DE3048044C2

DE3048044C2 - Flammrohr aus hitzebeständigem Werkstoff für Brenner, insbesondere Ölbrenner

Info

Publication number: DE3048044C2
Application number: DE19803048044
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Chem. 8000 München Ulrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1983-06-09
Also published as: DE3048044A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flammrohr aus _M hitzebeständigem Werkstoff für Brenner, insbesondere Ölbrenner, mit einer brennerseitigen öffnung und einer in den Flammrohrwänden vorgesehenen Öffnungsanordnung, wobei das Flsmmro?-./ an seinem der brennerseitigen Öffnung gegenüberliegenden Ende geschlossen ist. Solche Flammro·' re sind aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 79 28 682 bekannt.

Gebräuchliche Flammrohre zur Begrenzung einer Brennerflamme werden durch einen an der Rammrohrinnenwand geführten Luftstrom gekühlt, um eine zu hohe Temperatur des Rammrohrs zu vermeiden.

Andere bekannte Rammrohre, welche verhältnismäßig langgestreckt und an ihrem Ende offen sind, werden durch die Brennerflamme aufgeheizt und dienen zur Verbesserung der Verbrennung.

Rammrohre der eingangs kurz beschriebenen Art bewirken, daß die Brennerflamme sich in Richtung auf die im Flammrohrmanlei vorgesehene Öffnungsanordnung ausbreitet, so daß sich innerhalb des Flammrohres bezüglich der Gasströmung Tüträume ausbilden, in denen das von der Brennerdüse austretende Gemisch und teilweise Verbrennungsprodukte zirkulieren, wodurch eine vollkommene Verbrennung erreicht wird. Die bekannten aus Metall gefertigten Flammrohre werden dabei im allgemeinen auf Rotglut erhitzt und erzeugen eine an sich bekannte Nachheizung der Brennerflamme durch Strahlung, ohne daß hierzu ein gesondertes Bauteil vorgesehen sein müßte.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß in manchen Fällen der metallische Werkstoff, aus welchem die bekannten Flammrohre bestehen, den auftretenden thermischen Beanspruchungen nicht gewachsen ist, insbesondere, da bei intermittierendem Brennerbetrieb das Flammrohr ständig innerhalb kurzer Zeit auf sehr hohe Temperatur aufgeheizt wird und sich nach Stillsetzung des Brenners es sogleich wieder auf vergleichsweise sehr tiefe Temperaturen abkühlen muß, so daß es rasch zu einer Zerstörung des metallischen Flammrohres kommt.

- Die lebensdauer des Flammrohrs bekannter Konstruktion kann jedoch nicht in einfacher Weise dadurch erhöht werden, daß eine entsprechend dickere Wandstärke vorgesehen wird, da in diesem Falle das Rammrohr nach Inbetriebsetzung des Brenners erst mit beträchtlicher Zeitverzögerung die gewünschte hohe Temperatur erreicht,.derart, daß bis zum Erreichen dieses Betriebszustandes eine Verbrennung mit erhöhter Schadstoffemission in Kauf genommen werden müßte. Nach Stillsetzung des Brenners und Unterbrechung des durch ihn geführten kühlenden Gemischstromes würde der Brennerkopf durch die vom Rammrohr ausgehende Strahlung noch während einer langen Zeit aufgeheizt und dadurch rasch zerstört

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Rammrohr aus hitzebeständigem Werkstoff für Brenner, insbesondere ölbrenner, so auszugestalten, daß es eine lange Lebensdauer besitzt, eine erhöhte Schadstoffemission in dei Zeit unmittelbar nach Inbetriebsetzung des Brenners vermeidet und die Schadstoffemission während des normalen Brennerbetriebes herabsetzt

Diese Aufgabe wird erftndungsgemäß dadurch gelöst, daß der hitzebeständige Werkstoff des Rammrohrs ein gutes thermisches Isolationsvermögen aufweist, wobei insbesondere die Rammrohrwände hohes Wärmdämmvermögen besitzen und daß das Flammrohr eine kleine thermische Zeitkonsjante besitzt

Das Rammrohr kann im wesentlichen aus Feuerleichtstein bestehen, insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Flammrohr im wesentlichen aus einem keramischen Filz zu bilden.

Ein solches aus Feuerleichtstein oder aus keramischem Filz bestehendes Rammrohr kann von einem metallischen Stützrahmen oder einem metallischen Stützgehäuse umgeben sein, doch hat sich gezeigt, daß ein solcher Stützrahmen oder ein Stützgehäuse nicht unbedingt erforderlich ist

Es ist zwar bekannt, Feuerleichtstein oder keramisches Filzmaterial als Brennkammerauskleidung zu verwenden, doch hat man bisher nicht erkannt, daß diese Werkstoffe bei Verwendung als Material zur Herstellung eines Rammrohrs der hier betrachteten Art zu überraschenden Ergebnissen beim Betrieb des Brenners führen.

Messungen haben gezeigt, daß die hier vorgeschlagenen Flammrohre aus hitzebeständigem Werkstoff guten thermischen Isolationsvermögens bei gleichzeitiger geringer Wärmekapazität und damit niedriger Zeitkonstante des Flammrohrs dazu führen, daß nach Inbetriebsetzung des Brenners beispielsweise innerhalb von drei Sekunden die ordnungsgemäße stabile Betriebstemperatur des Rammrohrs erreicht wird. Auch die Abkühlung nach Stillsetzung des Brenners auf für den Brennerkopf unschädliche Temperaturen erfolgt in Sekunden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Flammrohr und eine Teilansicht des zugeordneten Brenners,

Fig.2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Flammrohrs und des zugeordneten Brenners gemäß einer geringfügig abgewandelten Ausführungsform und

Fig.3 eine perspektivische schematische Ansicht eines Flammrohrs und eines Brenners in einer nochmals anderen Ausführungsform.

Einem Brenner, dessen Kopf in Fi g, 1 dargestellt und mit 1 bezeichnet ist, wird ein Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt, wie durch den Pfeil P artgedeutet. Aus dem Brennerkopf tritt ein Strahl 2 aus und über eine brennerseitige öffnung 3 in ein Flammrohr 4 ein, wobei die öffnung 3 in einer scheibenförmigen Stirnwand 5 des Flammrohres 4 vorgesehen ist Aus F i g. 1 ist ohne weiteres ersichtlich, daß die der öffnung 3 gegenüberliegende Wand 6 des Flammrohres 4 geschlossen ist.

Der Mantel des Flammrohres 4 ist mit einer Öffnungsanordnung 7 in Gestalt axialer Öffnungsreihen versehen.

Der aus dem Brennerkopf 1 austretende Strahl 2 bildet in dem Flammrohr 4 eine Flamme 8, die sich in Richtung auf die Öffnungen der Öffnungsanordnung 7 ausbreitet, wobei jedoch innerhalb des Flammrohrs Toträume 9 bestehen, in denen eine Zirkulation von Frischluft, von Verbrennungsprodukten und von noch nicht vollständig verbrannten Gemischbestandteilen zustande kommt Hierdurch wird die Verbrennung in an sich bekannter Weise verbessert

Die Wände 5 und 6 und der Außenmantel des Rammrohrs 4 bestehen bei der Ausführungsform nach F i g. 1 aus keramischen Filz, insbesondere aus verfilzten, mit Binderzusatz versehenen Tonerdesilikatfasern.

Ein geeigneter Werkstoff dieser Art besitzt beispielsweise ein Raumgewicht von 0,1 kg/dm⁵ und bei einer Mitteltemperatur von etwa 6Q0°C eine Wärmeleitzahl von 0,14 W/mK.

Das Flammrohr kann auch aus Feuerleichtstein gefertigt sein, dessen Raumgewicht beispielsweise 0,5 kg/dm³ beträgt und dessen Wärmeleitzahl etwa 0,2 W/mK betragen kann.

Die vorstehend angegebenen Werte sind jedoch nur Beispiele 2ur Kennzeichnung einer Größenordnung und sind nicht in beschränktem Sinne zu verstehen.

Aus F i g. 2 ist entnehmbar, daß die Öffnungsanordnung 7 auch aus Reihen von rechteckigen oder quadratischen Durchbrüchen gebildet sein kann. Anstel-

Ie der Öffnungsreihen können gemäß Fig.3 auch Schlitze dienen.

Im Betrieb zeigt sich aufgrund der Wahl des Werkstoffes des Flammrohres 4 und der Wände 5 und 6 innerhalb weniger Sekunden nach Inbetriebsetzung des Brenners eiiie hohe Oberflächentemperatur der nach innen weisenden Flächen des Flammrohrs und über die Wandstärke des Flammrohrs hinweg ein starkes Temperaturgefälle, welches nach kürzester Betriebsdauer stabilen und gleichbleibenden Verlauf zur Flammrohraußenseite hin hat

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Flammri *r aus hitzebeständigem Werkstoff for Brenner, insbesondere ölbrenner, mit einer brennerseitigen öffnung und einer in den Flammrohrwän- den vorgesehenen Öffnungsanordnung, wobei das Flammrohr an seinem der brennerseitigen öffnung gegenüberliegenden Ende geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzebeständige Werkstoff des Flammrohrs (4) gutes thermisches Isolationsvermögen aufweist und daß das Flammrohr eine kleine thermische Zeitkonstante besitzt.

2. Flammrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammrohrwände hohes Wärme- dämmvermögen besitzen.

3. Flammrohr nach Anspruch 1 .oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus Feuerleichtstein besteht.

4. Flammrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus keramischem Filz besteht.

5. Rammrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Filz aus Tonerdesilikatfasern hergestellt ist