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Gasbrenner
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Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit den im Oberbegriff des
Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Ein solcher Gasbrenner ist als selbstzündender
Brenner bekannt; das als statischer Mischer verwendete Organ ist eine Flügelradscheibe
mit unter etwa 300 stehenden Flügeln. Derartige Brenner werden beispielsweise bei
Tunnelöfen eingesetzt, in denen Grobkeramiken gebrannt werden, und zwar auf denjenigen
Abschnitten des Tunnels, auf denen die bereits erreichte Temperatur von etwa 6000
C ausreicht, die Flamme des Gas-Luft-Gemischs zu zünden. Die dann gebildete Flamme
ist fackelflammenartig, und der Brennstoff wird nicht vollständig ausgenützt.
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Wo die Temperatur zur Selbstzündung nicht ausreicht, werden sogenannte
Zündbrenner eingesetzt. Diese weisen Anschlüsse für Primärgas und Primärluft auf
sowie einen weiteren Anschluß für ein Gas-Luftgemisch, mit dem eine Pilotflamme
gespeist wird, welche ihrerseits elektrisch mittels einer Hochspannungsentladung
gezündet wird und im Innern eines Lanzenrohres brennt.
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Bei einem solchen Tunnelofen werden also zwei unterschiedliche Brenner
eingesetzt, von denen die selbstzündenden Brenner eine schlechte Energieausbeute
haben -- das gilt aber auch für die Zündbrenner -- und die letzteren außerdem einen
komplizierten Aufbau besitzen und ein aufwendiges Versorgungsnetz benötigen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner der eingangs genannten
Gattung zu schaffen, bei dem eine so gute Durchmischung von Gas und Luft erfolgt,
daß er den Brennstoff optimal ausnutzt und sowohl als Selbstzünder geeignet ist
wie auch als Zündbrenner, indem dieses sehr leicht entflammbare Gemisch direkt mit
einer Lichtbogenentladung gezündet werden kann.
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Je nachdem, ob der Einsatz als Selbstzünder oder als Zündbrenner beabsichtigt
ist, kann an dem Brenner dann eine Zündvorrichtung angebracht sein oder nicht.
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Die Lösung gemäß der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 1, während
die Unteransprüche bevorzugte Weiterbildungen definieren.
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Die Wirkungsweise des Brenners- unterscheidet sich von der des bekannten
Brenners dadurch, daß der Luftströmung bereits vor der Zumischung des Gases ein
erheblicher Drall aufgezwungen wird. Dies führt zu einer außerordentlich guten Durchmischung
des radial in den Luftwirbel injizierten Gases mit der Luft, und der dann durchströmte
statische Mischer vergleichmäßigt die Mischung. Im Ergebnis erhält man ein so perfektes
Gemisch, daß dieses mittels Lichtbogen selbst bei hoher Strömungsgeschwindigkeit
zündbar
ist, und die im Brennstoff enthaltene Energie wird mindestens weitgehend vollständig
genutzt.
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Der Einsatz dieses Brenners hat neben der Ersparnis von Energie und
damit Kosten sowie Schonung der Umwelt durch vollständigere Verbrennung noch den
Vorteil, daß -- da keine Pilotflamme mehr benötigt wird -- auch die Leitungsinstallationen
am Ort der Anwendung, etwa einem Tunnelofen für den Brand von Grobkeramik, vereinfacht
und verbilligt werden.
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Die Zeichnung zeigt im Längsschnitt eine bevorzugte Ausführungsform
des Brenners gemäß der Erfindung.
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In einem Außenrohr 1, das sich zu seiner Mündung 2 hin konisch verengt
-- auf diese Weise wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemischs erhöhtsitzt
ein Innenrohr 3. Das Innenrohr trägt einen auslaßseitigen ersten Leitring 4 und
einen einlaßseitigen zweiten Leitring 5. Die beiden Leitringe sind aus Fertigungsgründen
untereinander gleich ausgebildet; sie besitzen jeweils zehn durch radiale Einschnitte
voneinander getrennte Flügel, die um ihre Mittelachsen um gleiche Winkel in der
Größenordnung von 600 verdreht sind. Die Ausgangsform der Leitringe sind vorzugsweise
Blech-Scheiben mit einer Dicke von z. B. 1 mm.
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Die beiden Leitringe sind auf dem Innenrohr beispielsweise durch Schweißen
befestigt. Der auslaßseitige Leitring stützt sich an der beginnenden Verengung des
Konus ab, mit dem das Außenrohr 1 endet.
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Das freie Ende des Innenrohrs ist verschlossen.
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Zwischen beiden Leitringen weist das Innenrohr 3 zwei radiale Auslässe
6 auf, und zwar näher dem einlaßseitigen Leitring. Es ist bevorzugt, daß der axiale
Abstand zwischen dem einlaßseitigen Leitring 5 und den radialen Auslässen 6 ein
Viertel des Abstands zwischen diesen Auslässen und dem auslaßseitigen Leitring 4
beträgt. In einer erprobten Ausführungsform hat das Innenrohr einen Außendurchmesser
von 12 mm, die radialen Auslässe haben Durchmesser von je 1,5 mm, und der Innendurchmesser
des Außenrohrs 1 beträgt
36 mm. Dann ist der Abstand zwischen den
beiden Leitringen 100 mm, und der Abstand zwischen den Auslässen 6 und dem Leitring
5 beträgt 20 mm.
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Bei anderen Abmessungen, die bei abweichenden Durchsätzen notwendig
sein können, sind diese Maße dann vorzugsweise nach den Gesetzen der geometrischen
Ähnlichkeit zu übertragen.
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Die Anschlüsse der von einem nicht dargestellten Gebläse geförderten
Verbrennungsluft an das Außenrohr und von einer Brenngas führenden Leitung an das
Innenrohr sind konventionell und deshalb nicht dargestellt.
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Auf der Außenseite des Außenrohrs 1 ist ein Elektrodenrohr 7 abnehmbar
befestigt. Beispielsweise sind Gewindebolzen 8 an das Außenrohr geschweißt, und
an der Elektrodenrohr 7 sind Distanzbleche 9 angeschweißt, deren Bohrungen auf die
Gewindebolzen gesteckt und mit Muttern gesichert werden.
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Das Elektrodenrohr enthält eine Zündelektrode 10, die mittels einer
Keramikmasse 11 isoliert ist und über die Mündung 12 des Elektrodenrohrs hinausragt
und mit dem überstehenden Stück 13 auf die Mündung 2 des Außenrohrs 1 hin abgewinkelt
ist. Das andere Ende der drahtförmigen Elektrode ist in der Zeichnung nicht mehr
dargestellt; es wird wie üblich mit der Hochspannungsseite eines Zündtransformators
verbunden.
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Das Zündsystem kann ggf. ständig in Betrieb sein.
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