DE3422196C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Düseneinsatz für Flammspritz­ brenner gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Beim Düseneinsatz der genannten Art ist ausgegangen vom Ge­ genstand der DE-AS 11 50 856, bei dem es sich allerdings nicht um einen in einen Pulverflammspritzbrenner einsetzbaren,rela­ tiv kleinen Düseneinsatz handelt, sondern um einen großvolu­ migen Aufsatz, an dem mehrere Einzelbrenner anschraubbar sind. Die Pulverzufuhr erfolgt dabei nicht durch die Brenner selbst, sondern durch einen separaten, im Aufsatz angeordneten Pulver­ förderkanal. Aufgrund dieser voluminösen Konstruktion, die sich auf die beschränkten Raumverhältnisse am Kopf eines Pul­ verflammspritzbrenners überhaupt nicht übertragen läßt, muß auch die in der Frontfläche des Aufsatzes vorgesehene kegel­ förmige Eintiefung sehr flach gehalten werden, da sich sonst bei steilerer Winkelvorgabe das ganze Gerät radial noch wei­ ter bis zur Unhandlichkeit vergrößern würde. Ferner ist nach der DE-PS 6 53 501 ein Düseneinsatz der hier tatsächlich in­ teressierenden Art bekannt, bei der alle Mündungen, d.h. des zentralen Pulverförderkanales, der Brenngaskanäle und Kühl­ luftkanäle in der ebenen Frontfläche der Düse ausmünden, wo­ bei Brenngas- und Kühlluftkanäle in Ausströmrichtung konver­ gierend 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 ausströ­ mende Kühlluft zwangsläufig mit heruntergekühlt. Ebenfalls mit Kühlluft arbeitet eine Düse nach der DE-AS 10 03 004, für die praktisch das gleiche gilt wie das zur DE-PS 6 53 501 Ausgeführte. Eine Eintiefung im Sinne der DE-AS 11 50 856 ist bei dieser Düse nicht vorhanden, sondern die Frontfläche der eigentlichen Düse ist gegenüber einer Überwurfkappe zurück­ versetzt angeordnet, die zur Bündelung eines kühlenden Luft­ stromes dienen soll, der auch notwendig ist, um den Öffnungs­ rand der Überwurfkappe zu kühlen, der in die Flamme ragt, da die innere Ringwand der Überwurfkappe in Ausströmrichtung konvergierend ausgebildet ist. In Richtung auf eine Flammbün­ delung zielt auch eine Brennerausbildung gemäß DE-OS 28 18 303, die hierbei jedoch nur mit einer Art "Pinchdüsenvorsatz" er­ reicht wird, wobei am eigentlichen Düseneinsatz keinerlei besondere Gestaltungen vorliegen, die im Sinne einer Flamm­ bündelung wirken könnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Düseneinsatz für Flammspritzbrenner dahingehend zu verbessern, daß trotz der kleinen Abmessungen der Düse ein Bündeln der Heizflamme und Konzentrieren des Spritzstrahles bei gleichzeitiger Ver­ größerung der heißen Zone in der Heizflamme und bei weiterer Beschleunigung der Pulverpartikel unter Vermeidung flammbün­ delnder bzw. rohrförmiger Vorsätze gewährleistet ist.

Diese Aufgabe ist mit einem Düseneinsatz der eingangs ge­ nannten 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 Düseneinsatzfront­ fläche in Form eines relativ tiefen Sackloches bzw. Kegel­ stumpfes, wobei die Ausbildung der Eintiefung in Form eines Kegelstumpfes mit 90° Öffnungswinkel vorgesehen ist. Die re­ lativ 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 Ringan­ ordnung von Brenngasöffnungen erzeugt wird, sondern von in Form 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 zu­ sammentreffen 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. Luft­ schlauch bewirkt wird, sondern durch die gewissermaßen von außen übergestülpte zweite Flamme. Wesentlich hierfür ist, daß dabei die Brenngaskanäle für die auf dem größeren Durch­ messerkreis angeordneten Öffnungen mit einem steileren Stei­ gungswinkel angeordnet sind. Das Ganze führt also in Kombi­ nation 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 entsprechend geringere Neigungswinkel der Brenn­ gaskanäle möglich, was aber dort mit einem Entfernen von der Pulveraustrittsmündung und gewissermaßen einer Verdün­ nung dieses ganzen Bereiches verbunden ist. Aufgrund der er­ findungsgemäßen Ausbildung des Düseneinsatzes ergibt sich stattdessen eine Hintereinanderschaltung zweier heißer Zo­ nen, die aber durch die Eintiefungsanordnung praktisch di­ rekt vor der Pulveraustrittsöffnung hintereinander gestaf­ felt stehen. Die Öffnungen der Brenngaskanäle können, je nach Konstruktion des Düseneinsatzes, aus ringförmig ange­ ordneten, kleinen Einzelöffnungen bestehen, ggf. ist es aber auch möglich, zwei konzentrische, im Querschnitt kreisring­ förmige Öffnungen vorzusehen.

Der erfindungsgemäße Düseneinsatz wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt, wesentlich vergrößert

Fig. 1 einen Schnitt durch den Düseneinsatz;

Fig. 2 eine Ansicht des Düseneinsatzes von außen;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Düseneinsatz und

Fig. 4 den Düseneinsatz im Schnitt mit den Strömungskur­ ven.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist die Eintiefung 1 in Form eines zur Ausströmrichtung hin divergierenden Kegelstumpfes 1′ aus­ gebildet, dessen Tiefe mit einem Mehrfachen der Durchmesser­ größe der Mündungsöffnung 3 eines Brenngaskanales 2 bemessen ist. Die Brenngaskanäle 2, 2′, die von einem gemeinsamen Ver­ sorgungsringraum 10 im Düseneinsatz mit Brenngas beschickt werden, sind mit ihren Mündungsöffnungen 3 in Form von Ein­ zelöffnungen (wie dargestellt) oder in Form von Kreisringöff­ nungen (nicht dargestellt) auf zwei konzentrischen Kreisen der Seitenwand 4 der Eintiefung 1 angeordnet. Der die Eintie­ fung 1 bildende Kegelstumpf hat einen Öffnungswinkel von 90°. Um die Öffnung 5′ des Kegelstumpfes 1 herum bildet eine Kreis­ ringfläche 6 einen Teil der Frontfläche 5 des ganzen Düsen­ einsatzes. Da auch durch den Flammstrahl unvermeidbar Umge­ bungsluft bzw. -gas mit angesaugt wird, und um dieses an die sich ausbildende Strömungskonfiguration gemäß Fig. 4 anzu­ passen, sind in der Kreisringfläche 6 Zuströmnuten 7 mit zur Düsenlängsachse 8 hin ansteigenden Nutböden 9 vorgesehen. Ggf. kann aber auch dieser ganze Bereich, wie in Fig. 2 ge­ strichelt angedeutet, kegelförmig ausgebildet sein, wie das zum Teil auch bei den Gegenständen der vorerwähnten Druck­ schriften der Fall ist. Wie insbesondere in Fig. 4 erkennbar und wie vorerwähnt, haben die Brenngaskanäle 2, 2′ unter­ schiedliche Neigungen und zwar derart, daß die äußeren Kanä­ le 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 "Flam­ menschlauch" 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 grundsätz­ lich zwei Flammkegel übereinander brennen.

Wie aus der schematisierten Darstellung des Strömungs- und Flammbildes der Fig. 4 erkennbar, wird der den Pulverförder­ kanal 13 verlassende Pulverträgergasstrom 14 zunächst von der ersten Flammstufe 15 zusammengehalten, wobei die erste Flamm­ stufe gewissermaßen von der zweiten, darüber brennenden Flamm­ stufe 16 gestützt wird, die aber auch die heiße Zone 12 ent­ sprechend verlängert. Durch entsprechende Querschnittsbemes­ sung der Brennkanäle 2′ kann außerdem dafür gesorgt werden, daß sich für die zweite Flammstufe ein länger ausbrennender Flammkegel ergibt, was der angestrebten Strömungstendenz ge­ mäß Fig. 4 nur förderlich ist. Die konstruktive Gestaltung des Düseneinsatzes insgesamt ist hier nur von sekundärem In­ teresse und bedarf keiner näheren Erläuterung, da hierfür ohne weiteres alle möglichen bekannten Konstruktionsprinzi­ pien (Ineinanderschachtelung von Hülsen unter Einbezug von Dichtungselementen, Anbringung von Feinbohrungen, Abschirmen von ggf. notwendigen Querbohrungen od. dgl.) zur Anwendung kommen können. So wäre es bspw. auch möglich, die Gaszufuhr zu den Kanälen 2, 2′ getrennt zu halten und erforderlichen­ falls für unterschiedliche Drücke zu sorgen.

Claims (3)

1. Düseneinsatz für Flammspritzbrenner, bestehend aus einem Düsenkörper mit zentralem, in der Düsenfrontfläche ausmün­ denden Pulverförderkanal und um diesen herum ausmündende, in Richtung auf die Ausströmung konvergierenden Brenngas­ kanälen, wobei die Frontfläche mit einer Eintiefung verse­ hen ist, die in Form eines zur Ausströmrichtung hin diver­ gierenden Kegelstumpfes mit einer Tiefe ausgebildet ist, die größer als der Durchmesser der Öffnung eines Brenngas­ kanales ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brenngaskanäle (2, 2′) mit ihren Mün­ dungsöffnungen (3) in Form von Einzelöffnungen oder kreis­ ringförmigen Öffnungen auf zwei konzentrischen Kreisen der unter 90° geöffneten Seitenwand (4) der Eintiefung angeord­ net sind und daß die Brenngaskanäle (2, 2′) mit unter­ schiedlicher Konvergenzneigung derart angeordnet sind, daß die zum größeren Kreis führenden Brenngaskanäle (2′) einen steileren Steigungswinkel haben als die anderen Brenngas­ kanäle (2).

2. Düseneinsatz nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Düsenfrontfläche (5) um die austrittsseitige Öffnung (5′) herum eine Kreisring­ fläche (6) aufweist, in der gleichmäßig auf den Umfang verteilt Zuströmnuten (7) mit zur Düsenlängsachse (8) hin ansteigenden Nutböden (9) angeordnet sind.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Querschnitt der zum größeren Kreis führenden Brenngaskanäle (2′) kleiner ist als der der anderen Brenngaskanäle (2).