DE2714120A1

DE2714120A1 - Metallbrenner fuer ein gas ohne erstluftzumischung mit versorgung des zuendgases durch in entgegengesetzter richtung umlaufende stroemungen

Info

Publication number: DE2714120A1
Application number: DE19772714120
Authority: DE
Inventors: Jean-Marie Georges Fernan Alin
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1977-02-01
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DE2714120C2; NL185537C; US4104017A; IT1077128B; NL185537B; GB1574739A; FR2379028A1; BE853077A; FR2379028B1; NL7703586A; ES457468A1

Description

23, rue Philibert Delorme

75017 PARIS, Frankreich

"Metallbrenner für ein Gas ohne Erstluftzumischung mit Versorgung des Zündgases durch in entgegengesetzter Richtung umlaufende Strömungen".

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner aus Metall for ein Gas ohne Erstluftzumischung mit Versorgung des Zündgases durch in entgegengesetzter Richtung umlaufende Strömungen, mit welchem für die verbrannten Gase eine hohe Temperatur erzielt werden kann.

Gasbrenner, mit welchen eine intensive Verbrennung erzielt wird, sind zum derzeitigen Stand der Technik eingesetzt und bestehen aus Brenners mit Vormischung des Brenngases und des Zündgases, insbesondere der Luft. Diese Brenner sind mit verschiedenen Nachteilen behaftet und bieten insbesondere zu geringe Einsatzmöglichkeiten, da der Umfang des Luftfaktors, welcher die Beständigkeit der Verbrennung sichert, verhiltnismSssig gering ist ; ausserdem bestehen mit diesen Brennern Explosionsgefahren und dadurch Schwierigkeiten bei dem Einsatz.

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Es sind ausserdem Brenner bekannt, die ohne Vormischung der Luft und des Gases arbeiten, bei welchen die Verbrennung In Abhängigkeit von der Mischung der Luft mit dem Gas fortschreitend erfolgt. Diese Brenner sind dadurch vorteilhaft, dass die Flammenrückschläge ausgeschlossen sind, jedoch sind sie im allgemeinen nicht in der Lage, gleichzeitig eine intensive vollkommene Verbrennung und weite Einsatzmöglichkeiten zu bieten.

Die Anmelderin hat Brenner ohne Erstluftzumischung entwickelt, die eine intensive Verbrennung sichern und bezüglich der Lüftungsrate im Vergleich zu den herkömmlichen Brennern mit Vormischung wesentlich verbesserte Einsatzmöglichkeiten bieten.

Ein derartiger Brenner ist in der französischen Patentanmeldung Nr. 71 17828 vom 17. Mai 1971 beschrieben. Dieser Brenner, der mit einem Arbeitsloch versehen ist, in welchem die Luft und das Gas in entgegengesetzter Richtung umlaufen, erfordert mit den natürlichen Erdgasen einen Versorgungsdruck von einem bis zwei Bars β Dieses Material hat sich auf dem Industriegebiet bewährt ; da aber alle möglichen Verbraucher nicht über ein Gas mit dem notwendigen Druck verfügen, wurden Versuche angestellt, um ausgehend von dem gleichen Grundprinzip einen Brenner zu entwickeln, der mit einem Niederdruckgas, das heisst zum Beispiel mit einem Druck in der Grössenordnung von einigen Zehnern Millibars arbeitet»

Ein Brenner dieser Art ohne Erstluftzumischung ist in der französischen Patentanmeldung Nr₉ 73 38 298 vom 26. Oktober 1973 auf den Namen der vorliegenden Anmelderin beschrieben» Es handelt sich um einen Brenner mit einem Arbeitsloch, der mit einer Mischkammer versehen ist, die eine Zuführung für das Niederdruckbrenngas sowie zwei Druckluftversorgungsgruppen umfasst, welche in entgegengesetzter Richtung umlaufen, wobei dieser Brenner auch eine Verbrennungskammer besitzt, die in der Richtung seines Mundstückes die genannte Mischkammer in axialer Richtung verlängert. Ahnlich wie bei dem vorher beschriebenen Brenner erfolgt die Verbrennung in dem feuerfesten Arbeitsloch und wird danach in der Mischkammer stabilisiert.

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Die Entwicklung der Technik auf dem Gebiet der Erhitzung von Ofen hat die bedeutende Rolle der Gasbrenner mit hoher Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Strahlbrenner hervorgehoben. Diese Technologie ermöglicht :

- einerseits eine Steigerung der Wärmeübertragung, wobei zusätzlich zu der Übertragung durch Strahlung, die in der schon bekannten Technik bevorzugt ist, eine bedeutende Konvektion erzielt wird,

- eine Temperatureinheitlichkeit sowie eine hohe Temperaturgenauigkeit wegen der Umrührung der Athmosphäre, die früher nicht erzielt werden konnten .

So ist es in der Praxis unmöglich, richtige Strahlbrenner mit einem feuerfesten Arbeitsloch mit einer Leistung von mehr als 100 th/st herzustellen. Wenn die Verbrennung intensiv ist, reisst das Arbeitsloch nach kurzer Zeit aus, sodass der Brenner seine Eigenschaften verliert. Wenn im Gegensatz die Verbrennung nicht intensiv ist, hält das Arbeitsloch den Belastungen stand, aber der Brenner ist in diesem Fall kein Strahlbrenner.

Um dieses Problem zu lösen, hat die vorliegende Anmelderin Brenner entwickelt, die vollkommen aus Metall bestehen und eine intensive und im wesentlichen adiabatische Verbrennung eraelen lassen. Die vorliegende Erfindung betrifft die Gasbrenner mit einer noch gesteigerten Verbrennungsgeschwindigkeit, die mit einer aerodynamischen Kühlungsanordnung der Wandungen versehen sind, damit sie extrem hohen Flammentemperatüren standhalten können, wobei die erfindungsgemässen Brenner neben den Vorteilen der vorgenannten Brenner weitere günstige Eigenschaften besitzen.

Der metallische Gasbrenner gemäss der vorliegenden Erfindung, bei welchem die Strömungsgeschwindigkeit des Gases gross ist und der hohe Temperaturen für die verbrannten Gase erzielen lässt, umfasst ein zentrales Feuerungsrohr, welches die Mischkammer und die Verbrennungskammer bildet und in welches einerseits das Brenngas und andererseits das Zündgas, insbesondere die Luft zugeführt werden, wobei die Luft ab einem ringförmigen, einen Luftkasten bildenden Raum, der zwischen der Aussenwandung des Feuerungsrohres und einem letzteres umschliessenden Aussenrohres gebildet ist,

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versorgt wird. Dieser Brenner ist dadurch gekennzeichnet, dass das Brenngas mit einem niedrigen Druck, zum Beispiel in der GrOssenordnung von einigen Zehnern Millibar am Hinterteil des Feuerungsrohres zugeführt wird und das Zündgas in dem Feuerungsrohr in der Form von mindestens drei Hauptströmungen von dem Hinterteil zu dem Vorderteil des genannten Rohres hin mit niedrigem Druck verteilt wird, wobei die erste Strömung in einer querliegenden, in der NShe der Rückwandung des Feuerungsrohres liegenden Ebene verlSuft, während die zweite und die dritte StrOmung in Bezug aufeinander in entgegengesetzter Richtung umlaufen und die zweite StrOmung im Bereich des hinteren Teiles des Feuerungsrohres und die dritte StrOmung im Bereich des vorderen Teiles desselben über die Quermittelebene des genannten Rohres hinaus jeweils verteilt werden.

Im Vergleich zu den schon bekannten Brennern ohne Erstluft zumischung und insbesondere im Vergleich zu dem in der französischen Patentanmeldung Nr. 73 38298 beschriebenen Brenner, weist der erfindungsgemässe Brenner folgende unterschiedliche Merkmale auf :

1) in dem vorliegenden Brenner gibt es kein feuerfestes Arbeitsloch, welches eine von der Mischkammer getrennte Verbrennungskammer bildet ; im Gegensatz dazu stellt das mittlere Feuerungsrohr gleichzeitig die Mischkammer und die Verbrennungskammer dar.

2) Da das Brenngas im Bereich des Hinterteiles des Feuerungsrohres zugeführt wird, findet die Versorgung des Zündgases ins Innere des Feuerungsrohres nicht mehr über zwei nah aneinanderliegende in entgegengesetzer Richtung umlaufende Luftströmungen sondern folgender Weise statt :

- ein Luftstrom, der in zwei voneinandergetrennte Teilströmungen, und zwar eine erste Teilströmung, die in einer querliegenden Ebene des Feuerungsrohres verläuft, und eine zweite Teilströmung, die in Bezug auf die Strömungsrichtung des Gasstromes stromaufwSrts der ersten Teilströmung zugeführt wird, geteilt ist, wobei die genannten Teilströmungen umlaufen, wird im Bereich des Hinterteiles der Kammer zugeführt. Die erste StrOmung flieset senkrecht zu der axialen Strömungsrichtung des Brenngases in radialer Richtung in das Feuerungsrohr ein. Durch diese Anordnung wird eine

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Teilvormischung der Luft mit dem Gas erzielt, die die hauptsächliche Verbrennung steuert. Diese Stabilisierung wird ohne Hilfsvorrichtung sowie ohne Einsatz einer Zwischenkammer oder eines Mischkastens erzielt. Diese Teilvormischung wird durch Diffusion und durch Umwälzung in den hinteren Bereich der Verbrennungskammer erzielt.

Das Umlaufen bzw. die Drehung der zweiten Teilströmung tangential zu der Wandung des Feuerungsrohres ist dadurch vorteilhaft, dass eine erste ergänzende Menge von Zündgas zugeführt wird und dass in Berührung mit der Innenwandung des Feuerungsrohres ein schneller maximaler Luftumlauf geschaffen wird, sodass in allen Punkten djsser Wandung Jede übermässige Erhitzung verhindert wird.

- Eine dritte Zöndgasströmung wird tangential im Bereich des Vorderteiles des Feuerungsrohres über dessen Quermittelebene hinaus zugeführt und ist in Bezug auf die zweite Teilströmung in entgegengesetzter Richtung in Umlauf gesetzt, wobei ein grosser Abstand zwischen den zwei Ebenen, in welchen die genannten Teilströmungen umlaufen, aufrechterhalten ist. Die wesentliche Turbulenz bzw. Wirbelwirkung, die in diesem Bereich durch das Zusammenstossen der in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Gasströme entsteht, führt zur schnellen Bildung einer Mischung, die den Verlauf der Verbrennungsreaktionen günstig beeinflusst und deren Vollendung sichert. Ähnlich wie im Falle der zweiten Teilströmung des ersten Luftstromes, bewirkt die tangentielle Zuführung des Zündgases einerseits den Schutz und andererseits die einwandfreie Kühlung der Innenwandung des Vorderteiles des Feuerungsrohres. Die Vorteile dieser besonderen Anordnung sind die folgenden :

1) Verbesserung der Betriebsleistung und Stabilität des Brenners und Erweiterung seiner Einsatzmöglichkeiten durch die Steuerung der Verbrennung im Boden des Feuerungsrohres, einwandfreie Stabilisierung der Verbrennung schon am Hinterteil der Kammer bei Jedem Betriebsbereich des Brenners und vollkommene Ausnützung des Volumens der Kammer durch die intensive Verbrennung ;

2) Erhöhung der Intensität der Verbrennung und Erzielung von hohen Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten der Verbrennungsprodukte in der Austrittszone sowie Beschränkung der sichtbaren Flamme auf einen sehr geringen Kegel, dessen Länge etwa

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300 mm beträgt.

Mit der genannten Anordnung werden diese Ergebnisse erzielt, ohne dass bedeutende Ladeverluste in den Brennstoff- und Zündstoffströmen auftreten.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung weisen die in entgegengesetzter Richtung umlaufenden, in das Feuerungsrohr des Brenners zugeführten Zündgasströme solche Umdrehungsmomente auf, dass die Verbrennungsmischung noch teilweise umläuft. Auf diese Weise kann der am Hinterteil der Kammer umlaufende Zündgasstrom eine Leistung aufweisen, die geringer als jene des am Vorderteil der Kammer umlaufenden Stromes ist.

Gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist eine vierte ringförmige Zündgasversorgung in dem Feuerungsrohr im Bereich des Mundstückes des Brenners vorgesehen, die nLt der Wandung des genannten Rohres in Berührung steht und gegenüber der axialen Strömungsrichtung der Medien innerhalb des Feuerungsrohres cem Gegenstrom zugeführt wird.

Diese besondere Anordnung, die am Ende des Brenners den Rückfluss des Luftstromes ermöglicht, erhöht die Kühlung der vorderen Platte und des Feuerungsrohres einerseits und schafft andererseits zwischen der vorderen tangentiellen Zündgaszuführung und der Mündung des Brenners eine Zone, in welcher entlang der genannten Wandung die Strömungsgeschwindigkeit der Gase gleich null ist. Dadurch erzielt man eine bessere Stabilisierung der Flamme in dem Hochleistungsbrenner und die Möglichkeit ist gegeben, am Ausgang des Brenners die Entfernung der Löcher der dritten Teilströmung gegenüber der genannten Ebene zu vergrössern, damit die Intensität der Verbrennung in der Kammer verbessert wird. In Verbindung mit der Anordnung, die die Bildung der Flamme am Hinterteil der Kammer ermöglicht, erzielt man sodann eine spürbare Erweiterung des Leistungsbereicheβ des neuartigen erfindungsgemässen Brenners.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung,in welcher an Hand der beigefügten

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Zeichnungen ein nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel erläutert wird.

In den Zeichnungen zeigen :

- Figur 1 eine Ansicht im längsgerichteten Schnitt eines schematisch dargestellten Brenners ;

- Figur 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemässen Brenners mit verschiedenen zusammenwirkenden Vorrichtungen, wobei der Brenner in der im Schnitt dargestellten Wandung eines Ofens eingebaut ist ; und

- Figur 3 eine Vorderansicht des Brenners der Figur 2 wobei der in Figur 1 dargestellte Brenner ohne zusammenwirkende Vorrichtungen der Schnittlinie I-I entspricht.

GemSss der Ausführungsart der Figur 1 umfasst der erfindungsgemässe Brenner 10 ein Feuerungsrohr 11 mit einer im wesentlichen kreisförmig-zylindrischen Wandung 12 aus Metall. Das Feuerungsrohr 11 ist im wesentlichen über seine gesamte Länge mit einem gewissen Abstand von der Wandung 13 eines Aussenrohres umgeben, sodass ein ringförmiger Raum, der einen Luftkasten 14 bildet, koaxial zu dem Feuerungsrohr 11 begrenzt wird und letztere umschliesst. Der Brenner 10 ist an seinem Vorderteil mit einer Platte 13 versehen, die den Luftkasten 14 verschliesst und gegenüber dem Feuerungsrohr nach vorne versetzt angeordnet ist, damit eine Gasauslassöffnung 17 gebildet wird, deren Durchmesser geringer als der Durchmesser des Feuerungsrohres 11 ist. Das Hinterteil des Brenners besitzt Stromaufwärts des Luftkästens 14 gegenüber der Strömungsrichtung der Gase einen Gaskasten 18 sowie eine Vorrichtung zur Zuleitung dea Brenngases, die fiber Bohrungen 19 in das Feuerungsrohr 11 radial mündet. Das Hinterteil des Brenners ist durch eine Platte 20 geschlossen, die alt eines Fenster bzw. einem Sehloch 21 versehen ist.

Die Luft dringt über eine Luftzufuhrleitung 23» die durch eine Öffnung 24 im wesentlichen senkrecht au der Achse x'x des Brenners radial zu der Wandung 13 des Luftkastens aOndet, in den Luftkasten 14 hinein, Ven dert aus wird die Luft durch die Wandung 12 hindmch alt Hilfe tob drei Offaungereime* 26, 27» 2·, die sich in drei verschiedenen Querebenea des Feuervmgsreares 11 befinden,

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in das Feuerungsrohr 11 zugeleitet. Die Offnungen wie zum Beispiel 26 weisen einen geringen Durchmesser auf und bilden eine radial gerichtete Luftversorgung am Hinterteil des Feuerungsrohres 11. Die Offnungen wie zum Beispiel 27» die sich ebenfalls am Hinterteil des Feuerungsrohres jedoch etwas stromabwärts der Ebene der Offnungen 26 befinden, sind jeweils im Querschnitt grosser als die Offnungen 26 und bilden eine tangentielle umlaufende Luftversorgung ins Innere des Feuerungsrohres 11_o Ebenfalls in tangentieller Richtung über die Quermittelebene 30 des Brenners 10 hinaus ist mittels der Offnungen 28, deren Querschnitt jenem der Offnungen 27 im wesentlichen entspricht und deren Anzahl jedoch grosser ist, eine Luftzuführung vorgesehen, die gegenüber der durch die Offnungen 27 gebildete Versorgung in der entgegengesetzten Richtung umlauft. In dem Feuerungsrohr 11 ist eine vierte Zündungsluftzuführung vorgesehen, die sich am Vorderteil des Brenners befindet und durch den Spielraum 31 zwischen einem mit der Vorderplatte 15 des Brenners fest verbundenen Ring 32 und dem vorderen Endeteil der Wandung 12 gebildet wird, wobei der Ring 32 mit der Vorderplatte 15 aus einem Stück bestehen kann und dabei durch einen gedrehten Bereich derselben gebildet wird. Der Spielraum 31 wird mit Hilfe der Zentrierplatten wie zum Beispiel 33 aufrechterhalten.

Das Brenngas dringt durch die Löcher 19 in das Feuerungsrohr ein und trifft zuerst die Luftströmung der Löcher 26, sodass schon im Boden der Kammer eine Vormischung der Luft mit dem Gas stattfindet. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung ist eine ausreichende Anzahl von kleinen Löchern 26 vorgesehen, damit in diesem Bereich des Brenners eine Luftleistung erzielt wird, die mengenmässig der durch die Offnungen 27 zugeführten/imlaufenden Luftströmung entspricht.

Es wird ausserdem bemerkt, dass in dem in Figur 1 dargestellten Brenner die Leistung der umlaufenden Luftströmung am Hinterteil der Kammer die Hälfte der Leistung der am Vorderteil der Kammer in entgegengesetzter Richtung umlaufenden Luftströmung betrSgtjdadrei Offnungen 27 und sechs Offnungen 28 vorgesehen sindo Diese Bemerkungen dienen zur Erläuterung einer teilweise entgegengesetzten Umlauf wirkung, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung

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mit Vorteil angewandt werden kann.

Selbstverständlich können die Anzahl der Luftzufuhröffnungen und deren jeweiliger Querschnitt entsprechend dem gezielten Zweck verändert werden.

Die Austrittsgeschwindigkeit der Gase nach der Verbrennung wird noch durch die Verengung, die durch die nach innen gerichtete Verlängerung der Vorderplatte 15 des Brenners gebildet wird, noch gesteigert. Diese Verengung, die mehr oder weniger gross ist, kann in gewissen Fällen entfallen., Die so hergestellten Brenner verfügen daher über einen weiten Austrittsgeschwindigkeitsbereich für die verbrannten Produkte. In Abhängigkeit von der Grosse der in der Vorderplatte gebildeten Öffnung kann diese Geschwindigkeit in einem Verhältnis 1:3 schwanken» Zum Beispiel mit der Nennleistung und wenn die genannte Öffnung die grösstmöglichen Abmessungen besitzt, wird ein intensiver Brenner hergestellt, dessen Verbrennungsprodukte mit einer Geschwindigkeit von etwa 70 m/s austreten, während mit einer kleineren Öffnung der genannte Brenner als Hochgeschwindigkeit sbrenner bzw. Strahlbrenner arbeitet, wobei dann die Verbrennungsprodukte eine Geschwindigkeit von 250 m/s erreichen und sogar überschreiten können.

Die Zuleitung des Brenngases kann mit Hilfe von (Jeder beliebigen bekannten Anordnung durchgeführt werden und wird jedoch vorzugsweise in einei&uerliegenden£bene des Feuerungsrohres stattfinden und dabei zum Beispiel, wie das dargestellt 1st, radial gerichtet sein, um die zu schnelle Strömung des Brenngases innerhalb des Rohres zu vermeiden. Das Brenngas könnte auch durch axial gerichtete Löcher, die in der End wandung des Feuerungsrohres vorgesehen sind, zugeleitet werden. Diese Löcher werden dann so ausgebildet und angeordnet, dass das in das Feuerungsrohr einströmende Brenngas mit der geringstmöglichen Axialgeschwindigkeit zugeleitet wird.

Das Brenngas könnte auch ae Hinterteil des Feuerungerohres durch eine axial gerichtete Leitung zugeführt werden, die eine divergierende radial gerichtete Gasleistung liefert. Gemfiss dieser Anordnung entfällt der Gaskasten 18, dessen Raueinhalt dann ein

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Teil des Volumens des Luftkastens 14 darstellt.

In allen FSllen wird am Hinterteil des Feuerungsrohres ein Gaspolster mit geringerer Strömungsgeschwindigkeit in axialer Richtung geschaffen.

Die Öffnung 21 in der hinteren Wandung des Brenners ermöglicht die Anbringung von verschiedenen zusätzlichen Vorrichtungen, wie zum Beispiel einer Zündkerze, einer Vorrichtung zur Kontrolle der Flamme, einem Sichtloch und gegebenenfalls einer Leitvorrichtung, wobei daneben die Versorgung von verschiedenen Hilfsstoffen zur Verbesserung des Verbrennungsvorganges in dem Brenner möglich ist.

So ist der in Figuren 2 und 3 dargestellte Brenner mit zusammenwirkenden Hilfsvorrichtungen, insbesondere mit einem ZündkerzentrSger 40 im wesentlichen in Höhe der querliegenden Ebene, in welche die zweite Zündgasteilströmung (27) zugeführt wird, sowie mit einer schwenkbaren Sichtkappe 41 versehen, die mit Hilfe von geschweissten Stiften 42 und von dem Befestigungsring 43 auf der hinteren Platte 20 des Brenners eingebaut ist.

Wie es insbesondere die Figur 2 zeigt, kann der Brenner 10 in der Wandung 35 eines Ofens eingebaut werden. Der Brenner ist in einer Ausnehmung, die durch eine abgesetzte Stelle 36 der Wandung 35 gebildet ist, gelagert und mit Hilfe des Flansches 39 befestigt. Die Verbrennungsprodukte dringen durch einen Kanal 37 in den Ofen hinein. Ein faseriger feuerfester Ring 38, der zwischen der Wandung 35 und dem Mundstück des Brenners eingepresst ist, schützt letzteren gegenüber der Strahlung des Ofens und ist dabei in der Lage, die eventuellen Ausdehnungen bzw. Verformungen und gegebenenfalls vorhandenen Spiele aufzunehmen.

Der Einbau des Brenners in einem Ofen kann selbstverständlich auf einem beliebigen anderen Weg, insbesondere durch die Anbringung des Vorderteiles des Brenners in einer in der Blechwandung und in der Isolierungsschicht des Ofens vorgesehenen kreisförmigen Öffnung durchgeführt werden, wobei ein Seitenspiel von zwei bis

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drei cm (im Radius), den Einbau des Brenners erleichtert. Dieser Spielraum wird dann mit einem faserigen,feuerfesten Material gestopft, damit die auftretenden Spiele und Verformungen aufgenommen werden. Diese Anordnung ist für die Ofen, deren Solltemperatur nicht 1000° C überschreitet, geeignet. Zahlreiche Einbaumöglichkeiten des Brenners in dem Ofen sind möglich und man könnte sogar den Brenner so anbringen, dass die spürbare Wärme des Rauches teilweise rückgewonnen werden kann. In diesem Fall ist der mittlere Bereich des Brenners gleichartig ausgebildet aber jedoch von einer metallischen Rückgewinnungsvorrichtung insbesondere mit gleichlaufender Strömung umgeben.

In der folgenden Tabelle sind beispielsweise die Anzahl und die Abmessungen der Offnungen zur Zuleitung des Zündgases vom Hinterteil des Brenners zu dem Vorderteil desselben hin für zwei erfindungsgemässe Brenner mit einer Nennleistung von jeweils 200 und 400 th/st angegeben.

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Tabelle

Nennleistung	Offnungs- anzahl	12 2	200 th/st	400 th/st	Öffnungs- anzahl	Durchmesser (mm)
	radial Hintere Zuführungen tangential	4	Durchmesser (mm)	24 3	12 26-34
	tangential Vordere	12 20-27	6	26-34
Zuführungen ringförmig	20-27	Spielraum von 1,5 mm auf einem Durchmesser von 159 na
Spielraum von 1,5 mm auf einem Durchmesser von 105 mn

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Bei der Ausführungsart des Brenners mit einer Nennleistung von 400 th PCI/st (PCI bedeutet untere Wärmewirkung), wird als Brenngas das natürliche Erdgas von Groningue (das die folgende Zusammensetzung aufweist, CH, : 81,1 - Np : 14,2 - CpHg : 3 C,Hq : 0,6 - C₃H₁₀: 0,2 - CO₂ : 0,9) mit einer Leistung von 15 bis 75 Nnr/st (Volumen unter den normalen Temperatur- und Druckbedingungen) in eine Kammer mit einem Volumen von etwa 9,7 Liter zugeführt.

Bei der stoechiometrisehen Verbrennung erzielt man in der Austrittszone für diese Verbrennungsprodukte eine Temperatur von etwa 1750° C und, wenn die Öffnung einen Durchmesser von 85 mm aufweist, beträgt bei der Nennleistung die Ausströmungsgeschwindigkeit der Gase 175 m/s.

Unter diesen Bedingungen henscht in der Kammer ein statischer Druck von 50,5 Millibar, wobei der Brenngasversorgungsdruck 57,5 Millibar und der Versorgungsdruck der kalten Zündungsluft 35 Millibar beträgt. Der Druck in der Kammer entspricht der Beschleunigung der verbrannten Gase und die Ladeverluste, die durch die Herstellung der Mischung und wegrn der Stabilisierung der Verbrennung entstehen, belaufen sich für das Gas auf 7 Millibar und für die Luft auf 2,5 Millibar. Ausserdem dank des Aufbaus des Brenners und insbesondere der aerodynamischen Kühlung der inneren und äusseren Wandungen des mittleren Feuerungsrohres wird bei einer Verbrennungstemperatur von 1750° C im Inneren des Rohres, in allen Punkten desselben niemals eine Temperatur von 650° C überschreitet.

Die mit einem derartigen Brenner, der mit dem natürlichen Erdgas aus Groningue betrieben wird, erzielbaren Wärmewirkungen können innerhalb eines Bereiches von 120 th/st bis 550 th/st schwanken, wenn die Lüftungsrate η zwischen einem minimalen Wert von 0,5 und einem von 20 bis 2 schwankenden Höchstwert schwankt, ohne dass dabei die Flamme gelöscht wird, wobei der Brenner, sobald das Gas geöffnet wird, einwandfrei angezündet wird.

Ia Rahmen der vorliegenden Erfindung könnte man eine nicht radial gerichtete sondern tangentielle Luftzuleitung in den Luftkasten 14 vorsehen.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Metallischer Gasbrenner mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, der für die verbrannten Gase eine hohe Temperatur erzielen lässt, mit einem mittleren Feuerungsrohr, welches die Misch- und Verbrennungskammer bildet und in welches einerseits das Brenngas und andererseits das Zündgas, insbesondere die Luft zugeleitet werden, wobei das Zündgas ab einem ringförmigen, einen Luftkasten bildenden Raum zwischen der Aussenwandung des Feuerungsrohres und einem letzteres umschliessenden Aussenrohres zugeführt wird, d adurch gekennzeichnet, dass das Brenngas mit einem niedrigen Druck, zum Beispiel in der Grössenordnung von einigen Zehnern Millibar am Hinterteil des Feuerungsrohres(11) versorgt wird und das Zündgas in das Feuerungsrohr in mindestens drei Haupt strömungen von dem Hinterteil des Feuerungsrohres (11) zu seinem Vorderteil hin ebenfalls mit niedrigem Druck verteilt wird, wobei die erste Teilströmung in eine querliegende, in der Nähe der hinteren Wandung des Feuerungsrohres (11)liegende Ebene zugeführt wird, während die zweite und die dritte Teilströmung, die in Bezug

aufeinander in entgegengesetzter Richtung umlaufen, jeweils am Hinterteil des Feuerungsrohres(11)und am Vorderteil desselben über die Quermittelebene(30)dieses Rohres vorgesehen sind.

· Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die in entgegengesetzter Richtung umlaufenden jeweils zweite und dritte Teilströmungen derartige Umdrehungsmomente aufweisen, dass die Verbrennungsmischung teilweise auch in Umlauf gesetzt wird.

3. Brenner ,nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte ringförmige Zündgaszuleitung in den Feuerungsrohr(11)im Bereich des Mundstückes des Brenners (10^vorgesehen ist, die bezüglich der Strömungsrichtung der Medien in dem Feuerungsrohr(11) im Gegenstrom verläuft.

4. Brenner nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der zweiten Zündgasteilströmung geringer als jene der dritten Zündgast eil strömung ist.

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5. Brenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der zweiten Zündgast eil strömung im wesentlichen die Hälfte der Leistung der dritten Zündgasteilströmung beträgt.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte vierte ringförmige Zündgaszuführung ausgehend von dem Luftkasten (14)durch einen Spielraum(3i) gebildet ist, der zwischen einem mit der Vorderplatte (15) des Brenners (10) fest verbundenen Ring (32) und dem vorderen Endteil des Feuerungsrohres (11) vorhanden ist,

7. Brenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wie an sich bekannt, die Vorderplatte (15) des Brenners (10) mit einem über das Feuerungsrohr hinaus vorspringenden Teil versehen ist, um eine Verengung des Auslassquerschnittes zu bilden und dabei die Strömungsgeschwindigkeit der verbrannten Gase zu erhöhen.

8. Brenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zündgasteilströmung, die sich in der Nähe der hinteren Wandung (22) des Feuerungsrohres (11) befindet, radial gerichtet ist.

9. Brenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung des Brenngases am Hinterteil des Feuerungsrohres (11) stromaufwärts der verschiedenen in den Brennern (10) zugeleiteten Zündgasströmungen vorgesehen ist.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Brenngases am Hinterteil des Feuerungsrohres (11) in einer querliegenden Ebene desselben, zum Beispiel in radialer Richtung geringfügig stromaufwärts der ersten Zündgaszufuhrströmung stattfindet.

11. Brenner nach einem der vorangehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung der ersten Zündgasteilströmung mit Hilfe einer grossen Anzahl von kleinen Offnungen (26), die Versorgung der zweiten Zündgasteilströmung durch eine

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geringe Anzahl von grossen Offnungen (27) und die Versorgung der dritten ZOndgasteilströmung mit Hilfe von grossen Offnungen (23) gesichert werden, wobei die Anzahl von grosssen Offnungen (28) geringer als die Anzahl der Zufuhröffnungen (27) der zweiten Teilströmung ist.

12. Brenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Querschnittsflache der kleinen Offnungen (26) zur Zuleitung der ersten Zündgasteilströmung in derselben Grössenordnung liegt wie die gesamte Querschnittsfläche der grösseren Öffnung (27) zur Zuführung der zweiten Teilströmung»

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