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Titel der Erfindung
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btrahlungsbrenner mit radialer Flachflamme für mehrere Brenn--gasarten-Anwendungsgebiet
der Erfindung Die Erfindung betrifft Gasbrenner für Industrie öfen für Erwärmungs
und Wärmebehandlungsprozesse.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen 7ur Erzeugung einer
radialen Flachflamme ist es bekannt, eine Mischeinrichtung für Brenngas und Luft
mit einem sich kelchartig erweiternden Brennerstein zu koppeln.
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Es ist bekannt, die Verbrennungsluft in einem sich trichterförmig
erweiternden Kopf durch tangential mündende Offnungen in mehreren Ebenen zuzuführen,
während die Brenngaszuführung durch mindestens zwei zylindrische koaxial angeordnete
Rohre mit kegelförmig erweiterten Auslaßenden erfolgt /DD PS 69 659; DD PS 97 941/.
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Die Verbrennungsluft gelangt bei einer anderen Lösung bei tangentialer
Einführung zu einem schraubenförmigen Kanal, wobei der Luftstrom eine intensive
Drehung erfährt und durch einen ringförmigen Querschnitt in den Mischraum eintritt,
während das Brenngas über ein inneres Rohr zugeführt wird und am Brennerkopf über
6 radiale Offnungen in den Luftstrom eingeblasen wird /DolezVel, I., und HavlicVek,
M.: Der Einsatz von Brennern mit radialer Flammenausbreitung im Industrieofenbau
(tschech,).
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Hutnicl<e aktuality 15 (1974) 1, S. 1 - 81.
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Übersetzung Brennstoffinstitut Freiberg 1975./.
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Ferner wird bei einer ähnlichen Lösung mit tangentialer Eihführung
der Verbrennungsluft durch den sich schraubenförming bewegenden äußeren Luftvolumenstrom
das Brenngas aus einen Innenrohr angesaugt und in Richzung Lufteintritt bewegt,
dort intensiv mit der Luft vermischt und verwirbelt und dem kelchartig sich erweiternden
Brennerstein zugeführt /Dolezel, J., und Havlicek, M.; Der Einsatz von Brennern
mit radialer Flammenausbreitung im Indrustrieofenbau (tschech.).
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Hutniche aktuality 15 (1974) 1, S. 35 - 36.
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Übersetzung Brennstoffinstitut Freiberg 1975./.
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Allen bisher bekannten technischen Lösungen haften mehrere oder einer
der nachfolgend aufgeführten Nachteile an: - Nichteignung für unterschiedliche Brenngase,
insbesondere im Temperaturbereich unter 1000 °C, - komplizierter oder nich möglicher
Einbau in sehr dicke Ofenwände, - Probleme beim Einstaz von hocherhitzter Verbrennungsluft,
- komplizierte und aufwendige Fertigung und - hoher erforderlicher Luftfließdruck.
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Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung ist es, einen geräuscharmem
Strahlungsbrenner mit radialer Flachflamme zur gleichmäßigen und weitflächigen intensiven
Erwärmung von Ofeninnenwänden und Ofeneinsatzgütern bereitzustellen, der trotz einfacher
Fertigung mit Stadtgas, Erdgas und Flüssiggas-Luft-Gemischen unabhängig vom Temperaturniveau
mit ausreichend niedrigen Luftdrücken und beliebigen Luftvorwärmtemperaturen ohne
jede Veränderung am Brenner stabil brennt, für beliebige Wanddicken geeignet ist
und insbesondere bei der Umstellung vom Betrieben von einer Brenngasart auf eine
andere zu erheblichen Einsparungen an Arbeitszeit und Material führt.
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sarlegung des Wesens der Erfindung Die Erfindung stellt sich die Aufgabe,
einen ge-räuschar.men Strahlungsbrenner mit radiale-r Flachflamme zur weitflächigen
gleichmäßigen Erwärmung von Ofenwandflächen und zur Intensivies rung der Warme übertragung
bereitzustellen, der ohne jede -Ve-ränderung fur die Brenngase Stadtgas, E-rdgas
und Flüssiggas-Luft-Gemische auch im Temperaturbereich unter 1000 0c geeignet ist,
der auch in sehr dicke Ofenwände einbaubar ist und den Einsatz von hocherhitzter
Verbrennungsluft gewährleistet.
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Der erfindungsgemäße Strahlungsbrenner mit radialer Flachflamme für
mehrere Brenngasarten besteht aus -eine.r Brenngas u-nd Verbrennungsluftzuführung,
die von zwei konzentrisch angeordnet-en Rohren gebildet wird, einem Drallkörper
für beide Medien und einem Brennerstein mit kelchartig erweiterter Oeffnung. Der
Drallkörper hat zwei Gruppen von Bohrungen für den Mediendurchgang, nämlich einen
inneren Lochkreis für das Brenngas, deren Bohrungsachsen sich auf dem Mantel eines
gedachten Kegelstumpfes befinden, dessen größere Kreisfläche sich näher zum Brennerstein
befindet, sowie einen äußeren Lochkreis für die Verbrennungsluft, dessen Bohrungsachsen
Tangenten an einen gedachten Zylinder darstellen derart, daß zwischen Achse und
berührter Mantellinie ein Winkel von 300 gebildet wird und daß zusätzlich axial
eine Brenngasaustrittsöffnung vorgesehen ist, die um das 1,2fache ihres Durchmessers
gegenüber der gemeinsamen Lochaustrittsebene für Luft und brenngas vorgelagert ist
und einen Austrittsquerschnitt von 30 % des Gesamtaustrittsquerschnitts für Brenngas
aufweist.
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Durch die schrägen Luftzuführungsöffnungen wird ein vielfachverzweigter
tangential verdrallter Luftvolumenstrom erzeugt, in den das ebenfalls vielfachverzweigte
Brenngas teils eingedüst, teils eingesaugt wird und derart innig und turbulent verdrallt
und verwirbelt wird, daß trotz einfacher Fertigung die Strahlungsbrenner mit radialer
Flach flamme unabhängig von der Brennt gasart, der Luftvorwärmung und dem Temperaturniveau
ohne jede Veränderung stabil betrieben werden können. Die gefundene Lösung ist für
beliebige Wanddicken des Ofens geeignet, wobei die Störung des Wandaufbaues durch
den Brennereinbau ein Minimum beträgt,
Aus führungsbe ispiel Die
Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die zugehörigen
Figuren zeigen: Fig. 1: Drallkörper (Draufsich-t) Fig. 2: a) Schnitt AA des Drallkörpers
nach Fig. 1 b) Schnitt BB des Drallkörpers nach Fig. -2a Fig. 3: Strahlungsbrenner
mit radialer Flachflamme Fig. 4: Hochgeschwindigkeitsbrenner Fig, 5: Axialer Flammenbrenner
Das Brenngas und die Verbrennungsluft werden durch zwei konzentisch angeordnete
Rohre 8; 9 dem Drallkörper zugeführt (Fig, 1 bis 3). Im Drallkörper wird die Verbrennungsluft
durch einen äußeren Lochkreis 1, dessen Bohrungsachsen Tangenten an einen gedachten
Zylinder darstellen derart, daß zwischen Achse und berührter Mantellinie ein Winkel
von 300 gebildet wird (Fig. 2b) schraubenförmig verdrallt; sie legt sich infolge
der auf den Luftstrom wirkenden Zentrifugalkräfte an den sich kelchartig erweiternden
Brennerstein an.
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Das Brenngas wird zu 2/3 des Volumenstromes durch einen inneren Lochkreis
2 zugeführt, dessen Bohrungsachsen sich auf dem Mantel eines gedachten Kegelstumpfes
befinden, dessen größere Kreisfläche sich näher zum Brennerstein befindet, und zu
1/3 durch eine zusätzliche axiale Brenngasaustrittsöffnung 3, die um das 1,2fache
ihres Durchmessers gegenüber der gemeinsamen Lochaust trittsebene vorgelagert ist.
In den schraubenförmig verdrallten Luftvolumenstrom, der vielfach verzweigt erzeugt
wird und in dessen Achsrichtung sich ein Unterdruck aufbaut, wird das Brennt gas
über die Bohrungen 2 und 3 eingedüst und eingesaugt und infolge der weitgehenden
Strahlaufteilung und der schraubenförmigen Verdrallung homogen mit der Verbrennungsluft
vermischt, was sich im wesentlichen in dem sich an den Drallkörper anschließenden
zylindrischen Mischteil 4 abspielt. Die stabile radiale Flachflamme, die sich am
kelchartig erweiterten Brennerstein 5 ausbildet, gewährleistet eine gleichmäßige
weitflächige Erwär
mung von Brennerstein, wand und Besatz und eine
intensive Wärmeübertragung.
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Durch Ersatz des kelchartig erweiterten Brennersteines 5 durch eine
Brennkammer 6 arbeitet der Brenner als Hochgeschwindigkeitsbrenner und durch einen
Brennerstein mit kegelstumpfartiger Öffnung 7 als axialer Flammenbrenner.
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Zusammenfassung Strahlungsbrenner mit radialer Flachflamme für mehrere
Brenngase für Erwärmungsw und Wärmebehandlungsprozesse in Industrie öfen mit dem
Ziel, daß er trotz einfacher Fertigung unabhängig vom Temperaturniveau bei ausreichend
niedrigen Luftdrücken und beliebigen Luftvorwärmtemperaturen ohne jede Veränderung
am Brenner stabil brennt und in beliebig dicke Wände bei minimaler Störung des Wandaufbaues
einfügbar ist. Das wird da durch erreicht, daß der Drallkörper zwei Gruppen von
Bohrungen für den Mediendurchgang hat, nämlich einen inneren Lochkreis für das Brenngas,
deren Bohrungsachsen sich auf dem Mantel eines gedachten Kegelstumpfes befinden
sowie einem äußeren Lochkreis für die Verbrennungsluft, dessen BohrungsachsenTangenten
an einen gedachten Zylinder darstellen derart, daß zwischen Achse und berührter
Mantellinie ein Winkel von 300 gebildet wird und daß zusätzlich axial eine Brenngasaustrittsöffnung
vorgesehen ist, die um etwa das 1,2fache ihres Durchmessers gegenüber der gemessenen
Lochaustr.ittsebene für Brenngas und Luft vorgelagert ist (Fig, 2).
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