DE3422196A1

DE3422196A1 - Duese fuer flammspritzbrenner

Info

Publication number: DE3422196A1
Application number: DE19843422196
Authority: DE
Inventors: R.O. 4630 Bochum Schmitz
Original assignee: Castolin GmbH Austria
Current assignee: Castolin GmbH Austria
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1985-12-19
Also published as: DE3422196C2

Description

Düse für Pulverflammspritzbrenner
Die Erfindung betrifft eine Düse - für Pulverflammspritzbrenner gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
Düsen der genannten Art sind bspw. nach der DAS 1 15o 856 bekannt;.
wobei es sich allerdings nicht um eine in einensPulverflammspritzbrenner einsetzbare, relativ kleiner Düse handelt, sondern um einen großvolumigen Aufsatz, an dem mehrere Einzelbrenner anschraubbar sind.
Die Pulverzufuhr erfolgt dabei nicht durch die Brenner selbst, sondern durch einen separaten, im Aufsatz angeordneten Pulverförderkanal.
Da im Aufsatz noch zusätzlich Raum beanspruchende Brennkammern angeordnet sind, ist am Aufsatz die Anordnung von nur drei Brennern mit drei Brenngasausmündungen möglich, ganz abgesehen davon, daß die Anordnung von separaten Brennern am Aufsatz keine größere bzw. keine wesentlich größere Anzahl zuläßt. Aufgrund dieser voluminösen Konstruktion, die sich auf die beschränkten Raumverhältnisse am Kopf eines Pulverflamnspritzbrenners überhaupt nicht übertragen läßt, muß auch die in der Frontfläche des Aufsatzes vorgesehene kegelförmige Eintiefung sehr flach gehalten werden, da sich sonst bei steilerer Winkelvorgabe das ganze Gerät radial noch weiter bis zur Unhandlichkeit vergrößern würde.
Ferner ist nach der DE-PS 653 501 eine Düse der hier tatsächlich interessierenden Art bekannt, bei der alle Mündungen, d.h. des zentralen Pulverförderkanales, der Brenngaskanäle und Kühlluftkanäle in der ebenen Frontfläche der Düse ausmünden, wobei Brenngas- und Kühlluftkanäle in Ausströmrichtung konvergierend angeordnet sind. Durch diese Orientierung wird zwar eine Überschneidung der einzelnen Brennflammen erreicht, aber eine Begrenzung dieses Bereiches nach außen ist nicht vorhanden, so daß der beabsichtigte Bündelungseffekt kaum zur Auswirkung kommt. Die heißeste gemeinsame Zone aller Flammstrahlen liegt außerdem ziemlich weit von der Pulveraustrittsmündung entfernt und wird zudem durch die gleichzeitig mit ausströmende Kühlluft zwangsläufig mit heruntergekühlt.
Ebenfalls mit Kühlluft arbeitet eine Düse nach der DAS 1 003 oo4, für die praktisch das gleiche gilt wie das zur DE-PS 653 501 Ausgeführte. Eine Eintiefung im.Sinne der DAS 1 15o 856 ist bei dieser Düse nicht vorhanden, sondern die Frontfläche der eigentlichen Düse ist gegenüber einer Überwurfkappe zurückversetzt angeordnet, die zur Bündelung eines kühlenden Luftstromes dienen soll, der auch notwendig ist, um denöffnungsrand der Überwurfkappe zu kühlen, der in die Flamme ragt, da die innere Ringwand der Überwurfkappe in Ausströmrichtung konvergierend ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse für Pulverflannnspritzbrenner dahingehend zu verbessern, daß trotz der kleinen Abmessungen der Düse ein Bündeln der Heizflamme und Konzentrieren des Spritzstrahles bei gleichzeitiger Vergrößerung der heißen Zone in der Heizflamme und bei weiterer Beschleunigung der Pulverpartikel gewährleistet ist.
Diese Aufgabe ist mit einer Düse der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
Wesentlich hierbei ist die Ausbildung der Düsenfrontfläche in Form eines relativ tiefen Sackloches bzw. Kegelstumpfes.
Die Ausbildung der Eintiefung in Form eines Kegelstrumpfes mit 906 Öffnungswinkel wird bevorzugt. Die relativ tiefe Eintiefung hat in ihrem Bereich einen gewissen "Pincheffekt" auf die sich bildende Flamme, die hierbei und das ist ebenfalls wesentlich, nicht allein durch eine Ringanordnung von Brenngasöffnungen erzeugt wird, sondern von im Zuge zweier Ringe angeordneten Brenngasöffnungen, wodurch einerseits die Heizzone vergrößert bzw. verlängert wird, da die Flamme der Öffnungen mit Anordnung auf dem größeren Kreis, zumindest zum Teil, erst über der anderen Flamme zusammentreffen und andererseits schnürt die äußere Flamme, ohne zunächst mit Pulver belastet zu sein, die innere Flamme ein. Eine Kühlung der Flamme tritt dabei nicht auf, da die äußere Bündelung nicht durch einen Luftstrahl bzw. Luftschlauch bewirkt wird, sondern durch die gewissermaßen von außen übergestülpte zweite Flamme.
Bevorzugt werden dabei die Brenngaskanäle für die auf einem größeren Durchmesserkreis angeordneten Öffnungen mit einem steileren Steigungswinkel angeordnet. Das Ganze führt also in Kombination der Merkmale zu einer Strömungskonfiguration vor der Düse, die, im Schnitt gesehen, sich stetig asymptotisch der Düsenlängsachse nähernden Kurven entspricht, verbunden mit dem Vorteil einer zunehmenden Beschleunigung des ganzen Strahles und damit der Pulverpartikel.
Eine Verlängerung der heißen Zone wäre bei den erwähnten, vorbekannten Düsen nur durch entsprechende geringere Neigungswinkel der Brenngaskanäle möglich, was aber dort mit einem Entfernen von der Pulveraustrittsmündung und gewissermaßen einer Verdünnung dieses ganzen Bereiches verbunden ist.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung erigbt sich statt dessen eine Hintereinanderschaltung zweier heißer Zonen, die aber durch die Eintiefungsanordnung praktisch direkt vor der Pulveraustrittsöffnung hintereinander gestaffelt stehen. Die Öffnungen der Brenngaskanäle können, je nach Konstruktion der Düse, aus ringförmig angeordneten, kleinen Einzelöffnungen bestehen, ggf. ist es aber auch möglich, zwei konzentrische, im Querschnitt kreisringförmige Öffnungen vorzusehen. Was das Merkmal der Eintiefungstiefe betrifft, so ist dies auf den Durchmesser einer solchen Einzelöffnung bezogen oder auf die Breite einer kreisringförmigen Öffnung.
Die erfindungsgemäße Düse wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausfuhrungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt, wesentlich vergrößert Fig. 1 einen Schnitt durch die Düse; Fig. 2 eine Ansicht der Düse von außen; Fig. 3 eine Draufsicht auf die Düse und Fig. 4 die Düse im Schnitt mit den Strömungskurven.
Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist die Eintiefung 1 in Form eines zur Ausströmrichtung hin divergierenden Kegelstumpfes l'ausgebildet, dessen Tiefe mit einem Mehrfachen der Durchmessergröße der Öffnung 3 eines Brenngaskanales 2 bemessen ist. Die Brenngaskanäle 2,2 , die von einem gemeinsamen Versorgungsringraum lo in der Düse mit Brenngas beschickt werden, sind mit ihren Mündungsöffnungen 3 in Form von Einzelöffnungen (wie dargestellt) oder in Form einer Kreisringöffnung (nicht dargestellt) auf zwei konzentrischen Kreisen der Seitenwand 4 der Eintiefung 1 angeordnet. Der die Eintiefung 1 bildende Kegelstumpf hat einen Öffnungswinkel von 900 Um die Öffnung 5' des Kegelstumpfes 1 herum bildet eine Kreisringfläche 6 einen Teil der Frontfläche 5 der ganzen Düse. Da auch durch den Flammstrahl unvermeidbar Umgebungsluft bzw. -gas mit angesaugt wird und um dieses an die sich ausbildende Strömungskonfiguration gemäß Fig. anzupassen, sind in dieser Kreisringfläche 6 Zuströmnuten 7 mit zur Düsenlängsachse hin ansteigenden Nutböden 9 vorgesehen. Ggf.
kann aber auch dieser ganze Bereich, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet, kegelförmig ausgebildet sein, wie das zum Teil auch bei den Gegenständen der vorerwähnten Druckschriften der Fall ist.
Wie insbesondere in Fig. 4 erkennbar und wie vorerwähnt, haben die Brenngaskanäle 2,2 vorteilhaft unterschiedliche Neigungen und zwar derart, daß die äußeren Kanäle 2 steiler angestellt sind als die inneren Kanäle 2. Die in Fig. 4 angedeutete Strömungskonfiguration käme natürlich auch schon zustande, wenn beide Gruppen von Brenngaskanälen 2,2 gleichgerichtet wären, aber unterschiedliche Neigungen sind natürlich günstiger, weil sich dadurch der äußere "Flammenschlauch" 11 besser an die zur Längsachse 8 asymptotische Strömungskontur anpaßt und dadurch auch die heiße Zone 12 noch weiter verlängert werden kann, als dies auch schon bei gleichgerichteten Brenngaskanälen der Fall ist, da grundsätzlich zwei Flammkegel übereinander brennen.
Wie aus der schematisierten Darstellung des Strömungs- und Flammbildes der Fig. 4 erkennbar, wird der den Pulverförderkanal 13 verlassende Pulverträgergasstrom 14 zunächst von der ersten Flammstufe 15 zusammengehalten, wobei die erste Flammstufe gewissermaßen von der zweiten, darüber brennenden Flammstufe 16 gestützt wird, die aber auch die heiße Zone 12 entsprechend verlängert.
Durch entsprechende Querschnittsbemessung der Brennkanäle 2 kann außerdem dafür gesorgt werden, daß sich für die zweite Flammstufe ein länger ausbrennender Flammkegel ergibt, was der angestrebten Strömungstendenz gemäß Fig. 4 nur förderlich ist.
Die konstruktive Gestaltung der Düse insgesamt ist hier nur von sekundärem Interesse und bedarf keiner näheren Erläuterung, da hierfür ohne weiteres alle möglichen bekannten Konstruktionsprinzipien (Ineinanderschachtelung von Hülsen unter Einbezug von Dichtungselementen, Anbringung von Feinbohrungen, Abschirmen von ggf. notwendigen Querborhungen od.dgl.)zur Anwendung kommen können.
So wäre es bspw. auch möglich, die Gaszufuhr zu den Kanälen 2,2' getrennt zu halten und erforderlichenfalls für unterschiedliche Drücke zu sorgen.

Claims

Patentansprüche: 1. Düse für Flammspritzbrenner, bestehend aus einem Düsenkörper mit zentralem, in der DUsenfrontfläche ausmündenden Pulverförderkanal und um diesen herum ausmündende , in Richtung auf die Ausströmung konvergierenden Brenngaskanälen, wobei die Frontfläche mit einer Eintiefung versehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t , daß die Eintiefung (1) in Form eines Sackloches oder eines zur Ausströmrichtung hin divergierenden Kegelstumpfes (1') mit einer Tiefe ausgebildet ist, die einem Mehrfachen der Durchmessergröße der Öffnung eines Brenngaskanales (2) entspricht und daß die Brenngaskanäle (2,2') mit ihren Mündungsöffnungen (3) in Form von Einzelöffnungen oder kreisringförmigen Öffnungen auf zwei konzentrischen Kreisen der Seitenwand (4) der Eintiefung angeordnet sind.
2. Düse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Kegelstumpf (1') mit einem Öffnungswinkel von 900 ausgebildet ist.
3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n -z e'ic h n e t , daß die Düsenfrontfläche (5) um die austrittsseitige Öffnung (5 )) herum mit einer Kreisringfläche (6) versehen ist, in der gleichmäßig auf den Unfang verteilt, Zuströmnuten (7) mit zur Düsenlängsachse (8) hin ansteigenden Nutböden (9) angeordnet sind.
4. Düse nach einem der Ansprüche1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Brenngaskanäle (2,2) bzw. deren Öffnungen (3) mit unterschiedlicher Konvergenzneigung derart angeordnet sind, daß die Kanäle (2') bzw. Öffnungen auf dem größeren Kreis eine größere Neigung haben als die anderen Kanäle (2).
5. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Querschnitt der äußeren Gruppe der Brenngaskanäle (2') kleiner ist als der der inneren Gruppe der BrenngaskanEle(2).