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Bunsenbrenner Bei dem Entwurf von Gasbrennern für Heiz-und Leuchtzwecke
besteht die Forderung, ein Rückschlagen der Flamme zu vermeiden, d. h. zu verhindern,
daß die Flamme nicht am eigentlichen Brennerkopf brennt, sondern an der Düse, die
die Mischung des austretenden Gasstrahles mit Luft bewirkt. Die Schwierigkeit besteht
insbesondere darin, das Rückschlagen auch bei wechselndem Gasdruck und bei wechselnder
Zusammensetzung des Gases in jedem Falle zu vermeiden. Man hat schon verschiedene
Vorschläge gemacht, um. dies zu erreichen. Insbesondere hat man ein Davysches Sicherheitsgitter
an der Brennermündung oder im Mischrohr selbst angeordnet bzw. dieses Gitter durch
enge Öffnungen ersetzt. Ebenso hat man auch vorgeschlagen, die zutretende Luft je
nach den Gasverhältnissen von Hand oder auch durch Steuerung von dem Gashahn aus
zu regulieren, aber alle diese Ausführungen versagen öfters, namentlich bei niederen
Gasdrücken.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Bunsenbrenner so eingerichtet,
daß das Gas unter Schwingungen aus der Düse in das Mischrohr einströmt. Ls hat sich
dabei herausgestellt, daß, wenn die Schwingungen genügend stark sind, dadurch ein
Rückschlagen der Flamme vermieden wird. Die Schwingungen werden durch besondere
Schwingungserreger erzeugt, wobei die Gasdüse selbst als Schwingungserreger ausgebildet
sein kann.
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Eine Reihe von Ausführungsformen sind in den beiliegenden Zeichnungen
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i ganz allgemein die Anordnung einer Düse zu einem
Mischrohr, Abb. 2 bis 4 die vom Erfinder vorgenommenen Versuchseinrichtungen, die
das Wesentliche der neuen Erfindung zeigen. Abb. 3 zeigt den -einfachen Brenner
mit Düse und Mischrohr. Die Abb. 6 bis ii-zeigen verschiedene Ausführungsformen
des Brenners mit verschiedenartigen, die Schwingungen -erregenden Düsen. Abb. 12
ist ein Doppelsparbrenner, mit der Einrichtung versehen. Abb. 13 und 1q.
zeigen die Anwendung bei verschiedenartig gestalteten Brennerrohren,: Bei Bunsenbrennern
(Abb. i), gleichgültig, welchen besonderen Verwendungszwecken dieselben dienen sollen,
ist das Zurückschlagen der Flamme vom Brenner durch das Mischrohr 2 zur Gasdüse.
ein technischer Fehler. Brennt das-Gas einmal an der Gasdüse i, was besonders dann
eintritt, wenn die Gaszufuhr zu klein wird, so brennt die Flamme dauernd falsch;
das Mischrohr wird heiß, die Heizkraft der Flamme ist auf einen Bruchteil gesunken,
wenn sie nicht erlischt, und die zurückgeschlagene Flamme verbreitet. einen widerlichen
Geruch. Dieser Zustand ändert sich bei allen bisherigen Brennern nicht auch wenn
die normale Gaszufuhr wiederhergestellt wird.
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Dieser Fehler der alten Brenner ist durch die vorliegende Erfindung
behoben. Das Wesen dieser wird am besten durch die Versuchsanordnung (Abb. 2) geklärt.
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3 ist die Gasdüse, q. das Mischrohr, g der Brenner, bei 6 wird das
Brenngas zugeführt,
bei S die Flamme angesteckt. Die Flamme
brennt bei 5, solange die Gaszufuhr normal ist. Wird diese zu schwach, so schlägt
die Flamme nach ii zurück und brennt im Rohr 4. Auch wenn die Gaszufuhr wieder normal
wird, brennt die Flamme bei ix weiter.
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Die neue Erfindung besteht nun in der Anbringung einer Schwingungsvorrichtung,
z. B. der Pfeife 7, 8, 9, 1o. Man bläst bei io Luft in das Labium 9. Dann gerät
die Luftsäule 8 in Schwingungen, und diese Schwingungen werden durch die Gummimembran
7 auf das bei 3 ausströmende Gas übertragen. Beim Anblasen der Pfeife beobachten
wir folgende merkwürdige Erscheinung. Die bei dem obengenannten Versuch bei ii zurückgeschlagene
Flamme erlischt sofort bei ii, und der Bunsenbrenner brennt wieder richtig bei 5.
Daraus folgt, daß Longitudinalschwingungen des an der Gasdüse 3 in das Mischrohr
4 eintretenden Gasstrahles das Zurückschlagen des Brenners bei normalen Gasdrücken
verhindert. Die Erklärung hierfür erzielt folgender Versuch: Nimmt man die Pfeifendüse
aus dem Mischrohr 4 heraus und läßt sie frei brennen, ohne zu pfeifen, so beobachtet
man, daß die Flamme unmittelbar an der Düse brennt. Sobald jedoch die Pfeife angeblasen
wird, erlischt die Flamme unmittelbar an der Düse und brennt erst in einem gewissen
Abstand 13 von der Düse 12, wie Abb. 3 zeigt. Die Schwingungen machen somit
die an die Düse 12 zurückgeschlagene Flamme selbstlöschend.
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Für den praktischen Gebrauch ist es nun wünschenswert, erstens die
besondere Luftzufuhr zur Erregung einer Pfeife zu vermeiden und zweitens den mit
dem Tönen der Pfeife verbundenen Lärm zu umgehen. Ersteres wird erreicht, indem
die Pfeife durch den Gasstrom selbst angeblasen wird. Letzteres wird erreicht, indem
man die Schwingungen so kurz macht, daß sie an der Hörbarkeitsgrenze liegen.
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Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen zeigen, wie dieses
Ziel erreicht wurde. Die Gasdüse des Bunsenbrenners kann auf verschiedene Arten
so ausgestaltet werden, daß sie als Schwingungserreger wirkt. In den Abb. 6, 7,
8, 9, io sind verschiedene Ausführungsformen gezeichnet, bei denen 14 die Erregerdüse
in verschiedenster Gestaltung, 16 die Schwingungskammer, 15 die Strahldüse darstellt.
17 ist die vordere konische Erweiterung der Düse, i$ die äußere konische Verengung
derselben. In Abb. 6 besteht die Schwingungserregerdüse aus einem schräg abgeschnittenen
Rohrstückchen, welches in das hintere Ende der Schwingungskammer eingesetzt ist.
Es kann selbstverständlich mit der Düse auch aus einem Stück bestehen. Dieses Rohrstückchen
hat als Erregerdüse nun ein Loch, durch welches das Gas eintritt und in der Schwingungskammer
16 durch teilweise Umsetzung des Gasdruckes in Geschwindigkeit Schwingungen erregt.
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In den Abb. 7, 8, 9, io sind andere Ausführungsformen skizziert, durch
welche Schwingungen im Innern der Düse hervorgerufen werden. Sie können bestehen
aus pfeifenartigen Abschrägungen, Zungen, Membranen, Saiten, verschieden großen
Schlitzen oder einseitig oder schräg gesetzten Bohrungen oder andersartigen Verengungen.
Damit Schwingungen durch den Gasstrahl erzeugt werden können, muß der Erreger eine
größere Gaseinlaßöffnung haben als die Strahldüse i5. Ebenso sind die Maße der Erregerkammer
16 sowie auch deren Form durch den Zweck, die Schwingungserregung, bestimmt.
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Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, daß die Strahldüse
15 nach außen konisch erweitert ist, am besten in einem Winkel von 3o° bis
50°, damit der in Schwingungen versetzte Gasstrahl sich in geeigneter Art mit Luft
vermischt und die Schwingungen dem der Düse vorgelagerten Mischrohr i9 mitteilen
kann. Auch die konische Zuspitzung 18 der Düse dient dazu, die Luft direkt am Austritt
der Strahldüse zur Hand zu haben. Weiter ist sie vorteilhaft zum Regeln des Gas-Luft-Gemisches
im Brennermischrohr i9, das zweckmäßig durch Heranrücken des Brenners selbst an
-die Düse oder umgekehrt wohl besser durch Aeran-oder Wegrücken (Schrauben) der
Düse an das Brennermischrohr erfolgen kann (Abb. ii). Das Zurückschlagen des Brenners
an die Düse wird durch die selbstlöschende Wirkung der vorstehend beschriebenen
Düse vermieden, und besonders wird diese Wirkung dadurch verstärkt, daß das Mischrohr
i9 des Brenners in der Nähe der Strahldüse eine zylindrische Verengung aufweist,
die sich nach der Brennerseite zu erweitert (Abb. 5). Die Verengung ist ungefähr
2I2- bis 4fach so lang, wie der Durchmesser an der engsten Stelle beträgt. Es wird
durch diese Ausführung, enges Mischrohr nahe der Düse in Verbindung mit der Schwingungsdüse,
erreicht, daß die Flamme nicht nur nicht zurückschlägt, sondern daß eine an der
Strahldüse angezündete Flamme dort erlischt und durch den Brenner hindurch nach
vorn zum Brennerkopf läuft und dort mit richtig entleuchteter Flamme weiterbrennt.
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Die Vorteile vorstehend beschriebener Erfindung können selbstverständlich
auch heute bestehenden Bunsendoppel- und -mehrfachbrennern zugute kommen, dadurch,
da.ß man diese Einrichtung an gewöhnlichen Brennern einbaut. In Abb. 5, 12 bis 14
sind einige derartige Ausführungsformen skizziert.
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In Abb. 5 ist ein einfacher Brenner dargestellt, welcher mit Düse
und Mischrohr, wie
vorstehend beschrieben, ausgerüstet ist. Der
Gasstrahl tritt aus der konischen Mündung 17 in das enge Mischrohr ig ein, welches
sich nach der Seite 2o des Brennerkopfes erweitert und am Brennerkopf 21 entzündet.
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In Abb. 12 ist ein Doppelsparbrenner bekannter Bauart dargestellt.
In das Hahngehäuse 22 ist eine Düse 23 eingeschaltet, die nach ihrer Bauart den
Abb. 6 bis il entspricht. Das vorgeschaltete enge zylindrische Mischrohr entspricht
gleichfalls den früheren Ausführungen. Aus dem Brennerkopf 24 tritt das Bunsengemisch
aus. Das Sparflammenrohr 25 zweigt von dem Hahn 22 ab und sendet das Gas durch die
Schwingungsdüse 26, in Bauart wie oben beschrieben, in das enge zylindrische Mischrohr
27, in Bauart wie oben beschrieben, welches an dem Sparflammenkranz 28 mündet. Es
können natürlich Doppelbrennersysteme verschiedener Bauart verwendet werden, insbesondere
kann das Sparflammenmischrohr, entsprechend bekannten Bauarten, auch horizontal
sein.
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In Abb. 13 und 14 sind Brennerrohre dargestellt in beliebiger Form
und Schaltungen, die mit Schwingungsdüsen 32 und Mischrohren 33, wie dargestellt
und beschrieben, ausgerüstet sind.
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Unter Umständen kann die Erregung der Schwingungen auch von außen
her etwa durch mechanische, elektrische oder sonstige Oszillatoren u. dgl; erzeugt
werden.