DE3016886A1 - Strahlungsbrenner mit radialer flachflamme fuer mehrere brenngasarten - Google Patents

Strahlungsbrenner mit radialer flachflamme fuer mehrere brenngasarten

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DE3016886A1
DE3016886A1 DE19803016886 DE3016886A DE3016886A1 DE 3016886 A1 DE3016886 A1 DE 3016886A1 DE 19803016886 DE19803016886 DE 19803016886 DE 3016886 A DE3016886 A DE 3016886A DE 3016886 A1 DE3016886 A1 DE 3016886A1
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Siegfried Dr Ing Jacob
Dieter Lindemann
Peter Dr Ing Maier
Hartwig Dr Ing Thiele
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Innovation Centre Ceramics Meissen O-8250 Me GmbH
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KERAMIK WTB VEB
VE WISSENSCHAFTLICH-TECHNISCHER BETRIEB KERAMIK
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12Radiant burners
    • F23D14/125Radiant burners heating a wall surface to incandescence

Description

  • Titel der Erfindung
  • btrahlungsbrenner mit radialer Flachflamme für mehrere Brenn--gasarten-Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft Gasbrenner für Industrie öfen für Erwärmungs und Wärmebehandlungsprozesse.
  • 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.
  • 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/.
  • 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,).
  • Hutnicl<e aktuality 15 (1974) 1, S. 1 - 81.
  • Übersetzung Brennstoffinstitut Freiberg 1975./.
  • 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.).
  • Hutniche aktuality 15 (1974) 1, S. 35 - 36.
  • Übersetzung Brennstoffinstitut Freiberg 1975./.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • Leerseite

Claims (6)

  1. Erfindungsansprüche 4i) Str-ahlung-sbrenner mit radialer Flachflamme für mehrere Brenngasarten und beliebige Verbrennungslufttemperaturen, bestehend aus einer Brenngas und Verbrenungsluftzuführung, die aus zwei I<onzentrisch angeordneten Rohren besteht, einem Drallkörper für beide Medien und einem Brennerstein mit kelchartig erweiterter Off.nungR gekennzeichnet dadurch, 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, dessen größere Kreisfläche sich näher zum Brennerstein be-findet, sowie einen äußeren Lochkreis für die Verbrenn-ungsluft, dessen Bohrungen achsen Tangenten an einen -gedachten Zylinder darstellen derart, daß zwischen Achse und berührter Mantallinie ein Winkel von 300 gebildet wird und daß zusätzlich axial eine Brenngasaustrittsöffnung vorgesehen ist, die um etwa das 12fache ihres Durchmessers gegenüber der Lochaustrittsebene für Luft und Brenngas vorgelagert ist und einen Austrittsquerschnitt von etwa 30 % des Gesamtaustrittsquerschnitts für Brenngas aufweist..
  2. 2. Strahlungsbrenner mit radialer Flachflamme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der gemeinsamen Lochebene des Drallkörpers die Summe der Brenngasaustrittsquerschnitte über oder unter 70 % des Gesamtbrenngasaustrittsquerschnittes liegt.
  3. 3. Strahlungsbrenner mit radialer Flach flamme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungsachsen des außeren Lochkreises für Verbrennungsluft Tangenten an einen gedachten Zylinder darstellen derart, daß zwischen Achse und berührter Mantellinie ein Winkel von 10 b-is 600 gebildet wird
  4. 4. Strahlungsbrenner mit radialer Flachflamme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Brenngasaustritts-Öffnungen sich a-uf dem Mantel eines gedachten Kegelstumpfes befinden, dessen kleinere Kreisfläche sich näher zum Brennerstein befindet.
  5. 5, Strahlungsbrenner mit radialer Flach flamme nach Anspruch 1, dadurch gelcennzeichnet, daß die Anordnung -und Gestaltung des Luftaustritts- und Verdrallsystems mit einer Oldüse gekoppelt ist.
  6. 6. Brenner nach Anspruch 1 bits 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Brennersteines mit kelchartiger Erweiterung andere Brennersteinformen, wie Brennkammern für Hochgeschwindigkeitsb-renner oder Brennersteine fur axiale Flammenbrenner zur Anwendung k-ommen.
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