförmigen Schlitzkanäle zuf jedem
der
konzentrischen Kreise mit gleichnamigen z.B. konvexen Abschnitten der Symmetrieachse
des Brenners zuzuwenden, wobei die geschlossenen Abschnitte der einen Reihe der
bogenförmigen Schlitzkanäle den nichtgeschlossenen Abscnnitten der bogenförmigen
Schlitzkanäle der anderen Reihe gegenüberliegen.
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Die Anwendung des vorgeschlagenen Gasbrenners ermöglicht die Gasverbrennung
unter Bildung einer kurzen Hochtemperaturflamme, wobei hohe Leistung und Gedrängtheit
der Einrichtung gewährleistet sind. So bietet z.B. der Gasbrenner mit einer Gasleistung
von 500 bis 600 m3/h die Möglichkeit, in der Brennkammer des Wärmeaggregats eine
Temperatur von 1700 bis 1730°C und bei Lufterwärmung auf 500 bis 6000C eine Temperatur
von 1800 bis 1850°C zu erreichen. Die Flammenlänge ist dabei minimal.
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Nachstehend wird die Erfindung znhand eines Ausführungsbeispiels
unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert; es zeigen Fig. 1
dle Konstruktion des erfindungsgemäßen Gasbrenners mit teilweisem Längsschnitt;
Fig. 2 eine ansicht des Gasbrenners in Pfeilrichtung A In Fig. 1; Fig. 3 eine Ansicht
des Gasbrenners in Pfeilrichtung B In Fig. 1.
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Der erfindungsgemäße Gasbrenner (Fig. 1) entnält einen
Mischer
1, an dessen Austritt des Gasluftgemisches ein Düsenapparat 2 angeordnet ist, der
mittels Flanschen 3 am schen Gehäuse des Mischers 1 befestigt ist.
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Im Gehäuse des Mischers 1 ist gleichachsig mit ihm ein zur Gaszufuhr
in den Hohlraum des Mischers 1 bestimmter Gasverteiler 4 und eine Zündvorrichtung
5 zum Anfeuern des Gasbrenners untergebracht. An der Seitenfläche des Gehäuses vom
Mischer 1 ist ein Stutzen 6 zur Luftzufuhr in dessen Hchlraum angeordnet.
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Der Gasverteiler 4 ist in Form eines Ringrchres 7 ausgeführt, an
dessen einem Ende ein Stutzen 8 zur Gaszufuhr in das Rohr 7 und an dem zweiten Ende
radial angeordnete Stutzen 9 (Fig. 1, 2) mit Löchern zum Gasaustritt in den Hchlraum
des Mischers 1 Platz finden.' Der Düsenapparat 2 besteht aus einer hohlen (gegossenen
bzw. geschweißten) Konstruktion (Fig. 1, 3) mit bogenförmigen Schlitzkanälen 10.
Mit einem Flansch 11 (Fig. 1) ist der Düsenapparat 2 und der ganze Gasbrenner am
Mantel 12 eines Warmeaggregata befestigt. Die Wasser zufuhr an den Düsenapparat
zu seiner Abkühlung erfolgt über einen Stutzen 13 und die Wasserabfuhr Uber einen
Stutzen 14, die an der Seitenfläche des Gehäuses des Düsenapparates 2 angebracht
sind. Mitten im Düsenapparat 2 ist eine Öffnung 15 zur Aurnabme der Zündvorrichtung
5 vorhanden.
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Die bogenförmigen Schlitzkanäle 10 des Düsenapparates 2 sind
auf
konzentrischen Kreisen angeordnet. Die Achsen der bogenförmigen Schlitzkanäle 10
sind zur Symmetrieachse des Gasbrenners geneigt, wobei der Neigungswinkel je nach
der Entfernung der boganförmigen Schlitzkanäle 10 von der Achse des Gasbrenners
zur Peripherie des Düsenapparates 2 zunimmt.
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Die bogenförmigen Schlitzkanäle 10 sind auf jedem der konzentrischen
Kreise mit gleichnamigen z.B. konvexen Abschnitten der Brennerachse zugekehrt, wobei
die bogenförmigen Schlitzkanäle 10 in bezug aufeinander derart angeordnet sind,
daß der geschlossene Abschnitt des einen von ihnen dem nichtgeschlossenen Abschnitt
des anderen gegenüberliegt.
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Dei Zûündvorrichtung 5 ist in Form eines Rchres ausgebildet, dem
über einen Stutzen 16 Gas und über einen Stutzen 17 Luft zuge führt wird. An dem
der Stelle der Gas- und Luftzufuhr an die Zündvorriontung entgegengesetzten Ende
sind Löcher 18 zum Austritt des Gasluftgemisches aus der Zündvorrichtung 5 in die
Brennkammer des Wärmeaggregats angebracht. Die Zündvorrichtung 5 ist im Düsenapparat
2 und im Gasverteile 4 so angeordnet, daß sie aus den Brenner entfernt werden kann.
Zur Beobachtung der Arbeit des Brenners ist ein im stirnseitigen Teil des Mischers
1 befindliches Beobachtungsfenster 19 vorgesehen.
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Der Gasbrenner arbeitet wie folgt. Vor dem Anfeuern des Gasbrenners
wird die Zündvorrichtung 5 herausgenommen und ihr Luft
(z.B. Druckluft)
über den Stutzen 17 zugeführt. Uber den Stutzne 16 wird ferner Gas zugeführt. Gas
und Luft werden im Inneren des Rchres der Zündvorrichtung 5 vermischt, und das Gasluftgemisch
tritt aus den Löchern 18 am Ende der Zündvorrichtung 5 aus.
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Weiterhin wird das Gasluftgemisch am Austritt der Löcher 18 angezündet
und nach Erreichen stabiler Verbrennung des Gemisches die Zündvorrichtung 5 in den
Gasbrenneer eingesetzt.
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Nach Anfeuern der Nündvorrichtung 5 wird dem Mischer 1 über den Stutzen
6 Luft zugeführt (Anwendung von sowchl Kalt- als auch Heißluft möglich), die aus
den bogenförmigen Schlitzkanälen 10 des Düsenap@arates 2 austritt. Danach wird dem
Gasverteiler 4 über den Stutzen 8 Gas zugeführt, das ferner über das Ringrohr 7
den Stutzen 9 zugeleitet wird und über die Löcher in den Stutzen 9 in den Hchlraum
des Mischers 1 einströmt. Am Austritt der Löcher der Stutzen 9 wird Gas mit Luft
vermischt, und das entstandene Gasluftgemisch strömt in die bogenförmigen Schlitzkanäle
10 des Düsenapparates 2 ein.
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Am Austritt der bogenförmigen Schlitzkanäle 10 des Düsenapparates
2 wird das Gasluftgemisch von der Flamme der Zündvorrichtung 5 angezündet und verbrennt
unter Bildung einer kurzen Hochtemperaturflamme.
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Die Erzeugung der kurzen Hochtemperaturflamme wird wie folgt erreicht.
An und für sich gewährleistet die mshrkanalige Konstruk.
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tion des Düsenapparates 2 die Erzeugung kurzer Hochtemperaturflammen
aus
den einzelnen Kanälen, was durch ihre minimalen Abmessungen erreicht wird. Der Effekt
wird durch die Ausführung der bogenförmigen Schlitzkanäle 10 mit einer Neigung zur
Symmetriebachse des Gasbrenners verstärkt.
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Die Neigung der bogenförmigen Schlitzkanäle 10 zur Achse des Gasbrenners
und dieZunahme ihre@ Neigungswinkeis je nach der Entfernung von der Brennerachse
zur Peripherie des Düsenapparates 2 gestatten es, eventuelle Vereinigung von benachbarten
Flammen, Störung ihrer Gasdynamik, wegen der Flammenvereinigung unvermeidliche Vergrößerung
der Länge der Flammen und deren Temperaturabfall zu beheben. Die Beseitigung der
Möglichkeit zur Vereinigung von benachbarten Flammen aufgrund der Neigung der bogenförmigen
Schlitzkenäle 10 zur Achse des Gasbrenners führt zur Erzeugung einer kurzen, divergieren
Hochtemperaturflamme.
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Die Ausführung der bogenförmigen Schlitzkanäle 10 mit einer Neigung
zur Gasbrennerachse bietet außerdem die Möglichkeit, die bogenförmigen Schlitzkanäle
10 chen Gefahr einer Flammenvereinlgung aus den einzelnen Kanälen 10 komapkt auf
der Fläche des Düsanapparates 2 unterzubringen. Dazu tragen auch die obenbeschriebene
gegenseitige Anordnung der Kanäle 10 und ihre Unterbringung auf den konzentrischen
Kreisen bei.
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Als Ergebnis dieser gedrangten Anordnung entsteht eine Gesamtflamme
mit geringem Volumen, die sich durch hohe Wärmespannung und in Übereinstimmung mit
den Gesetzmäßigkeiten der Flammenvertrennung
auch durch hohe Temperatur
kennzeichnet. Auße rdem erlaubt die möglich gewordene gedrängte Anordnung der Kanäle,
die Außenabmessungen des Gasbrenners herabzusetzen.
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Die Ausführung der bogenförmigen Schlitzkanäle 10 ohne Heigung zur
Symmetrieachse des Gasbrenners gewährleistet nicht dle Erzeugung kurzer Hochtemperaturflammen.
Des läßt sich dadurch erklären, daß zwecks Vermeidung einer Vereinigung von benachbarten
Flammen die gekrümmten Schlitzkanäle in einem hinreichend großen Abstand voneinander
ausgehend vom Flammöffnungswinkel (etwa 23°) angeordnet werden müsenapparates 2
und zu-Anordnung der Kanäle auf der Fläche des Düsenapparates 2 und zugleich geringes
Volumen der Flamme, ihre hohe Wärmespannung une hohe Temperatur nicht erreicht werden,