DE2536556A1 - Geraeuscharmer brennerstein - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNIHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90

Köln, den 31. Juli 1975 135 /Me

FOSECO INTERNATIONAL LTD., Long Acre, Nechells, Birmingham B7 5JR / England

Geräuscharmer Brennerstein

Die Erfindung betrifft Brennersteine zum Gebrauch in Gas- und Ölbrennern sowie ein Verfahren zur Verminderung des von solchen Brennern erzeugten Geräusches.

Das Geräusch, welches von Druckluft betriebenen Gas- und Ölbrennern entwickelt wird, ist allgemein bekannt. Die Ursachen dieses Geräusches sind noch nicht vollständig geklärt; man vermutet u.a. Turbulenzen, die Bildung und Zersetzung von Peroxyden innerhalb der Flamme sowie die Resonanzfrequenzen und ihre Harmonischen der verschiedenen röhrenförmigen Elemente, die in einem Brenner enthalten oder mit ihm verbunden sind.

Viele solcher Brenner, insbesondere im industriellen Gebrauch bestehen aus einer Düse, welche Brennstoff und Luft im richtigen Verhältnis mischt und in eine feuerfeste Röhre einbläst, in der die Flamme steht. Diese feuerfeste Röhre wird im folgenden "Brennerstein" genannt. Oft wird zwischen dieser Düse und dem Brennerstein ein ringförmiger Zwischenraum vorgesehen, durch welchen die sogenannte "Sekundärluft" eingegeben wird, die erforderlich ist, um eine Vollständige Verbrennung des Brennstoffes sicherzustellen.

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Ein grosser Anteil des Geräusches wird von diesem ringförmigen Zwischenraum erzeugt. Aber es ist nicht die Aufgabe dieser Anmeldung, Mittel vorzu-schlagen, mit denen dieser ringförmige Zwischenraum abgeschafft werden soll.

In gewissen Brennern, insbesondere solchen mit einem hohen Brennstoffverbrauch, wird die Düse dicht abschliessend am Brennerstein befestigt, und alle für die Verbrennung erforderliche Luft wird durch die Düse hindurch eingeblasen. In solchen Fällen wird praktisch alles Geräusch vom offenen Ende des Brennersteins abgegeben.

Mit dieser Erfindung soll ein Brennerstein aus einer keramischen Röhre zur Verfügung gestellt werden, die durchlässig ist oder zumindest einen durchlässigen Bereich entlang ihrer Länge besitzt und die entlang dem durchlässigen Bereich oder Bereichen der Röhrenlänge von mindestens einer schallabsorbierenden Kammer umgeben ist.

Nach einem weiteren Zweck dieser Erfindung soll ein Verfahren zur Verminderung/von einem Gas- oder ölbrenner entwickelten Geräusches zur Verfügung gestellt werden, bei welchem die Flamme in einer keramischen Röhre brennt, die durchlässig ist, oder zumindest einen durchlässigen Bereich entlang ihrer Länge besitzt und die entlang dem durchlässigen Bereich oder Bereichen der Röhrenlänge von zumindest einer schallabsorbierenden Kammer umgeben ist.

Die Brennerstein-Röhre kann aus einem keramischen Material mit durchlässiger Porösität hergestellt werden oder aus einem massiven nicht-porösen keramischen Material, welches mit radialen öffnungen an geeigneten Stellen entlang ihrer Länge versehen ist.

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Das keramische Material muss in jedem Falle ausreichende Feuerfestigkeit besitzen, damit es an der genannten Stelle benutzt werden kann.

Artikel aus keramischem Material mit durchlässiger Porösität können z.B. entsprechend den Lehren der britischen Patentschriften Nr: 1 388 911, 1388 912 und 1 388 913 hergestellt werden. Sie können ebenso aus einer geeigneten giessbaren oder feststampfbaren feuerfesten Mischung hergestellt werden, der vor dem Formen, Trocknen und Brennen ein leicht flüchtiges oder brennbares organisches Material ih Form von Teilchen oder Fasern zugesetzt wurde, welches während des nachfolgenden Brennens verschwindet und ein System von miteinander in Verbindung stehenden Hohlräumen hinterlässt.

Als das oben genannte massive nicht-poröse keramische Material kann jede geeignete giessbare oder feststampfbare feuerfeste Mischung verwendet werden, von denen eine grosse Anzahl im Handel erhältlich sind. Die radialen Löcher können in die fertige feuerfeste Röhre gebohrt werden. Vorzugsweise werden jedoch zur Herstellung dieser Löcher zwischen die inneren und äusseren Wände der Gussform, in der die Röhre geformt wird, abnehmbare Einlegestücke eingesetzt. Die Lippen dieser Löcher sollten dort, wo sie in das Innere der Röhre eintreten, vorzugsweise mit sanft gerundeten Kanten versehen werden, um zusätzliche Turbulenzen der Gasströmung zu vermeiden.

Die Löcher können beliebig entlang der Länge und um den Umfang der feuerfesten Röhre angeordnet werden. Sie können aber auch an denjenigen Stellen vorgesehen werden, wo sich die Schwingungsbäuche bzw. der maximale Druck derjenigen Schallwellen befinden, die den von dem Brenner erzeugten unangenehmsten Schallfrequenzen entsprechen (im allgemeinen sind dies die Grundfrequenz der Brennerröhre und ihre ungeraden

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Harmonischen) . In diesem Fall wird jeder Satz von Löchern in eine besondere Kammer führen und zwar durch eine Röhre, die in der Stärke der Brennersteinwand geformt ist, wobei das Volumen und die Form der Kammer und die Länge der zuführenden Röhre so justiert sind, dass sie bei derjenigen Frequenz in Resonanz geraten, die unterdrückt werden soll und diese deshalb absorbieren. In einigen Fällen kann es erforderlich werden, für den Brennerstein besondere Wandstärken vorzusehen oder mit geeigneten Mitteln ein besonderes Rohrstückchen zu befestigen, um die für eine exakte Abstimmung erforderliche Länge der zuführenden Röhre herzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine poröse feuerfeste Röhre nach einer der oben beschriebenen Methoden hergestellt. An jedem Ende der Röhre befinden sich Flanschen, und zwar entweder aus einem Stück mit der Röhre oder als getrennte Stücke, die mit einem geeigneten Klebemittel befestigt werden, wobei der Durchmesser der Flansche dem endgültigen Aussendurchmesser der Baugruppe entspricht. Anschliessend wird um die Röhre zwischen den Flanschen eine Decke aus losem feuerfestem Fasergewebe gewickelt, bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist und mit geeigneten Mitteln festgehalten, z.B. indem eine Hülle aus rostfreiem Stahldrahtgewebe darum herum geklammert oder verschweisst wird. Die offenen Enden der Röhre werden dann zeitweilig mit zwei Stopfen aus Plastikmaterial oder Gummi verschlossen, wobei durch mindestens eine dieser beiden Stopfen hindurch im Inneren der Röhre ein Vakuum hergestellt werden kann.

Die ganze Baugruppe wird dann in eine Aufschlämmung von keramischen Fasern eingetaucht, welche ein feuerfestes Klebemittel enthält und im Innern ein Vakuum erzeugt, bis sich aussen eine genügend dicke Haut aus keramischen Fasern

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gebildet hat. Schliesslich wird die ganze Baugruppe getrocknet und, soweit erforderlich, zu einer ausreichenden Temperatur erhitzt, um das feuerfeste Klebemittel zu härten.

Im folgenden wird die Erfindung an den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Brenner-Baugruppe entsprechend der Erfindung.

Figur 2 zeigt einen perspektivischen Anblick einer anderen Brenner-Baugruppe.

In Figur 1 werden Brennstoff und Luft durch die Düse 1 eingeblasen, welche Brennstoff und Luft im richtigen Verhältnis mischt. Die Flamme steht, von der Düse 1 ausgehend, im Innern 2 des durch die Wände 3 gebildeten Brennersteins. Zwischen dem Innern 2 und einer faser-gefüllten, schallabsorbierenden Kammer 5 sind Löcher 4 vorgesehen. An den Enden des Brennersteins sind Flansche 6, welche gleichzeitig die seitlichen Wände der Kammer 5 bilden. Die äussere Wand der Kammer 5 ist ein Zylinder aus einem rostfreien Stahldrahtgewebe 7, das als Filtergrundlage beim Aufbringen der äusseren feuerfesten Haut 8 diente, welche die Aussenwand des Brennersteins bildet.

In einer Modifikation der in Figur 1 gezeigten Brenner-Baugruppe kann die äussere feuerfeste Haut 8 durch eine vorgefertigte Röhre aus keramischem Material ersetzt und die Kammer 5 mit lockerem schallabsorbierendem Material gefüllt werden, z.B. einem faserigen oder körnigen Material oder einer Mischung davon. Bei dieser Modifikation kann es wünschenswert sein, auf die äussere Oberfläche des Brennersteins eine Röhre aus einem Metalldrahtgewebe , z.B. aus Metall-Legierung

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oder rostfreiem Stahl, in engen Kontakt aufzubringen.

Figur 2 zeigt ein anderes Beispiel eines erfindungsgemassen Brennersteins. Das Kernstück 1o des Brennersteins gemäss Figur 2 wurde aus einem im Handel erhältlichen feuerfesten plättchenförmigen Aluminiumoxid und Calciumaluminatzement gegossen. Es hat einen lichten inneren Durchmesser von 57 mm, eine Länge von 38 cm und eine Wandstärke von 22 mm. In der Wand wurden vier Löcher 11 von 26 mm Durchmesser ausgespart mit Hilfe von in der Gussform vorgesehenen abnehmbaren Zapfen. Davon sind zwei Löcher mit ihren Mittelpunkten 75 mm von den entgegengesetzten Enden des Brennersteins entfernt und einander diametral gegenüber gestellt. Die anderen beiden Löcher sind in der Mitte des Brennersteins und um 9o° gegen die beiden äusseren Löcher verdreht. Der Brennerstein wurde an beiden Enden mit Flanschen 12 versehen, welche eine zylindrische äussere Hülse 13 aus faserigem gasdicht isolierendem, feuerfestem Material tragen, die zu dem Kernstück 1o des Brennersteins konzentrisch angeordnet ist und einen inneren Durchmesser von 26,7 cm besitzt. Der ganze Zwischen-raum zwischen dem Kernstück 1o des Brennersteins und der Hülse 13 ist mit einem netzförmigen faserigen keramischen Material ausgefüllt, welches in der Patentanmeldung P 24 53 269.2 der Anmelderin beschrieben ist und vier Poren je linearen Zentimeter besitzt. Die äusseren Oberflächen der Hülse 13 und der Flansche 12 sind abgedichtet, um das Austreten von heissen Gasen zu verhindern.

Zum Vergleich wurde ein identischer Brennerstein hergestellt mit der Ausnahme, dass in der Gussform die Zapfen weggelassen wurden, so dass die Wand des Kernstückes 1o keine Löcher hat.

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Nacheinander wurden an die Enden eines erfindungsgemässen Brennersteins gemäss Figur 2 und des Vergleichs-Brennersteins ein mit Stadtgas und Druckluft betriebener Brenner mit einer Leistung von ca. 1oo,8 kcal/h derartig angebracht,daß die Verbindung abgedichtet war.

Es wurde beobachtet, dass das von dem erfindungsgemässen Brennerstein erzeugte Geräusch weit geringer war, als das von dem Vergleichs-Brennerstein und dass es ausserdem wegen seiner tieferen Tonlage wesentlich weniger unangenehm war. Daran zeigte sich, dass die höheren Frequenzen gedämpft wurden.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Brennerstein aus einer keramischen Röhre, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre durchlässig ist oder zumindest einen durchlässigen Bereich entlang ihrer Länge besitzt und dass sie entlang dem durchlässigen Bereich oder Bereichen der Röhrenlänge von mindestens einer schallabsorbierenden Kammer umgeben ist.

2. Brennerstein gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Röhre aus einem keramischen Material mit durchlässiger Porosität hergestellt ist.

3. Brennerstein gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Röhre aus einem massiven nicht-porösen keramischen Material hergestellt und mit durchgehenden radialen Lochen an geeigneten Stellen entlang ihrer Länge ver sehen ist.

4. Brennerstein gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippen der Löcher abgerundet sind.

5. Brennerstein gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schallabsorbierende Kammer mit locker gepackten feuerfesten Fasern gefüllt ist.

6. Brennerstein gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere der schallabsorbierenden Kammer eine zylindrische Wand aus abgedichteten keramischen Material ist, die mit der keramischen Röhre mit Hilfe von zwei radialen Flanschen verbunden ist.

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7. Verfahren zur Verminderung des Geräusches, welches von einem Gas- oder ölbrenner erzeugt wird, bei dem die Flamme in eine keramische Röhre gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre durchlässig ist oder zumindest einen durchlässigen Bereich entlang ihrer Länge besitzt und entlang dem durchlässigen Bereich oder Bereichen der Röhrenlänge von mindestens einer schallabsorbierenden Kammer umgeben ist.

8. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flamme in einen Brennerstein gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8 gerichtet ist.

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