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Verfahren und Vorrichtung zum Sengen von Textilwaren mit gas- oder
dampfförmigem Brennstoff Gegenstand der Erfindung ist eine weitere Ausbildung des
Verfahrens und der Vorrichtung zum Sengen von Textilwaren nach Paten 4.66 2r6, wobei
das stark mit Luft angereicherte Brenngemisch mit hoher Geschwindigkeit aus dem
Brennermund austritt und unter Berührung mit glühenden Stauflächen brennend erhalten
wird. Die vorliegende Erfindung bezweckt, dieses Verfahren und die zugehörige Vorrichtung
auch für die Beheizung mit Schweröl brauchbar zu machen, und für solche Öle, welche
einen mehr oder weniger großen Teergehalt besitzen.
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Es ist zwar schon früher versucht worden, Hochleistungs-Sengbrenner
mit verdampften Ölen zu speisen. Beim Dauerbetrieb dieser Vorrichtungen hat sich
jedoch herausgestellt, daß stets nur solche ölförmigen Brennstoffe verwendet werden
konnten, die Teer oder teerhaltige Bestandteile nicht enthalten. Es konnten infolgedessen
bisher zum Betriebe dieser Brenner zur Verbrennung in Form blauer Stichflammen nur
verwendet werden: Benzine, Benzole, Alkohol, Petroleum und jene Arten Gasöle, die
vollkommen teerfrei sind. Wenn auch nur ein ganz geringer Prozentsatz (i bis 2 °/o)
Teer oder teerartige Bestandteile in diesen Ölen enthalten waren, entstanden in
kurzer Zeit große Mengen verkrustender Rückstände, die eine Verstopfung der Rohrleitung
und des Brenners bewirken.
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Auf diese bekannten Sengvorrichtungen würde das Öl in Rohren zur Verdampfung
gebracht, welche in unmittelbarer Nähe der Sengflamme liegen und durch letztere
erhitzt werden. Um die Entstehung der unerwünschten Rückstände bei der Verdampfung
zu vermeiden, hat man die Verdampferrohre bis auf Rotglut erhitzt in dem Bestreben,
die Verdampfung möglichst weit zu treiben und darüber hinaus auch noch eine wenigstens
teilweise Zerlegung der Öldämpfe an den glühenden Wandungen in reine Gase zu bewirken.
Aber auch hierbei tritt schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit eine starke Verkrustung
der Brenneröffnung durch Koks und die Ansammlung von anderen Rückständen in der
Brennerleitung auf, namentlich wenn es sich um die Verwendung teerhaltiger Öle handelt.
Auch hierbei ist deshalb ein Dauerbetrieb nicht möglich.
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Gemäß vorliegender Erfindung sollen die obenerwähnten Mängel beseitigt
werden, und es soll ein wirtschaftlicher, ungestörter Sengbetrieb auf die Dauer
auch mit schwerflüchtigen und teerhaltigen Ölen mit der erwünschten
blauen
Flammenbildung dadurch ermöglicht werden, daß die Verdampfung des Öles und dessen
Zuführung zum Brennermund in besonderer Weise erfolgt. Dieses neue Verfahren besteht
erfindungsgemäß im wesentlichen darin, daß der zu verdampfende Brennstoff zweckmäßig
nicht wesentlich über die zur Verdampfung erforderliche Temperatur' von 35o bis
4.5o° C erhitzt und dann auf dem Wege zur Brennermündung unter Zumischung der Verbrennungsluft
wieder erheblich abgekühlt wird. Die Abkühlung der Öldämpfe kann dabei in einfachster
Weise durch die Zumischung der nur wenig oder gar nicht vorgewärmten Verbrennungsluft
erfolgen, deren Menge das Vielfache des Brennstoffdampfes beträgt. Die Abkühlung
des Brenngemisches kann dabei zweckmäßig bis auf 5o° C oder eine noch niedrigere
Temperatur erfolgen. Infolge der verhältnismäßig großen Luftmenge schwebt dabei
das verdampfte Öl in Nebelform in der zugemischten Luft und tritt mit dieser
aus der Brennermündung aus. Um dabei eine erneute Erhitzung des Brenngemisches durch
das vom Feuer bestrahlte Brennerrohr zu verhüten, empfiehlt es sich, dieses Brennerrohr
mit Wasser oder einem anderen geeigneten Mittel wirksam zu kühlen.
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Während man also bei den vorbeirannten Verfahren zur Verbrennung von
Schwerölen von dem Grundsatz ausging, den Brennstoff vor Zuführung zum Brenner nicht
nur zu verdampfen, sondern auch zu vergasen, d. h. in reine Gase zu zerlegen, wird
gemäß vorliegender Erfindung auf dem Wege zur Brennermündung lediglich unter Wärmezuführung
eine Verdampfung vorgenommen, und auf dem weiteren Wege zum Brennermund tritt dann
an Stelle der bisherigen Vergasung eine Wiederabkühlung des Brennerstoffdampfes.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen, bei der Verbrennung von Schwerölen
das heiße Gas nach seiner Erzeugung abzuführen uni] dabei etwaige Teerbestandteile
zu kondensieren.
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Gemäß vorliegender Erfindung wird aber die Abkühlung nicht nach der
Vergasung, sondern schon nach der Verdampfung vorgenommen, und zwar gewissermaßen
zwischen dem Verdampfungs- und Vergasungsvorgang. Denn eine Vergasung soll beim
Verfahren nach vorliegender Erfindung ebenfalls stattfinden, aber erst nach dem
Verlassen der Brenneröffnungen, indem alsdann die schon vorher mit Luft gemischten
Brennstoffdämpfe an den glühenden Wänden in reine Gase zerlegt werden. Infolge dieser
Abkühlung des Brennstoffdampfes, welche zweckmäßig zum Teil durch die Beimischung
der primären Verbrennungsluft bewirkt wird, erhält man, wie die Versuche bestätigt
haben, ein Brenngemisch von ganz eigenartiger Form, nämlich in Form eines Nebels
oder .Schwadens, d. h. der Brennstoffdampf schwebt in der beigemischten Verbrennungsluft
ähnlich wie bei Nebel der Wasserdampf in der atmosphärischen Luft.
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Während die bisherigen Schwerölbrenner mit weißen, verhältnismäßig
langen Flammen arbeiten, gibt die obige neue Maßnahme die vorteilhafte Möglichkeit,
Schweröle auch im Dauerbetrieb mit reinen blauen, also kurzen rußfreien Flammen
zur Verbrennung zu bringen und dadurch eine gute Wärmeausnutzung zu erzielen, wie
sie insbesondere für den Sengmaschinenbetrieb, wo es auf die Konzentration der Wärme
im wesentlichen ankommt, von besonderem Vorteil ist.
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Das Verfahren der obenerwähnten wirksamen Kühlung des Brenners und
der sehr starken Kühlhaltung des Brenngemisches hat auch ferner die Wirkung, daß
bei der Verbrennung schwerflüchtiger, teerhaltigerBrennstoffe Verstopfungen der
Brenneröffnungen, auch bei langanhaltendem Dauerbetrieb, nicht mehr eintreten. Die
Abkühlung wird so weit getrieben, daß die Temperatur des verdampften Öles im Gemisch
mit atmosphärischer Luft weniger als 50° C beträgt. Dieser hohe Grad der Kühlung
des Brenngemisches und dauernden Aufrechterhaltung dieser niedrigen Temperatur ist
selbstverständlich nur möglich bei einer sehr wirksamen Wärmeableitung, die durch
Wasser herbeigeführt wird, denn wenige Zentimeter vom Brenner entfernt herrschen
schon Temperaturen von etwa t 500° C.
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Diese starke Kühlung des Brennerrohres und des Brenngemisches hat
noch eine vorteilhafte Wirkung.
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Um eine über ihre ganze Länge gleichmäßig brennende Flamme zu erzielen,
war es nämlich bisher notwendig, die Sengbrenner für Gewebe mit einem sogenannten
Brennerschlitz auszurüsten, welcher in einer Breite von einigen zehntel Millimetern
eine ununterbrochene Längsöffnung bildet entsprechend der Länge des Sengbrenners.
Nur auf diese Weise konnte die Bildung einer zusammenhängenden Flamme erreicht werden,
gleichviel ob dieselbe reit geringem oder -.nit größerem Ausströmungsdruck des Brenngemisches
betrieben wurde. Als Baustoff zur Herstellung dieser Brenner konnte in der Regel
nur Grauguß oder Stahlguß verwendet werden, die Brenner mußten aus mehreren Teilen
zusammengesetzt werden, oder es mußte bei einteiliger Ausführung nach Einarbeitung
des Brennerschlitzes die Schlitzbreite des Brenners durch Druck- und Spannschrauben
auf ihre richtige Größe eingestellt werden. Diese Brenner hat man auch für die Verwendung
in Hochleistungssengmaschinen beibehalten.
Dabei stellt sich jedoch
heraus, daß der hierzu allgemein verwendete Baustoff den hohen Wärmebelastungen
(die wenige Zentimeter über dem Brenner liegenden Sengplatten werden auf i aoo°
C geheizt) nicht standhält. Durch die auf die Brenner zurückstrahlende Wärme wurden
in dem Baustoff Spannungen und Dehnungen ausgelöst, durch welche sich die Breite
des Brennerschlitzes während des Betriebes ungleichmäßig verändert. Derselbe Zustand
tritt ein, wenn =diese Brenner z. B. aus Siederohren hergestellt wurden und mit
Schlitzen ausgerüstet waren.
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Durch die vorliegende Erfindung ist die Möglichkeit gegeben, den Brenner
aus einem einfachen Siederohr herzustellen. Infolge des eigenartigen Verbrennungsverfahrens
nach vorgenanntem Patent ist hierbei für den Brenner kein durchgehender Schlitz
mehr erforderlich. Vielmehr sind in dieses Siederohr als Ausströmungsöffnungen für
das Brenngemisch in regelmäßigen Abständen einfache Löcher gebohrt. Der Abstand
der Öffnungen beträgt vorteilhaft etwa io bis 2o mm. Um nun bei dieser Brennerausführung
die zum Betrieb v on- Sengmaschinen erforderliche ununterbrochene Flamme über die
ganze Länge des 5engbrenners zu erhalten, wie dies z. B. bei jedem Schlitzbrenner
ohne weiteres der Fall ist, wird das Verfahren nach dem Hauptpatent zur Anwendung
gebracht, das Brenngemisch mit starkem Luftgehalt unter einem größeren Druck bzw.
mit großer Geschwindigkeit ausströmen zu lassen und die Flamme erst in gewissem
Abstand vom Brenner durch Berührung mit glühenden Flächen fortlaufend explosionsartig
brennend zu erhalten. Durch die Verbindung dieser beiden Umstände -- hohe Ausströmungsgeschwindigkeit
aus in regelmäßigen Abständen sich wiederholenden Bohrungen und -explosionsartige
Aufrechterhaltung des Verbrennungsvorganges an glühenden Wandungen - wird über die
ganze Länge eines solchen Brenners eine geschlossene Flamme erzeugt, die denselben
Charakter hat wie jene Stichflamme, die aus einem Brenner mit schlitzförmiger Ausströmungsöffnung
brennt. Wie bei allen anderen Sengbrennern, tritt selbstverständlich auch bei diesem
Brenner eine sehr starke Eigenerwärmung auf. Um die schädlichen Einflüsse dieser
Erwärmung aufzuheben, wird daher der Brenner mit Kühlkammern ausgerüstet, durch
welche Wasser oder sonstige kräftige Kühlmittel geleitet werden. Die Kühlkammern
können bei der erwähnten Verwendung eines einfachen rohrförmigen Brenners in besonders
einfacher Weise durch beiderseits an das Rohr angeschweißte und letzteres teilweise
umgreifende Winkeleisen gebildet werden. Durch die wirksame Kühlung des Brennerrohres_wird
noch der weitere Vorteil erreicht, daß das Brenngemisch auch im Dauerbetrieb eine
gleichmäßig bleibende, sehr niedrige Temperatur beibehält, so daß aus allen Ausströmungsöffnungen
dasselbe Brennstoffgewicht bzw. die gleiche Brennstoffmenge ausströmt. Da bei gleichbleibendem
Druck und einer Temperatur von nur 273' C ein Gemisch brennbarer Gase schon
eine etwa iooprozentige Volumensteigerung erfährt, ist dieser Umstand sehr wichtig,
denn im Dauerbetrieb dieser Sengbrenner kommt es in hohem Maße darauf an, daß in
den während einer bestimmten Zeiteinheit ausströmenden Gasmengen ununterbrochen
ein gleichbleibender Heizwert erhalten wird, da sonst bei zunehmender Erwärmung
des Brenners eine allmähliche Herabminderung des Heizeffektes eintritt.
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Es ist zwar bekannt, einen gußeisernen Brennerkörper bei Sengmaschinen
in geringem Maße zu kühlen. Als Kühlmittel wurde jedoch nur das durchströmende Brenngemisch
und die Sekundärluft verwendet, mit dem Zweck, diese beiden Bestandteile gleichzeitig
erheblich vor der Verbrennung zu erhitzen. Bei zunehmenden Temperaturen in den Brennern
der Hochleistungssengmaschinen hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Methode
der Kühlung -des Brenners keinesweigs ausreichend ist und gleichzeitig die erhebliche
Gefahr in sich birgt, durch die im Laufe des Dauerbetriebs zunehmende Erhitzung
des Brenners und des Brenngemisches Selbstzündungen innerhalb der Brennerkanäle
herbeizuführen. -Die besondere Art der Verbrennung nach dem Hauptpatent und der
vorliegenden Erfindung macht auch besondere Maßnahmen zur Führung der Sekundärluft
empfehlenswert. Bei allen bisher bekannten Sengbrennern wurde die Zuführung der
Sekundärluft durch direktes Zublasen derselben oder Ansaugen zur Heizflamme herbeigeführt.
Dadurch wird jedoch in allen Fällen eine zu starke Durchwirbelung der erzeugten
Flamme herbeigeführt und derselben damit eine größere Ausbreitung gegeben, als es
zweckmäßig erscheint. Nach der Erfindung soll zum -Betrieb der Sengmaschinen die
Verbrennung auf dem kleinsten Raum unter Erzielung der höchsten Temperatur explosionsartig
aufrechterhalten werden. Um diesen Zustand restlos zu erreichen, ist es erforderlich,
die Sekundärluft in einer bestimmten Weise an die brennende Flamme heranzuführen,
dergestalt, daß von beiden Seiten der Flamme ein gleichmäßiger Luftstrom sanft und
mit geringem Druck herangeführt wird, jedoch derart, daß die Ausströmungsöffnungen
aus
dem Zuführungsrohr nicht gegen die Flamme gerichtet, sondern
mehr oder weniger von dieser abgewendet sind.
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Auf der Zeichnung ist die Bauart des neuen Brenners und damit die
Vorrichtung zur Ausübung des oben beschriebenen Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel
schematisch dargestellt, und zwar zeigt: Abb. i den ganzen Brennerkörper im Querschnitt,
Abb.2 eine Draufsicht bei abgenommenen Deckplatten, Abb. 3 das eigentliche Brennerrohr
und die beiden Rohre für Zuführung der Sekundärluft.
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Es ist i das eigentliche Brennerrohr, aus dessen Öffnungen 4 das Brenngemisch
ausströmt. Rechts und links sind die Winkeleisen 2 und 211 an das Rohr i angeschweißt.
Dadurch werden seitlich des Brennerrohres i die Kühlkammern 3 und 311 gebildet,
durch die Wasser, Dampf oder ein anderes geeignetes Kühlmittel geleitet wird, um
die Wandungen des Brennerrohres wirksam kühl zu halten. Durch die Öffnungen 4, die
in regelmäßigen Abständen angebracht sind, strömt das Brenngemisch in den Verbrennungsraum
5 - des Brenners. Letzterer ist von einem Gehäuse 18 umgeben, das auf der Oberseite
durch zwei seitliche Platten 6 aus feuerfestem Werkstoff und einer gelochten Platte
7 abgedeckt ist, über welche das zu sengende Gewebe entlanggeführt wird.
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io und zoll sind die an sich bekannten Vergaser- oder Verdampfungsleitungen
für den flüssigen Brennstoff, die durch die Abwärme der Sengflamme so weit beheizt
werden, daß eine Verdampfung des teerhaltigen flüssigen Brennstoffes stattfindet.
In der Richtung des Pfeiles i i wird der flüssige Brennstoff der Vergaserleitung
io und 1o11 zugeführt, dergestalt, daß die Strömung des flüssigen Brennstoffes und
die Strömung des sich entwickelnden Brennstoffdampfes in der Richtung des Pfeiles
12 bis nach Pfeil 13 stattfindet, woselbst der verdampfte Brennstoff in das Brennerrohr
i in der Richtung des Pfeiles 14 eingeführt wird. Hier strömt der verdampfte Brennstoff
mit der Primärverbrennungsluft zusammen, die in der Richtung des Pfeiles 15 in das
Brennerrohr eingeführt wird, und dann durchströmt das Brenngemisch das Brennerrohr
i in seiner ganzen Länge, um aus den Brennstofföffnungen 4 auszuströmen. Während
das Brenngemisch also in der Richtung der Pfeile 15 und 14 strömt, wird das Kühlmittel
in der Richtung der Pfeile 16, z611 zugeführt und verläßt den Brenner i durch die
Rohre in der Pfeilrichtung 17 und 17a: Es wird dadurch erreicht, daß das noch vollkommen
kalte Xfhlmittel an derjenigen Stelle in den Brenner eintritt, wo die letzten Brennstoffmengen
austreten, denn naturgemäß erfährt die Wärmeaufnahme des Brenngemisches eine Steigerung
mit der Länge ihrer Strömung durch das Brennerrohr i. Brennstoffgemisch und Kühlmittel
bewegen sich also durch den Brenner nach dem Gegenstromprinzip: Im Brennergehäuse
18 sind noch die Sekundärluftleitungen i9 und 1911 angeordnet. Aus denselben entströmt
die Sekundärluft in der Richtung der Pfeile 2o und 2o11, dergestalt, daß die Preßluftstrahlen
von der eigentlichen Heizflamme abgekehrt sind, sich an den Wandungen des Brennermantels
18 brechen und in einem stänften Luftstrom in der Richtung der Pfeile 22 und 22a
der eigentlichen Heizflamme zugeführt werden. Es ist wichtig, daß die Zuströmung
der Sekundärluft nicht unmittelbar in der Richtung der brennenden Flamme erfolgt,
und zulässig, die Strömungsrichtung der Preßluft im Winkel von 27o°, soweit derselbe
waagerecht und senkrecht von der Flamme abgekehrt ist, vorzunehmen, wie dies aus
Abb. 3 deutlicher ersichtlich ist. In Abb. 3 ist i das Brennerrohr, 21 die Heizflamme,
und i9 sind die beiden Zuführungsröhre für die Sekundärluft. Bei jedem Rohr stellt
das weiße Feld a den Winkel dar, in welchem die Zuführung der Sekundärluft nicht
erfolgen soll; b, der schwarz ausgefüllte Teil des Rohres i9, stellt denjenigen
Winkel dar, in welchem die Strömungsrichtung der Sekundärluft aus den Austrittsöffnungen
26 und 26a der Abb. i liegen darf.
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Bei Inbetriebsetzung des Brenners läßt man in bekannter Weise zunächst
Leuchtgas oder die Dämpfe bzw. Gase eines leichtflüchtigen Öles aus dem Brennerrohr
mit verringerter Ausströrnungsgeschwindigekit und nur geringer Luftbeimischung ausströmen
und bringt dieses Gemisch zur Entzündung. Es entsteht dabei eine verhältnismäßig
lange Flamme, durch welche in kurzer Zeit die feuerfesten Platten 6 und die Sengplatte
7 bis auf Hellrotglut erhitzt werden. Sobald dieses geschehen ist, läßt man durch
die Rohre i9, i911 Sekundärluft zuströmen und steigert auch zugleich allmählich
den Primärluftanteil des Brenngemisches sowie dessen Ausströmungsgeschwindigkeit_
Dadurch wird dann unmittelbar unter der Sengplatte 7 jenes Brenngemisch gebildet,
welches zur vollständigen Verbrennung zu Kohlensäure und Wasserdampf unter Hervorbringung
der höchsten Flammentemperatur erforderlich ist. Nachdem auf diese Weise eine starke
Anheizung des ganzen Brenners vorgenommen ist, kann man dann zum Betrieb mit schwerflüchtigem
bzw. teerhaltigem Öl übergehen. Das wegen der starken primären Luftzumischung explosionsfähige
Gemisch
kommt dabei infolge der künstlich niedrig gehaltenen Ausströmungstemperatur und
eines absichtlich herbeigeführten hohen Ausströmungsdruckes sowie der damit verknüpften
großen Austrittsgeschwindigkeit erst in einiger Entfernung vom Düsenkopf des Brenners
zur Verbrennung, und zwar durch Aufprall an den glühenden Flächen 6, 7, durch welche
das Gemisch fortlaufend explosionsartig entzündet und dadurch die Verbrennung aufrechterhalten
wird. Die Bildung einer reinen blauen Stichflamme mit Entwicklung der höchsten Flammentemperatur
wird dadurch herbeigeführt, daß dieses Brennstoffdampfluftgemisch bei Berührung
mit dem erwähnten glühenden Körper wahrscheinlich in reine Gase zerfällt (wie beim
Olgasprozeß), so daß also diese augenblicklich durch Zerfall erzeugten Gase infolge
der beigemischten großen Luftmengen fortlaufend explosionsartig entzündet werden
und in blauen Stichflammen verbrennen.
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Das Brennerrohr i und die Sekundärluftröhre ig und iga werden im Brennerkörper
18 zweckmäßig durch V-förmige Ansätze 24 in entsprechenden Aussparungen der Querwände
25 gehalten. die ihrerseits in regelmäßigen Abständen im Brennermantel 18 befestigt
sind. Diese Ansätze 24 an den Brennerrohren i, ig und iga sind jeweilig etwas länger
als die Wandstärke der Seitenwände 25. Ein geringes Verschieben des Brennerrohres
i und der Sekundärluftrohre ig und iga in der Längsrichtung genügt daher, um alle
drei Rohre vollkommen frei zu machen und aus (lern Brenner herauszuheben. Durch
Anwendung dieser T-förmigen Führungen wird ein Verziehen und Krummwerden des Brennerrohres
i und der Sekundärluftrohre ig und iga wirksam verhindert und ein bequemer und einfacher
Ein- und Ausbi.u der Brennerrohre ermöglicht. Zugleich hat diese Anordnung aber
noch den besonderen Vorteil, daß die Auflagerung der Rohre ausschließlich auf deren
Unterseite erfolgt und deshalb der Zug (ler Flammengase dadurch nicht gestört wird,
so daß die Erhitzung der Sengplatte 7 auf der ganzen Länge gleichmäßig erfolgt.
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Die Anordnung der Verdampferrohre io, ioa im Zuge der Sekundärluft
gibt gleichzeitig die vorteilhafte Möglichkeit, je nach Einstellung der Menge und
Richtung der- Sekundärluft die Temperatur der Verdampferröhre zu zu beeinflussen
und auf diese Weise dafür zu sorgen, daß die Verdampfung des Brennstoffes bei der
richtigen Temperatur stattfindet.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
sondern es sind auch andere Ausführungen möglich. So könnten z. B. die Kühlkammern
3, 3" sich auch bis unmittelbar an die Brenneröffnung 4 erstrecken und einen
anderen Querschnitt als im dargestellten Beispiel besitzen bzw. das Brennerrohr
mehr oder -weniger vollständig umgeben.