DE4100657A1 - Tragbarer brenner fuer brenngas mit zwei mischrohren - Google Patents
Tragbarer brenner fuer brenngas mit zwei mischrohrenInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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Description
Die Erfindung betrifft einen tragbaren Brenner mit einer
ersten Injektordüse für Brenngas, die im Bereich einer
ersten Ansaugstelle für Primärluft am Eintrittsende eines
ersten Mischrohres angeordnet ist, mit einem Drallerzeuger,
der mit Abstand vor dem eine zweite Düse mit einer Düsen
achse bildenden Austrittsende des ersten Mischrohres in
diesem angeordnet ist, und mit einem zweiten Mischrohr,
dessen Innenquerschnitt (F2) größer ist als der Innenquer
schnitt (F1) des ersten Mischrohres und das konzentrisch zum
Austrittsende des ersten Mischrohres angeordnet ist, ein
Eintrittsende für die Brennerflamme und zweite Ansaugstellen
für Sekundärluft besitzt und sich in Strömungsrichtung bis
zu seinem Austrittsende erstreckt.
Das Brenngas wird üblicherweise durch Verdampfen von
Flüssiggas wie Propan, Butan oder Gemischendaraus und deren
druckgeregelte Abgabe gewonnen.
Es ist bekannt, daß ein Gasstrahl beim Eintritt in ein
zunächst ruhendes gasförmiges Medium dieses in Bewegung
setzt, gewissermaßen mitreißt und in die gleiche Richtung
fördert. Dieser, auch als Injektorvorgang bezeichnete
Vorgang beruht auf Reibung, Turbulenzen und Diffusionsvor
gängen. Er spielt sich auch in freier Atmosphäre ab. Man
kann den Wirkungsgrad aber dadurch steigern, daß man diese
Vorgänge geführt in einem rohrförmigen Gehäuse ablaufen
läßt, das sich aus Düsen, Leitungsabschnitten, Ein- und
Austrittsöffnungen zusammensetzt. Bekannte Anwendungsbei
spiele sind der Strahlsauger bzw. die Strahlpumpe, ein
schließlich der Diffusionspumpe, und der Gasbrenner, ein
schließlich des aus dem Schulunterricht geläufigen Bunsen-
Brenners.
Der Anfangsimpuls des in der Regel durch eine Düse erzeugten
Gasstrahls (Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit) verteilt
sich auf das mitgerissene Gas. Bei mangelnder Führung wird
der Gasstrahl im Querschnitt rasch zunehmend größer und
langsamer, bis sich die Energie durch Reibung verbraucht
und/oder - nach Abzug der Verluste - wieder in Druck umge
setzt hat.
Dennoch hat aber ein Gasstrahl in zunächst ruhender Luft
eine ganz erhebliche Reichweite, was sich aus Beispielen des
täglichen Lebens ablesen läßt: Man kann eine Kerze durch
Atemluft noch aus zwei Metern Entfernung - wenn auch nicht
ausblasen - wohl aber zum Flackern bringen. Beim Start eines
Düsenflugzeugs reicht der Düsenstrahl kilometerweit in die
Landschaft, so daß nachfolgende Starts bis zur Beruhigung
der Atmosphäre aufgeschoben werden müssen.
Medien unterschiedlicher Dichten und/oder Temperaturen sind
besonders schlecht mischbar. Es stellt sich über lange
Strecken eine "Temperaturschichtung" ein.
Durch die DE-OS 22 54 891 sind Gasbrenner der eingangs
beschriebenen Art bekannt, die zum Schrumpfen oder Schweißen
von Kunststoffolien vorgesehen sind und die infolgedessen
Heißgas mit niedrigen Austrittstemperaturen erzeugen müssen.
Bei den offenbarten Ausführungsbeispielen ist das zweite
Mischrohr entweder (A) auf der gesamten Länge ohne Durch
brechungen ausgeführt, oder (B) die Durchbrechungen erstrek
ken sich bis zum Austrittsende oder jedenfalls bis in die
unmittelbare Nähe des Austrittsendes des zweiten Mischroh
res. Die Sekundärluft strömt infolgedessen im wesentlichen in
axialer Richtung ein, was nachfolgend noch näher erläutert
werden soll.
Im Fall (A) ist das zweite Mischrohr am Eintrittsende aufge
weitet und bildet mit den benachbarten Wänden der Brennkam
mer einen Einlaufkonus bzw. eine Art räumlicher Krümmer, der
die angesaugte Kaltluft in der Nähe der Wandung des Misch
rohres in eine rein axiale Richtung umlenkt, bevor die
Kaltluft die Brennerflamme erreicht. Ein Temperaturausgleich
kann dabei nur durch die Divergenz des Flammenstrahls und
Randturbulenzen erfolgen. Da die Austrittsöffnung der Brenn
kammer jedoch oval bzw. schlitzförmig ist, kann dies nur in
einer Ebene geschehen. Eine Temperaturschichtung bleibt so
zumindest über eine beträchtliche Länge des zweiten Misch
rohres erhalten, so daß an der Austrittsöffnung des zweiten
Mischrohres ein Temperaturprofil mit einem Maximum in der
Mitte erzeugt wird: Der heiße Kern des Gasstrahls reicht
entsprechend weit.
Auch im Fall (B) ist das zweite Mischrohr am Eintrittsende
vollständig offen. Durch die gleichmäßige Verteilung der
Perforationen über den ganzen oder allergrößten Teil der
Länge des Mischrohres hat dieses praktisch keine Wirkung
mehr: Der Heißgasstrahl wirkt wie ein freier Strahl, worauf
auch ausdrücklich hingewiesen wird. Im Ergebnis erfolgt die
Ansaugung im wesentlichen in axialer Richtung: Kaltluft und
Heißgasströmung fließen im wesentlichen parallel zueinander,
und es entsteht ein weitreichender Gasstrahl mit heißem
Kern, also mit einer Temperaturschichtung, die nur allmäh
lich, d. h. mit zunehmendem Abstand von der Brennkammer,
durch Strahldivergenz und Mischung verringert wird.
Allen Brennern ist gemeinsam, daß sich durch begrenzte
Dimensionen, unvermeidbare Einbauten wie Flammenhalter,
unterteilte Ansaugkanäle etc. in der Strömung und in der
Flamme unterschiedliche Mischungsverhältnisse von Brenngas
und Luft und dadurch zusätzlich lokal begrenzte Zonen unter
schiedlicher Temperaturen ausbilden, die in der Flamme auch
deutlich als helle und dunkle Streifen bzw. "Schlieren"
erkennbar sind.
Soweit bei den bekannten Lösungen Drallerzeuger für die
Erzeugung einer Drallströmung verwendet werden, verstärkt
sich dadurch die Temperaturschichtung, die auch durch das
ovale bzw. schlitzförmige Ende der Brennkammer nicht wieder
aufgehoben werden kann. Hierauf wird nachfolgend noch näher
eingegangen:
Durch die US-PS 40 13 395 ist es bekannt, vom einzigen
Mischrohr durch einen als Flammenhalter dienenden Drall
erzeuger in Form radialer Leitschaufeln eine Brennkammer
abzugrenzen. Durch den Drallerzeuger wird das zunächst noch
kalte Gemisch aus Brenngas und Umgebungsluft in eine rasche
Umdrehung versetzt, die sich in der Brennkammer um deren
Achse fortsetzt. Durch die dadurch bedingten Zentrifugal
kräfte werden die relativ kälteren Gasströme (mit hoher
Dichte) an die Wand der Brennkammer geschleudert und kühlen
diese, während sich die relativ heißeren Gasströme (mit
geringerer Dichte) in einer Kernzone sammeln. Diese Kernzone
ist die eigentliche, sehr heiße, Arbeitsflamme, die sehr
weit aus der Brennermündung herausragt. Ein zweites Misch
rohr besitzt dieser bekannte Brenner nicht. Ein solcher
Brenner dient bevorzugt zum Schweißen und Hartlöten von
Metallen.
Die DE-OS 22 54 891 und die US-PS 40 13 395 verfolgen
diametral entgegengesetzte Wege und Ziele.
Durch die EP-OS 02 40 751 ist ein Niederdruck-Handbrenner
bekannt, bei dem ohne einen Drallerzeuger ein heißer Flam
menkern durch einen Mantelstrom von kühler Umgebungsluft von
der Brennkammerwand getrennt ist. Auch hierbei wird eine
heiße, weitreichende Flamme erzeugt, die aus der Brennkammer
austritt. Der die Brennkammerwand kühlende Mantelstrom wird
durch das Ansaugen der Umgebungsluft durch die Rückseite des
Brenners erreicht, in der Öffnungen vorhanden sind, die
einen Luftstrom parallel zur Brennkammerwand und in deren
unmittelbarer Nähe erzeugen. Diese Parallelströmung ist
gewollt und erschwert einen Mischvorgang.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bren
ner der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern,
daß er bei begrenzter Länge des zweiten Mischrohres einen
Heißgasstrom relativ niedriger Temperatur und mit möglichst
gleichmäßiger Temperaturverteilung erzeugt. Insbesondere
soll keine sichtbare Flamme aus der Austrittsöffnung des
zweiten Mischrohres austreten, um mit dem Brenner auch bei
unsachgemäßer Bedienung temperaturempfindliche Werkstoffe
wie Dachpappe, Dachfolien u. dgl. verarbeiten zu können.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs
beschriebenen Brenner gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch, daß
- a) zwischen dem Austrittsende des ersten Mischrohres und dem Eintrittsende des zweiten Mischrohres ein den radialen Abstand zwischen beiden Rohrenden zumindest im wesent lichen ausfüllender Füllkörper mit einer sich im wesent lichen radial zur Düsenachse (A-A) erstreckenden Stirn fläche angeordnet ist, aus der das die zweite Düse bil dende Austrittsende des ersten Mischrohres um ein vorge gebenes Maß "s" herausragt, und daß
- b) die zweiten Ansaugstellen für die Sekundärluft aus schließlich im Bereich des Austrittsendes des ersten Mischrohres angeordnet und radial auf die Düsenachse ausgerichtet sind, derart, daß die Sekundärluft im wesentlichen senkrecht bzw. radial auf die Anfangsstrecke der in Richtung der Düsenachse verlaufenden Brennerflamme auftrifft, und daß das zweite Mischrohr zwischen den zweiten Ansaugstellen und seinem Austrittsende einen geschlossenen Mantelteil aufweist, dessen Länge minde stens das Dreifache der axialen Ausdehnung der zweiten Ansaugstellen besitzt.
Durch das Merkmal a) wird die Ausbildung einer von Anfang an
achsparallelen Strömung der Sekundärluft verhindert bzw.
unterdrückt.
Durch das Merkmal b) wird erreicht, daß die angesaugte
Sekundärluft im rechten Winkel auf die Anfangsstrecke der
Brennerflamme auftrifft und deren Verwirbelung und Mischung
mit der Sekundärluft zu einem sehr frühen Zeitpunkt begün
stigt. Die quer angesaugte Sekundärluft dient also gewisser
maßen dazu, eine eventuelle kühle Rand- oder Mantelströmung,
die aufgrund des Drallerzeugers zu erwarten wäre, aufzurei
ßen und ihre Neubildung zu verhindern. Die quer eintretende
Sekundärluft bremst nicht nur den Drall- und Zentrifugal
effekt, der im Ende des ersten Mischrohres zwar erwünscht
ist, sondern auch die Ausbildung einer übergroßen Axialge
schwindigkeit im Bereich der Strahlachse. Die Folge ist eine
große Gleichförmigkeit im diametralen Temperaturprofil am
Austrittsende des zweiten Mischrohres. Da eine große Menge
Sekundärluft angesaugt wird, ist die mittlere Temperatur des
Heißgases verhältnismäßig niedrig; sie liegt zwischen etwa
500 und 650°C. Vor allem tritt keine Flamme aus dem Brenner
aus, so daß sich temperaturempfindliche Werkstoffe wie Dach
pappen und Dachfolien auch von ungeübten Personen problemlos
verarbeiten lassen. Die inhärente Sicherheit des Brenners
ist wegen der Gewährleistungsverpflichtung z. B. einer
Dachdeckerfirma von ganz ausschlaggebender Bedeutung.
Es ist dabei von Bedeutung, daß die Auslegung des ersten
Injektorsystems so erfolgt, daß ein weitgehend stöchiome
trisches Gasgemisch erzeugt wird, das bereits eine voll
ständige Verbrennung erlaubt. Die Beimischung großer Mengen
von Sekundärluft dient also nicht zur Fortsetzung des Ver
brennungsvorgangs, sondern zur Herabsetzung der Temperatur
bei gleichzeitiger Erhöhung der mittleren Strömungsgeschwin
digkeit, da der Wärmeübergang mit der Strömungsgeschwindig
keit verbessert wird.
Die relative Kürze des zweiten Mischrohres verbilligt die
Herstellung und erleichtert den Gebrauch. Durch das Fehlen
jeglicher Öffnungen im Bereich jenseits der zweiten Ansaug
stellen wird der Mischvorgang über den ganzen Querschnitt
des zweiten Mischrohres begünstigt. Es kann auch nicht der
Fall eintreten, daß Energieverluste durch Aufspreizung des
Heißgasstroms und Vermischung mit abseits liegenden Luftvo
lumina eintreten, wie dies beim Stand der Technik mit sol
chen zweiten Mischrohren der Fall ist, die über ihre ganze
Länge oder zumindest den größten Teil ihrer Länge mit großen
Öffnungen versehen sind, so daß sich praktisch ein Frei
strahl ausbildet. Dies führt nämlich wiederum zu einer
Temperaturschichtung.
Eine besonders einfache Brennerkonstruktion ergibt sich
dann, wenn der Füllkörper als ein rotationssymmetrisches
Teil mit einer Innenbohrung für das Einsetzen des ersten
Mischrohres und mit mindestens einer Außenfläche für das
Aufsetzen des zweiten Mischrohres ausgebildet ist. Der
Füllkörper ist in diesem Fall das einzige und auch einfach
gestaltete und gestaltfeste Kupplungsteil zwischen den
beiden Mischrohren.
Man kann hiermit auch die unterschiedliche Wirkung aus
schließlich axialer und radialer Ansaugung der Sekundärluft
auf eindrucksvolle Weise demonstrieren: Man versehe den
Füllkörper mit axialen Ansaugöffnungen für Sekundärluft.
Verschließt man jetzt die radialen Ansaugöffnungen im
zweiten Mischrohr, so tritt die Flamme in Form eines heißen
Kerns aus dem zweiten Mischrohr aus. Man kann in diesem Fall
auch den Brenner an der Austrittsöffnung des zweiten
Mischrohres anzünden, wodurch gleichfalls die ungenügende
Gasmischung demonstriert wird. Bei der erfindungsgemäßen
radialen Anströmung gelingt dies nicht, weil ganz offen
sichtlich die Zündgrenze des Gasgemischs an allen Stellen
unterschritten wird. Man muß in diesem Fall den Brenner
durch die radialen Ansaugöffnungen hindurch zünden.
Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn das die Düse
bildende Austrittsende des ersten Mischrohres um 4 bis 15
mm, vorzugsweise um 6 bis 12 mm, aus der Stirnfläche des
Füllkörpers hervorsteht. Ein praktisch erprobter Wert liegt
bei 9 mm. Dieser Düsenüberstand ermöglicht eine ausreichende
Überlappung des Düsenrandes mit der nachstehend noch näher
erläuterten, durch die Schlitze erzeugten Querströmung.
Die Düse am Ende des ersten Mischrohres ist gewissermaßen
die Injektordüse für das zweite Mischrohr. Ihre Wirkung ist
nicht unbedingt davon abhängig, daß die Düse durch eine
Verengung des ersten Mischrohres gebildet wird; die Erhöhung
der Gasgeschwindigkeit durch den Verbrennungsvorgang ist
bereits ausreichend für die Erzeugung eines Ansaugeffekts.
Es ist aber vorteilhaft, die Wirkung der Düse durch eine
Strömungsverengung zu erhöhen, dadurch nämlich, daß die
kreisförmige Stirnkante des Austrittsendes des ersten Misch
rohres auf dem Gesamtumfang abgerundet um ein solches Maß
einwärts gebogen ist, daß der Austrittsdurchmesser um 15 bis
25%, vorzugsweise um 19 bis 21%, gegenüber dem Innen
durchmessers des ersten Mischrohres verringert ist.
Zur Erzielung eines guten Mischeffekts von Brenngas und
Primärluft ist es besonders vorteilhaft, wenn das Verhältnis
des Abstandes (d) von der endseitigen Stirnfläche des Drall
erzeugers bis zur Stirnkante des Austrittsendes des ersten
Mischrohres zum Innendurchmesser (D1) des ersten Mischrohres
mindestens 1,0, vorzugsweise 1,1 bis 1,5, beträgt.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der
Drallerzeuger Leitschaufeln besitzt, die um die Achse (A-A)
des ersten Mischrohres verteilt angeordnet sind und deren
Anstellwinkel gegenüber der Achse (A-A) am Außendurchmesser
des Drallerzeugers kleiner ist als 40 Grad, vorzugsweise
kleiner als 35 Grad. Dabei hat sich gezeigt, daß der
Anstellwinkel mit steigender Brennerleistung bei gegebenen
Abmessungen der Mischrohre kleiner zu wählen ist. Weiterhin
ist es von Vorteil wenn der Drallerzeuger auf der Ein
trittsseite deutlich angefast ist und wenn der Winkel der
Mantellinien der Fase gegenüber einer radialen Ebene mit dem
Anstellwinkel der Leitschaufeln gegenüber der Achse A-A
zumindest weitgehend übereinstimmt.
Besonders optimale Brenneigenschaften werden dann erzielt,
wenn das Verhältnis des Innenquerschnitts (F2) des zweiten
Mischrohres zum Innenquerschnitt (F1) des ersten Mischrohres
zwischen 4,0 und 4,8, vorzugsweise etwa 4,3 beträgt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Brenners sind
die zweiten Ansaugstellen als achsparallele, auf den Umfangs
des zweiten Mischrohres verteilte Schlitze ausgebildet,
deren auf den Füllkörper bzw. die Düse ausgerichtete Endab
schnitte sich mindestens teilweise mit dem aus der Stirn
fläche des Füllkörpers hervorstehenden Teilabschnitt des
ersten Mischrohres überlappen.
Dabei soll der Anteil aller Schlitze, in Umfangsrichtung
gesehen, am Gesamtumfang des zweiten Mischrohres mindestens
50 Prozent betragen. Eine Obergrenze ist nur durch die
Festigkeitsgrenzen des Materials des zweiten Mischrohres
gegeben, da die Schlitze naturgemäß eine Materialschwächung
mit sich bringen.
Ferner soll das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen
aller Schlitze zum Innenquerschnitt des zweiten Mischrohres
mindestens 1,2 betragen und vorzugsweise wischen 1,4 und 1,5
liegen.
Auch ist es günstig, wenn das Verhältnis der Länge jedes
einzelnen Schlitzes zur über den Füllkörper überstehenden
Länge des zweiten Mischrohres zwischen 0,10 und 0,20,
vorzugsweise zwischen 0,14 und 0,17, liegt. Dadurch ist eine
hinreichend große geschlossene Länge des zweiten Mischrohres
gewährleistet.
Zur gleichzeitigen Bearbeitung großer Flächen ist es weiter
hin von Vorteil, wenn der Brenner mit mehreren gleichartigen
Brennern unter paralleler Ausrichtung ihrer Achsen (A-A)
zueinander und Bildung einer Brennerbatterie an einem Quer
träger befestigt und an eine gemeinsame, parallel zum
Querträger verlaufende Gasversorgungsleitung angeschlossen
sind.
Um dabei eine Brennerbewegung in konstantem Abstand über die
zu bearbeitende Fläche zu gewährleisten, ist es günstig,
wenn die Brennerbatterie mit Fahrrollen versehen ist, deren
waagrechte Drehachsen senkrecht zu den Brennerachsen (A-A)
verlaufen.
Um dabei die Heißgase auf die vorgegebene Bearbeitungsfläche
zu konzentrieren und insbesondere im Freien den störenden
Einfluß von Seitenwind zu verringern, ist es weiterhin
vorteilhaft, wenn beiderseits der Brennerbatterie Leitbleche
angeordnet sind, deren senkrechte Hauptebenen parallel zu
den Brennerachsen verlaufen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen
standes ergeben sich aus Kombinationen von Merkmalen aus den
Unteransprüchen untereinander und mit denen des Hauptan
spruchs sowie aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden
nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Brenner,
Fig. 2 eine Draufsicht in axialer Richtung auf die
ebene Stirnfläche des Drallerzeugers innerhalb
des ersten Mischrohres in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 eine Seitenansicht senkrecht zur Achse des
Drallerzeugers nach Fig. 2,
Fig. 4 einen Brenner nach Fig. 1, der durch einen
Handgriff zu einem Handbrenner ausgestaltet ist,
Fig. 5 eine Vereinigung mehrerer Brenner nach Fig. 1
zu einer fahrbaren Brennerbatterie in betriebs
bereitem Zustand, und
Fig. 6 eine Brennerbatterie nach Fig. 3 mit nach oben
und hinten geschwenkten Leitblechen.
In Fig. 1 ist ein Grundelement eines tragbaren Brenners 1
mit einer ersten Injektordüse 2 gezeigt, der das Brenngas
über eine Leitung 3 von einem nicht gezeigten Flüssiggas
behälter zugeführt wird. Die Injektordüse 2 ist im Bereich
einer ersten Ansaugstelle 4 für Primärluft am Eintrittsende
5 eines ersten Mischrohres 6 angeordnet. Die Ansaugstelle 4
besteht aus vier auf den Umfang verteilten radialen Bohrun
gen 7. Im ersten Mischrohr befindet sich unmittelbar im
Anschluß an die Bohrungen 7 ein Einsatz 8, der ein Venturi
rohr bildet. An den Einsatz 8 schließt sich eine Mischstrek
ke 9 an, die in einen Drallerzeuger 10 übergeht, der aus
einer Nabe mit radial abstehenden Leitschaufeln 11 besteht.
Die Leitschaufeln können auch durch Materialabschnitte
zwischen schrägen Bohrungen in einem zylindrischen Körper
gebildet sein.
Der Anstellwinkel der Leitschaufeln 11 am Außendurchmesser
des Drallerzeugers 10 bzw. der Achsen der Bohrungen gegen
über der Achse (A-A) beträgt dabei 30 Grad. Der Drallerzeu
ger 10 besitzt eine endseitige Stirnfläche 12, die mit einem
Abstand "d" von 32 mm vor dem eine zweite Düse mit einer
Düsenachse bildenden Austrittsende 13 des ersten Mischrohres
6 angeordnet ist. Der Innendurchmesser "D1" des ersten
Mischrohres beträgt 26 mm, so daß das Verhältnis von d:D1=1,23
beträgt.
Wie aus den Fig. 2 und 3 deutlicher hervorgeht, besitzt
der Drallerzeuger 10 fünf Leitschaufeln 11 und fünf dazwi
schenliegende Kanäle 11a mit einem Anstellwinkel von
30 Grad. Auf der der Stirnfläche 12 gegenüberliegenden
Eintrittsseite ist der Drallerzeuger zwecks Bildung einer
Fase kegelförmig überdreht, und zwar unter dem gleichen Win
kel von 30 Grad, allerdings gegenüber einer zur Achse A-A
radialen Ebene. Dadurch wird die Strömung begünstigt, und es
kann zur Leistungserhöhung mehr Luft-Brenngas-Gemisch durch
gesetzt werden. Der Durchmesser der kleinsten Umlaufkante an
der Fase beträgt dabei in etwa dem Kerndurchmesser des
Drallerzeugers 10.
Die kreisförmige Stirnkante 14 des Austrittsendes 13 des
ersten Mischrohres 6 ist abgerundet so weit einwärts gebo
gen, daß der freie Durchmesser "Dd" der Düse 21 mm beträgt,
d. h. der Durchmesser ist um 19,23%, der Querschnitt um
34,76% vermindert; die Austrittsgeschwindigkeit wird ent
sprechend erhöht.
Das erste Mischrohr 6 ist mit seinem stromabwärts befindli
chen Ende in eine Innenbohrung 15 eines Füllkörpers 16 ein
gesetzt, der als ein rotationssymmetrisches Teil ausgebildet
ist und mindestens eine Außenfläche 17 für das Aufsetzen
eines zweiten Mischrohres 18 aufweist. Dieses zweite Misch
rohr ist gleichfalls zylindrisch ausgebildet, hat eine über
die Stirnfläche 21 des Füllkörpers 16 überstehende Länge L=295 mm,
und sein Innenquerschnitt "F2" ist bei einem
Durchmesser von 54 mm größer als der Innenquerschnitt "F1"
des ersten Mischrohres 6, nämlich 2.289 mm2: 530 mm2.
Mithin beträgt das Verhältnis des Innenquerschnitts (F2) des
zweiten Mischrohres 18 zum Innenquerschnitt (F1) des ersten
Mischrohres 6 etwa 4,31. Das zweite Mischrohr 18 ist kon
zentrisch zum Austrittsende 13 des ersten Mischrohres 6
angeordnet und besitzt ein Eintrittsende 19 für die Brenner
flamme und zweite Ansaugstellen 20 für Sekundärluft.
Durch den Füllkörper 16 wird der radiale Abstand zwischen
dem Austrittsende 13 des ersten Mischrohres 6 und dem
Eintrittsende 19 des zweiten Mischrohres geschlossen. Die
Stirnfläche 21 des Füllkörpers erstreckt sich im wesent
lichen radial zur Düsenachse (A-A), und aus ihr ragt das die
zweite Düse bildende Austrittsende 13 des ersten Mischrohres
6 um ein vorgegebenes Maß "s" heraus, das im vorliegenden
Fall 9 mm beträgt.
Die zweiten Ansaugstellen 20 für die Sekundärluft sind aus
schließlich im Bereich des Austrittsendes 13 des ersten
Mischrohres 6 angeordnet und radial auf die Düsenachse A-A
ausgerichtet. Dadurch wird die Sekundärluft im wesentlichen
senkrecht auf die Anfangsstrecke der in Richtung der Düsen
achse verlaufenden Brennerflamme gerichtet.
Zwischen den zweiten Ansaugstellen 20 und seinem Austritts
ende 23 weist das zweite Mischrohr 18 einen geschlossenen
Mantelteil 18a auf, dessen Länge das 5,17-Fache der axialen
Ausdehnung der zweiten Ansaugstellen 20 besitzt. Auf Lage
und Dimensionierung dieser zweiten Ansaugstellen ist beson
dere Aufmerksamkeit zu richten:
Die zweiten Ansaugstellen 20 sind als achsparallele, auf den
Umfang des zweiten Mischrohres 18 äqudistant verteilte
Schlitze 24 ausgebildet. Es handelt sich um 7 Schlitze mit
einer Breite von 13 mm, die an ihren beiden Enden halbkreis
förmig abgerundet sind. Die Länge "LS" beträgt 47 mm, so daß
sich ein Eintrittsquerschnitt von 475 mm2 pro Schlitz bzw.
ein Gesamtquerschnitt von 3.325 mm2 errechnet. Das Verhält
nis dieses Gesamtquerschnitts zum Innenquerschnitt des
zweiten Mischrohres beträgt 1,45.
Die auf den Füllkörper 16 ausgerichteten Endabschnitte 24a
der Schlitze 24 überlappen sich um etwa 7 bis 8 mm mit dem
aus der Stirnfläche 21 des Füllkörpers 16 hervorstehenden
Teilabschnitt des ersten Mischrohres 16. Durch die Länge der
Schlitze ist auch gewährleistet, daß die Sekundärluft auf
einen beträchtlichen Teil der Anfangsstrecke der nicht dar
gestellten Flamme auftrifft und deren Verwirbelung erzwingt.
Die Breite der achsparallelen Stege 25 zwischen den
Schlitzen beträgt 11 mm, so daß der Anteil aller Schlitze
24, in Umfangsrichtung gesehen, am Gesamtumfang des zweiten
Mischrohres 18=13:(11+13) bzw. 54,1 Prozent beträgt.
Fig. 1 zeigt den Grundbaustein für verschiedene Ausbau
stufen des erfindungsgemäßen Brenners. Fig. 4 zeigt, daß
daraus durch Ansetzen eines Handgriffs 26 mit einem
Anschlußgewinde 27 für einen Gasschlauch an den Füllkörper
16 ein Handbrenner gebildet werden kann.
In einem Verbindungsstück 28 zwischen dem Handgriff 27 und
dem Füllkörper 16 befindet sich ein Gasventil 29 mit einem
Einstellknopf 29a. Das Verbindungsstück 28 ist jenseits des
Gasventils 29 über eine Gasleitung 30 mit der Injektordüse 2
verbunden. Der Handbrenner kann durch einen Piezozünder
ergänzt werden, dessen eine Zündelektrode sich vor der
Stirnkante 14 des ersten Mischrohres befindet (nicht darge
stellt).
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Brennerbatterie 31 zum
gleichzeitigen Beheizen großer Flächen. Die Brennerbatterie
wird dadurch gebildet, daß ein Brenner 1a nach Fig. 1 mit
mehreren gleichartigen Brennern 1b, 1c, 1d, unter paral
leler Ausrichtung ihrer Achsen (A-A) zueinander an einem
Querträger 32 befestigt und an eine gemeinsame, parallel zum
Querträger verlaufende Gasversorgungsleitung 33 angeschlos
sen sind.
An dem Querträger 32 ist weiterhin eine Führungsstange 34
mit einem Handgriff 35 angebracht, und an der Führungsstange
ist eine Zuführungsleitung 36 mit einem Gasventil 37
befestigt, die an einen Gasschlauch 38 angeschlossen ist,
der zu einem nicht dargestellten Flüssiggasbehälter mit
Druckregler führt.
Um eine derartige Brennerbatterie durch eine gehende Person
in konstantem Abstand über eine Bearbeitungsfläche führen zu
können, ist die Brennerbatterie 31 mit Fahrrollen 39 verse
hen, von denen nur eine dargestellt ist und deren waagrechte
Drehachsen senkrecht zu den Brennerachsen verlaufen.
Zur Konzentration der Wärme und zur weitgehenden Beseitigung
des störenden Einflusses von Seitenwind sind beiderseits der
Brennerbatterie 31 Leitbleche 40 und 41 angeordnet, deren
senkrechte Hauptebenen parallel zu den Brennerachsen verlau
fen. Die Unterkanten 42 der Leitbleche befinden sich knapp
oberhalb der Bearbeitungsfläche. Wie aus Fig. 4 hervorgeht,
sind die Leitbleche nach oben und hinten schwenkbar befe
stigt.
Claims (17)
1. Tragbarer Brenner (1) mit einer ersten Injektordüse (2)
für Brenngas, die im Bereich einer ersten Ansaugstelle
(4) für Primärluft am Eintrittsende (5) eines ersten
Mischrohres (6) angeordnet ist, mit einem Drallerzeuger
(10), der mit Abstand vor dem eine zweite Düse mit einer
Düsenachse bildenden Austrittsende (13) des ersten Misch
rohres in diesem angeordnet ist, und mit einem zweiten
Mischrohr (18), dessen Innenquerschnitt (F2) größer ist
als der Innenquerschnitt (F1) des ersten Mischrohres und
das konzentrisch zum Austrittsende des ersten Mischrohres
angeordnet ist, ein Eintrittsende (19) für die Brenner
flamme und zweite Ansaugstellen (20) für Sekundärluft be
sitzt und sich in Strömungsrichtung bis zu seinem Aus
trittsende (23) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) zwischen dem Austrittsende (13) des ersten Mischrohres (6) und dem Eintrittsende (19) des zweiten Mischrohres (18) ein den radialen Abstand zwischen beiden Rohr enden zumindest im wesentliche ausfüllender Füllkörper (16) mit einer sich im wesentlichen radial zur Düsen achse (A-A) erstreckenden Stirnfläche (21) angeordnet ist, aus der das die zweite Düse bildende Austritts ende (13) des ersten Mischrohres (6) um ein vorgege benes Maß "s" heraus ragt, und daß
- b) die zweiten Ansaugstellen (20) für die Sekundärluft ausschließlich im Bereich des Austrittsendes (13) des ersten Mischrohres (6) angeordnet und radial auf die Düsenachse (A-A) ausgerichtet sind, derart, daß die Sekundärluft im wesentlichen senkrecht auf die Anfangsstrecke der in Richtung der Düsenachse verlau fenden Brennerflamme auftrifft und daß das zweite Mischrohr (18) zwischen den zweiten Ansaugstellen (20) und seinem Austrittsende (23) einen geschlossenen Mantelteil (18a) aufweist, dessen Länge mindestens das Dreifache der axialen Ausdehnung der zweiten Ansaug stellen (20) besitzt.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Füllkörper (16) als ein rotationssymmetrisches Teil mit
einer Innenbohrung (15) für das Einsetzen des ersten
Mischrohres (6) und mit mindestens einer Außenfläche (17)
für das Aufsetzen des zweiten Mischrohres (18)
ausgebildet ist.
3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
die Düse bildende Austrittsende (13) des ersten Mischroh
res (6) um 4 bis 15 mm, vorzugsweise um 6 bis 12 mm, aus
der Stirnfläche (21) des Füllkörpers (16) hervorsteht.
4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
die kreisförmige Stirnkante (14) des Austrittsendes (13)
des ersten Mischrohres (6) um 15 bis 25%, vorzugsweise
um 19 bis 21%, des Innendurchmessers des ersten Misch
rohres (6) abgerundet einwärts gebogen ist.
5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis des Abstandes (d) von der endseitigen Stirn
fläche (12) des Drallerzeugers (10) bis zur Stirnkante
(14) des Austrittsendes der ersten Mischrohres (6) zum
Innendurchmesser (D1) des ersten Mischrohres (6) minde
stens 1,0, vorzugsweise 1,1 bis 1,5, beträgt.
6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Drallerzeuger (10) um die Achse (A-A) des ersten Misch
rohres (6) verteilte Leitschaufeln (11) besitzt, deren
Anstellwinkel gegenüber der Achse (A-A) am Außendurch
messer des Drallerzeugers kleiner ist als 30 Grad, vor
zugsweise kleiner als 20 Grad, wobei der Anstellwinkel
mit steigender Brennerleistung bei gegebenen Abmessungen
kleiner gewählt wird.
7. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis des Innenquerschnitts (F2) des zweiten Misch
rohres (18) zum Innenquerschnitt (F1) des ersten Misch
rohres (6) zwischen 4,0 und 4,8, vorzugsweise etwa 4,3
beträgt.
8. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweiten Ansaugstellen (20) als achsparallele, auf den
Umfangs des zweiten Mischrohres (18) verteilte Schlitze
(24) ausgebildet sind, deren auf den Füllkörper (16)
ausgerichtete Endabschnitte (24a) sich mindestens teil
weise mit dem aus der Stirnfläche (21) des Füllkörpers
(16) hervorstehenden Teilabschnitt des ersten Mischrohres
(6) überlappen.
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anteil aller Schlitze (24), in Umfangsrichtung gesehen,
am Gesamtumfang des zweiten Mischrohres (18) mindestens
50 Prozent beträgt.
10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen aller
Schlitze (24) zum Innenquerschnitt "F2" des zweiten
Mischrohres (18) mindestens 1,2 beträgt und vorzugsweise
wischen 1,4 und 1,5 liegt.
11. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis der Länge "LS" jedes einzelnen Schlitzes (24)
zur über den Füllkörper (16) überstehenden Länge "L" des
zweiten Mischrohres (18) zwischen 0,10 und 0,20, vor
zugsweise zwischen 0,14 und 0,17, beträgt.
12. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Drallerzeuger (10) auf seiner Anströmseite angefast ist,
wobei der Durchmesser der kleinsten Umlaufkante der Fase
im wesentlichen dem Kerndurchmesser (Außendurchmesser
minus radiale Leitschaufellänge) entspricht.
13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anstellwinkel der Leitschaufeln (11) zur Achse (A-A)
im wesentlichen gleich groß ist wie der Winkel zwischen
den Mantellinien der Fase und einer zur Achse (A-A)
radialen Ebene.
14. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Brenner (1, 1a) mit mehreren gleichartigen Brennern (1b,
1c, 1d, ..) unter paralleler Ausrichtung ihrer Achsen
(A-A) zueinander und Bildung einer Brennerbatterie (31)
an einem Querträger (32) befestigt und an eine gemein
same Gasversorgungsleitung (33) angeschlossen sind.
15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Brennerbatterie (31) mit Fahrrollen (39) versehen
ist, deren Drehachsen senkrecht zu den Brennerachsen
(A-A) verlaufen.
16. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
beiderseits der Brennerbatterie (31) Leitbleche (40, 41)
angeordnet sind, deren Hauptebenen parallel zu den
Brennerachsen (A-A) verlaufen.
17. Brenner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leitbleche (40, 41) schwenkbar am Querträger (32)
angeordnet sind.
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