DE3505513C2

DE3505513C2 -

Info

Publication number: DE3505513C2
Application number: DE19853505513
Authority: DE
Inventors: Vaclav 7514 Eggenstein-Leopoldshafen De Prech; Friedrich Dr. 7500 Karlsruhe De Rueckert
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1985-02-16
Filing date: 1985-02-16
Publication date: 1993-07-01
Also published as: FR2577659A1; DE3505513A1; CH666338A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit zwei konzentrisch geführten Zuleitungen für ein Brenngas und einen Reaktionspartner wobei die innere Zuleitung für das Brenngas vorgesehen ist und eine kreisförmige Austrittsöffnung aufweist, über der Austrittsöffnung der inneren Zuleitung ein spiralförmig gewickelter Kegelkäfig befestigt ist, dessen Windungen in solchem Abstand zueinander sehen, daß das Brenngas zwischen den Windungen des Kegelkäfigs hindurchtritt und mit dem Reaktions partner, der aus der Austrittsöffnung der äußeren Zuleitung austritt, zusammentrifft, und die Windungen des Kegelkäfigs als Heizung ausgebildet sind.

Bei der Zusammenführung von zwei oder mehreren Medien zwecks Erzeugung einer chemischen Reaktion - sei es zur Gewinnung von Wärmeenergie oder Bildung einer speziellen chemischen Verbindung - muß stets eine sichere Zündung gewährleistet werden. Insbesondere ist Aufmerksamkeit diesbezüglich dann anzuwenden, wenn es sich bei den Medien um die Gase H₂ und O₂ handelt und im Gas H₂ Spuren von Deuterium und/oder Tritium enthalten sein können, die es in einem nachfolgenden Analysenverfahren nach zuweisen gilt.

Aus der DE 29 12 102 A1 ist ein Brenner für flüssige Brennstoffe bekannt, bei dem Brennstoff und Luft konzentrisch geführt werden, wobei die Luft einen äußeren Ringraum durch strömt. Brennstoff und Luft werden in einer Mischkammer vorgemischt, bevor die Zündung erfolgt. Zur Zündung ist eine Zündspirale vorgesehen, deren Achse quer zur Strömungsrichtung des Brennstoff-Luft- Gemisches angeordnet ist. Diese Konstruktion läßt sich nicht auf gasförmige Brennstoffe übertragen.

Aus der DE-OS 17 76 024 ist ein Gasbrenner bekannt, bei dem ein stöchiometrisches Brennstoff-Luft-Gemisch über ein Brennerrohr an einer Zünd kammer vorbeigeleitet wird. Die Zündung erfolgt mit Hilfe zweier Elektroden. Zur besseren Verwirbelung des ausströmenden Gasgemisches ist eine Spiralfeder vorgesehen, deren Achse mit der Rohrachse zusammenfällt. Die Spiralfeder wird nicht zur Zündung des Gasgemisches verwendet. Sie liegt ferner bereits im Bereich der Flamme, so daß sie während der Verbrennung eine hohe Temperatur annimmt.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht darin, bei einem Gasbrenner mit zwei konzentrisch geführten Zuleitungen eine möglichst gleichmäßige und ungestörte Zusammenführung der beiden reagierenden Medien und deren sichere Zündung zu gewährleisten.

Als Lösung wird der eingangs genannte Gasbrenner entsprechend Anspruch 1 vorgeschlagen.

Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß der Kegelkäfig praktisch als Zünddrahtkäfig ausgebildet ist, der im reduzierenden Gasbereich liegt, und die Kegelform des Spiralkäfigs eine nahezu gleichmäßige Gasdurchlässigkeit bewirkt.

Die be sondere Gestaltung der Temperaturmeßstelle und seine zentrale Anordnung gemäß Anspruch 2 erlauben zusätzlich eine ausreichende Meßgenauigkeit, die für eine hohe Zündsicherheit sorgt. Die angelegte elektrische Spannung am Heizdraht führt darüber hinaus zu keiner Beeinträchtigung des Brennkörpers.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt im Schnitt einen Brenner, der der Verbrennung von H₂ (D₂, HT) zu Wasser dient. Im Prinzip besteht der Brenner aus einer inneren Zuleitung 1 für das H₂-Gas sowie einer hierzu konzentrisch angeordneten äußeren Zuleitung 2 für das O₂-Gas.

Die äußere Zuleitung 2 wird von einer Scheibe 4 gebildet, in der eine Ausnehmung 3 eingefügt ist, die über eine kreisrunde Austritts öffnung 5 in der Brennerwend 6 mit dem Reaktionsraum 7 in Verbindung steht. Die Scheibe 4 ist dicht an der Brennerwand 6 angeschraubt. Die innere Zuleitung 1 sitzt konzentrisch in der Ausnehmung 3 und ragt mit ihrer vorderen Stirnseite 9, die als Austrittsöffnung 10 für das H₂-Gas dient und mittig in der Öffnung 5 angeordnet ist, über die Öffnung 5 hinaus in den Re aktionsraum 7. Die innere Zuleitung 1 ist selbst wiederum an der Scheibe 4 dicht angeschraubt. Die Öffnung 5 bildet somit einen ringförmigen Schlitz.

Über die Austrittsöffnung 10 der inneren Zuleitung 1 erhebt sich ein spiralförmig gefertigter Kegelkäfig 12, dessen Windungen im Abstand voneinander verlaufen. Diese Windungen enden in einer Abschlußwicklung 13 mit konstantem Querschnitt, die das vordere Ende eines Stabes 14 umfassen und konzentrisch innerhalb der inneren Zuleitung 1 (in der Kegel käfigachse 17 liegend) halten. Innerhalb dieses Stabes 14 ist mindestens eine Temperaturmeßstelle 15 verlegt, mit dem die Temperatur an der vorderen Spitze des Stabes 14 angezeigt werden kann. Das untere Ende des Stabes 14 ist an der Zuleitung 1 dicht befestigt.

Die Windungen des Kegelkäfigs 12 bestehen aus einem Schutzmantel 11 aus korrosionsfestem, hitzebeständigem Material, in dem ein Heizdraht 16 mit kaltem Ende elektrisch gegenüber dem Schutzmantel 11 isoliert verlegt ist. Die Zuführung des Heiz drahtes 16 zu den Windungen des Kegelkäfigs 12 erfolgt inner halb der Wandung der inneren Zuleitung 1. Das vordere Stabende kann mit der Abschlußwicklung 13 abschließen oder (wie darge stellt) darüber hinaus in den Reaktionsraum 7 hineinragen. Der Abstand der Windungen des Kegelkäfigs 12 kann derart optimiert werden, daß das zwischen ihnen hindurchtretende H₂-Gas homogen sich mit dem O₂-Gas aus der Öffnung 5 vermischt und verbrennt.

Claims

1. Gasbrenner

a) mit zwei konzentrisch geführten Zuleitungen (1, 2) für ein Brenngas und einen Reaktionspartner, wobei
b) die innere Zuleitung (1) für das Brenngas vorgesehen ist und eine kreisförmige Austrittsöffnung (10) auf weist,
c) die äußere Zuleitung (2) für den Reaktionspartner vorgesehen ist und eine kreisringförmige Austrittsöff nung (5) aufweist,
d) über der Austrittsöffnung (10) der inneren Zuleitung (1) ein spiralförmig gewickelter Kegel käfig (12) befestigt ist, dessen Windungen in solchem Abstand zueinander stehen, daß das Brenngas zwischen den Windungen des Kegelkäfigs (12) hindurchtritt und mit dem Reaktionspartner, der aus der Austritts öffnung (5) der äußeren Zuleitung (2) austritt, zusammentrifft, und
e) die Windungen des Kegelkäfigs (12) als Heizung ausge bildet sind.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse (17) des Kegelkäfigs (12) ein Stab (14) angeordnet ist, der mindestens eine Temperaturmeßstelle (15) enthält, und der von der Spitze des Kegel käfigs (12) gehaltert ist.

3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Temperaturmeßstelle (15) so angeordnet ist, daß sie die Temperatur an der vorderen Spitze des Stabs (14) anzeigt.

4. Gasbrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des Kegelkäfigs (12) aus einem Schutzmantel (11) bestehen, in dessen Innern ein elektrischer Heizdraht (16) mit kaltem Ende isoliert untergebracht ist.