DE2713570A1 - Brennstoff- sauerstoff- brenner - Google Patents
Brennstoff- sauerstoff- brennerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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Description
r MG
MESSER GRIESHEIM GMBH EM 78 4
Kennwort: Sauerstoff-gekühlter Brenner Ba/Hi
Erfinder: K. Leinberger; F. Pfeifer 08.02.1977
Mappe: B
Brennstoff- Sauerstoff- Brenner
Die Erfindung betrifft einen Brennstoff- Sauerstoff- Brenner,
der im wesentlichen besteht aus einem Sauerstoffrohr und einem Brennstoffrohr, die in einen Brennerkopf münden, an den sich
eine Brennkammer anschließt, in welcher die Gemischbildung
stattfindet.
der im wesentlichen besteht aus einem Sauerstoffrohr und einem Brennstoffrohr, die in einen Brennerkopf münden, an den sich
eine Brennkammer anschließt, in welcher die Gemischbildung
stattfindet.
Brennstoff- Sauerstoff- Brenner werden dort eingesetzt, wo sehr hohe Temperaturen benötigt werden, die sich mit Brennstoff-Luft-
Brennern nicht mehr erreichen lassen. Derartig hohe
Temperaturen werden z. B. beim Abschmelzen von Schlacke in Einschmelzöfen benötigt. Wegen der sehr hohen Temperaturen verschleißt die Brennkammer des Brenners stark. Will man größere
Standzeiten erreichen, muß die Brennkammer gekühlt werden. Die Kühlung erfolgt gewöhnlich durch eine Wasserkühlung. Hierdurch wird das Gewicht des Brenners erhöht, wodurch er unhandlicher
wird. Der Einsatz des Brenners wird umständlicher, da eine zusätzliche Wasserversorgung für den Betrieb des Brenners nötig ist, Ferner kann durch Ablagerungen aus dem Wasser die Funktion des Brenners beeinträchtigt werden.
Temperaturen werden z. B. beim Abschmelzen von Schlacke in Einschmelzöfen benötigt. Wegen der sehr hohen Temperaturen verschleißt die Brennkammer des Brenners stark. Will man größere
Standzeiten erreichen, muß die Brennkammer gekühlt werden. Die Kühlung erfolgt gewöhnlich durch eine Wasserkühlung. Hierdurch wird das Gewicht des Brenners erhöht, wodurch er unhandlicher
wird. Der Einsatz des Brenners wird umständlicher, da eine zusätzliche Wasserversorgung für den Betrieb des Brenners nötig ist, Ferner kann durch Ablagerungen aus dem Wasser die Funktion des Brenners beeinträchtigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, einen Brennstoff - Sauerstoff-
Brenner zu schaffen, bei dem zur Kühlung kein zusätzliches Kühlmedium erforderlich ist, und der trotzdem eine ausreichend
hohe Standzeit besitzt.
809840/0173
Bei einem Brennstoff- Sauerstoff- Brenner, im wesentlich bestehend aus einem Sauerstoffrohr
und einem Brennstoffrohr, die in einen Brennerkopf münden, an den sich eine Brennkammer an
schließt, in welcher die Gemischbildung stattfindet, wird dies gemäß der Erfindung erreicht durch eine im Brennerkopf in Richtung
der Achse der Brennkammer angeordnete rohrförmige Brennstoffdüse,
eine durch die Brennstoffdüse und den Brennerkopf gebildete ring
förmige Drallkammer mit einer seitlichen, zumindest annähernd tangentialen Eintrittsöffnung für den Sauerstoff, sowie eine sich
von der Austrittsöffnung der Drallkammer kegelförmig erweiternde Brennerkammer.
Vorzugsweise besteht hierbei der Brennerkopf und die Brennkammer
aus einem Stück. Der günstigste Kegelwinkel für die Brennkammer beträgt 30°, gutgeeignet sind jedoch auch Kegelwinkel zwischen
20° und 45 °.
Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoff- Sauerstoff- Brenner erfolgt
die Kühlung der Brennkammer durch den Sauerstoff selbst. Der Sauerstoff tritt schnell rotierend aus der Drallkammer in die
Brennkammer und legt sich infolge seiner Rotationsbewegung an die siel
kegelförmig erweiternde Brennkammer an. Hierdurch wird die Brenn kammerwand gekühlt, überraschenderweise strömt ein großer Teil
des Sauerstoffes, sobald er in den Bereich des Brennkammeraus-
tritts gelangt ist, wieder in axialer Richtung in die Brennkammer zurück. Hierbei erfolgt eine intensive Mischung mit dem in axialer
Richtung austretenden Brennstoff. Der Brennstoff kann dabei gasförmig oder flüssig sein.
Dadurch, daß der strömende Sauerstoff den Brenner, insbesondere
die Brennkammer selbst, kühlt, kann jedes zusätzliche Kühlmedium
entfallen. Der Brenner wird dadurch leicht und handlich und kann universell eingesetzt werden.
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Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Es zeigen:
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Brenner,
Fig. 2 eine Schnittzeichnung des Brennerkopfes mit der Brennkammer,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 2,
Fig. 4 eine Darstellung der Strömungsverhältnisse in der Brennkammer.
Der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Brennstoff- Sauerstoff- Brenner besteht aus dem Brennstoffrohr 4, welches von dem Sauerstoffrohr
umgeben ist. Der Sauerstoff gelangt durch das Sauerstoffzuführungsrohr
1 und die Sammelkammer 2 in den Ringspalt, der von dem Sauerstoff rohr 3 und dem Brennstoffrohr 4 gebildet wird. Beide Rohre
münden in den Brennerkopf 6, der sich als Brennkammer 9 fortsetzt und aus einem Stück gefertigt ist. Der Brennstoff gelangt
in die Brennstoffkammer 10 und von dort durch die Brennstoffdüse
8 in axialer Richtung in die Brennkammer 9. Der Sauerstoff gelangt zunächst in die Sauerstoffringkammer 5 und von dort durch eine
tangentiale Bohrung 11 in den Drallraum 7. Durch den tangentialen
Eintritt wird dem Sauerstoff im Drallraum 7 eine außerordentlich hohe Rotationsgeschwindigkeit aufgeprägt. Die rohrförmige Brennstoffdüse
8 verläuft in axialer Richtung durch den Drallraum 7 und wird durch einen Splint 12 im Brennerkopf festgehalten. Die Austrittsöffung
der Brennstoffdüse 8 liegt in gleicher Ebene mit der
ringförmigen Austrittsöffnung des Drallraumes 7. Direkt an die ringförmige Austrittsöffnung des Drallraumes 7 schließt sich die
sich kegelförmig erweiternde Brennkammer 9 an.
-A-
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Der Sauerstoff behält die ihm im Drallraum 7 aufgeprägte Rotationsbewegung
auch in der Brennkammer 9 bei und legt sich dabei an die Wand der Brennkammer 9 an. Die Brennkammer 9 wird
hierdurch gekühlt, zum einen, weil sie nicht mit heißen Verbrennungsgasen in Berührung kommt, zum anderen, weil der schnell—
strömende Sauerstoff die Brennkammerwand stark kühlt.
Gleichzeitig strömt jedoch ein großer Teil des rotierenden Sauerstoffs zu den Austrittsöffnungen von Brennstoff und Sauerstoff
zurück. Hierbei stößt er auf den austretenden Brennstoff, wodurch sich Sauerstoff und Brennstoff intensiv vermischen.
Die Strömungsverhältnisse in der Brennkammer sind in Fig. 4 durch Pfeile 13 für den Brennstoff und Pfeile 14 für den Sauerstoff
dargestellt. Sowohl der in axialer Richtung austretende Brennstoffstrom 15 als auch der rotierende Sauerstoffstrom 16
lösen sich daher bis zum Austritt aus der Brennkammer 9 praktisch völlig auf und vermischen sich miteinander. Hierdurch sind
optimale Voraussetzungen für eine gute Flammenbildung gegeben.
Es sind vielfältige Abwandlungen des beschriebenen Brennstoff-Sauerstoff-
Brenners möglich. Brennstoff und Sauerstoff können z.B. durch separate Rohrein den Brennerkopf geführt werden. Der
Beginn der kegelförmigen Erweiterung der Brennkammer braucht nicht in der Ebene der Austrittsöffnungen von Brennstoffdüse und Drallraum
zu liegen. Der Brennerkopf braucht nicht aus einem Stück hergestellt zu sein, wie es insbesondere die Figuren 1 und 2
zeigen, sondern kann auch zweiteilig ausgeführt werden. Hierbei kann für die Brennkammer ein besonders hitzebeständiges
Material verwendet werden.
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Leerseite
Claims (4)
- Ansprüche' 1.. Brennstoff-Sauerstoff-Brenner, im wesentlichen bestehend aus einem Sauerstoffrohr und einem Brennstoffrohr, die in einen Brennerkopf münden, an den sich eine Brennkammer anschließt, in welcher die Gemischbildung stattfindet, gekennzeichnet durch eine im Brennerkopf (6) in Richtung der Achse der Brennkammer (9) angeordnete rohrförmige Brennstoffdüse (8), eine durch die Brennstoffdüse (8) und den Brennerkopf (6) gebildete ringförmige Drallkammer (7) mit einer seitlichen,zumindest annähernd tangentialen Eintrittsöffnung (11) für den Sauerstoff, sowie eine sich von der Austrittsöffnung der Drallkammer (7) kegelförmig erweiternde Brenn " kammer (9).
- 2. Brennstoff-Sauerstoff-Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Brennerkopf (6) und Brennkammer (9) aus einem Stück gefertigt sind.
- 3. Brennstoff-Sauerstoff-Brenner nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Kegelwinkel zwischen 20° und 45°.
- 4. Brennstoff-Sauerstoff-Brenner nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Kegelwinkel von 30°.809840/0173
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Cited By (1)
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