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Tauchflammbrenner mit gleichachsig hintereinandergeschaltetem, zylindrischem
Mischraum kleineren und Verbrennungsraum größeren Querschnitts Die Erfindung bezieht
sich auf einenTauchflanimbrenner tnit gleichachsig hintereinandergeschaltetem, zylindrischem
Mischrohr kleineren und Verbrennungsrohr größeren Durchtnessers mit düsenförmigenü'bergangsstücken
zwischen Misch- und Verbrennungsrohr sowie V erbrennungs- und Flüssigkeitsraum.
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Die Erfindung besteht darin, daß das Mischrohr aus gut wärmeleitendem
Baustoff, gegebenenfalls mit besonderem Kühlmantel, besteht, die feuerfeste Auskleidung
d@erBrennkammer dagegen von dem umgehenden Gehäuse durch einen ringförmigen Wärmeisolierratim
getrennt ist.
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Auf diese Weise ist es unmöglich gemacht, claß die in dem Verbrennungsraum
erzeugte starke Hitze einen Rückschlag in den Mischweg verursacht. Der Querschnitt
des Mischweges kann in verschiedener Weise ausgebil-(let sein, beispielsweise als
Vollkreisquerschnitt Mer als Kreisringquerschnitt.
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In jedem Falle ist der Querschnitt so geritig zu halten und die Wärmeableitung
durch geeignete Wall des Baustoffes, gegebenenfalls durch Anbringen eines besonderen
Kühlmantels, so groß zu wählen, daß ein Flammenrückschlag in das mit großer Geschwindigkeit
auf dem Mischwege strömende Brennstoffgemisch vermieden wird.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeiaetl Abb. i einen Längsschnitt durch einen Brenner gemäß der
Erfindung, Abb. a einen Längsschnitt durch einen anderen Brenner gemäß der Erfindung,
Abb. 3 bis 5 Längsschnitte weiterer Ausführungsbeispiele.
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In Abb. i bezeichnet a ein zylindrisches Gehäuse, das bei b zur Aufnahme
einer hitzebeständigen, rohrartigen, in der Mitte verengten Düse c dient. Ein hitzebeständiges
Rohr ra, das von einer Asbestschicht w umgeben ist, befindet sich in dem Gehäuse
a und liegt mit einem Ende an der Düse c an. Ein Ringstück na mit einem Ansatz
in' bildet die Anlage des anderen Endes des Rohres n, wobei der Ansatz ih in das
Rohrinnere eingeführt ist. Ein als Mischraum dienendes metallisches Rohr fliegt
gegen die Ringstücke in an und besitzt am anderen Ende einen mit Bohrungen versehenen
Flansch g, der über Schraubbolzen c leinweggeführt ist. Die Schraubbolzen e sind
mit einem Flansch d fest verbunden, der an dem hinteren Ende des Gehäuses a sitzt.
Der Durchmesser des Rohres f ist geringer als der Durchmesser des hitzebeständigen
Rohres ,n aus, einem noch anzugebenden Grunde. Der mit Bohrungen versehene Flansch
k einer Brennstoff-und Luftzufuhreinrichtung a' wird ebenfalls durch die Schraubbolzen
e und Muttern L gehalten. Flanschendichtungen sind durch p und o angedeutet.
Die
Luft- und Brennstoffzufuhreinr ichtung i enthält eine mit einer Zuführung versehene
Luftkammer q und eine mittlere Kammer r, in die die Luft durch Öffnungen
t eindringt. Eine Brennstoffdüse u erstreckt sich durch die Kammer r in eine
ihrem vorderen Ende gegenüberliegende k@egelige öffnung und ist bei v mit der Brennstoffzufuhrleitung
verbunden. Aus der Düse u austretendes Gas bzw. Brennstoff kommt zusammen mit der
durch die kegelige Öffnung durchströmenden, aus der Kammer r herrührenden Luft in
das Rohr f. Im Rohre f findet die Mischung des Brennstoffes und der
Luft statt. Dabei ist die Länge des Mischrohres so groß zu wählen, daß eine vollständige
Mischung erreicht wird, während der Ouerschnitt des Mischrohres so gering zu bemessen
ist, daß ein Zurückschlagen der Flamme durch die von der glühenden Wandung der Verbrennungskammer
n ausgehenden Strahlungshitze verhindert wird. Infolge des verhältnismäßig geringen
Durchmessers des :Mischrohres f strömt nämlich das Brennstoffluftgemisch mit hoher
Geschwindigkeit durch das Rohr, sobald der Brennstoff bzw. Luft und Brennstoff unter
genügend hohem Druck zugeführt werden. Diese Geschwindigkeit ist größer als die
Geschwindigkeit der Flammentwicklung, so daß eine Verbrennung innerhalb des als
Mischraum benutzten Rohres f nicht vor sich gehen kann. Durch die Anwendung eines
die Wärme gut leitenden Baustoffes für die Wandung des Mischr=aumes bei einem derartigen
Tauchflammbrenner soll erfindungsgemäß nur erreicht werden, daß die Temperatur des
Mischrohres f nicht über eine gewisse Höhe infolge der durch die Leistungsfähigkeit
bedingten Abkühlung des Rohres f steigt. Das aus dem Ringstuck nt austretende Gemisch
dehnt sich z. B. als Augenblick aus und verliert demgemäß in dem hitzebeständigen,
als Verbrennungsraum dienenden Rohr n, das einen größeren Rohrdurchmesser besitzt,
an Geschwindigkeit. Nach längerem Betrieb der Tauchflamme wird die Wand der Kammer
n so stark erhitzt, daß das in die Kammer tt eintretende und mit erhitzten Rohrflächen
in Berührung kommende Gemisch völlig verbrannt wird und nur Verbrennungsgase aus
der Düse c ausströmen. Die Gestalt derDüse c verursacht, daß die ausströmenden Gase
mit großer Geschwindigkeit unmittelbar in die Flüssigkeit einströmen, in die die
V erbrennungskammer oder ein Teil davon eingetaucht ist. Des weiteren bestellt keine
Gefahr, daß die ausströmenden Gase in die Verbrennungskammer zurückkehren.
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Nach dem in Abb.2 dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt ein als
Wasserkammer ausgebildeter Kühlmantel i das als Mischraum dienende kolir 2 aus wärmeleitendem
Baustoff. Eine Kammer 3, die mit einer zur Aufnahme eines Anzünders bestimmten
Öff-
nung versehen ist, steht mit dem Rohre 2 durch eine Öffnung 5 in Verbindung.
Durch eine Öffnung 6 kann Luft eingeblasen werden, wodurch die Reinigung des Brenners
bei Beginn des Betriebes bewirkt wird. Die Zufuhreinrichtung 7 besitzt eine Luftkammer
8 und eine Kammer 9 zur Aufnahme des Brennstoffes. Beide Kammern sind durch eine
Trennwand ro voneinander getrennt. Eine Düse i i verläuft im Innern dieser beiden
Kammern. Das hintere Ende der Düse ist durch ein Glasfenster i2 abgeschlossen, das
durch eine Klappe 13 gesichert ist. Ein zwischen der Zufuhreinrichtung 7 und dem
Mischrohr eingeschalteter Ring ragt etwas in das Innere, wie aus den Abbildungen
zu ersehen ist, hinein, zwecks Regelung des voll der Kammer 8 herkommenden Luftstromes.
Gas oder Brennstoff strömt aus der Kammer 9 zu der Düse ii durch die Öffnungen i5.
Zweckmäßig sind auswechselbare Ringei i und ebenfalls auswechselbare Ringe 14 verschiedener
Durchmessergrößen für das Gehäuse 7 vorgesehen, das durch Schrauben 16 mit dem Übrigen
entfernt verbun:len ist. Durch Wahl verschiedener Düsen z i oder Ringe 14 kann die
Luft- und Brennstoffzufuhr verschiedenen Bedingungen angepaßt werden. Bevor der
Luft- und Brennstoffstrom in das als Mischraum dionende Rolir 2 eintritt, rnuß er
durch einen Flarllmwächter 17 hindurchtreten, der eine Art Sieb voll kleinen Rohren
darstellt. Das hintere Ende des aus hitzebeständigem Baustoff bestehenden Verbrennungsrohres
2o ist durch ein sich erweiterndes Ringstück 2 1 zentriert. Das Ringstück 2i liegt
hierzu mit dem hinteren Ende gegen das vordere Ende des Mischrohres 2 an. Die Zentrierung
erfolgt mit Hilfe einer Dichtungsleiste 23. Das vordere Ende des Rohres 20 iist
in einer Düse 24. geführt, wobei an der Zusammenstoßstelle eine Dichtungsleiste
25 vorgesehen ist. Die Düse 24 stellt über eine Packung 26 mit dein Flailsch des
zylindrischen Gehäuses 28 in Verbindung. Das hintere Ende des Gehäuses 28 ist erweitert.
Um den Kühlmantel i lierrringelegte Dichtungsringe 29 stellen eine dichte Gleitverbindung
in dieser Erweiterung her. Durch die Zentrierung des Verbrennungsrohres 2o bleibt
ein freier Luftraum 3o als Isolation zwischen dem Rohr 2o und dem Gehäuse 28. Aus
demselben Grunde ist ebenfalls ein geringer Zwischenraum zwischen dem Kühlmantel
i und dem Gehäuse 28 vorhanden. Der Brenner wird mit Hilfe des Flansches 31 und
der in dem Flansch vorgesehenen Bohrungen 36 eingebaut. Das mantelartig umschlossene
Mischrohre
hat an seinem hinteren Ende eine Anzahl von Augen 32, die ;furch den Schraubbolzen
33 tin;1 Muttern 35 mit dem Flansch 31 in Zusammenhang stehen.
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Bevor der För-lerdruck für das Brennstoffluftgemisch vollständig erreicht
ist, wird das Gemisch durch Einführung eines Anzünders in (las Loch 4 der Zündkammer
3 angezündet. Der Druck wird darauf vermehrt, so daß die Geschwindigkeit wächst,
und zwar wird die Drucksteigerung so weit getrieben, bis die Geschwindigkeit des
Gemisches - die Geschwindigkeit der Flammentwicklung übersteigt. Somit wird die
Flamme durch das Mischrohr in die Verbrennungskammer 2o getrieben, wo die Verbrennung
stattfindet und die Hitze sich sammelt. Infolge der in dem Rohr 2 herrschenden Geschwindigkeit
und der beständigen Abkühlung des Rohres 2 ist es der Flamme so lange unmöglich
gemacht zurückzuschlagen, als die Betriebsbedingun-@en bestehen bleiben.
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Nach Abb. 3 umgibt der Kühlmantel 41 des Mischrohres .I2 die hitzebeständige
Wandung 43 der Verbrennungskammer, um eine Übermäßige Erwärmung bei Verwenriung
des Brenners für sehr starke Erhitzting°n zu vermeinen. Das Brennergehäuse .45 ist
mit einem säurebeständigen Mantel 44 versehen. Diese Maßnahme ist dann zu ergreifen,
wenn der Brenner in eine zersetzende Flüssigkeit eingetaucht wird. Die übrigen Teile
sind ähnlich dem in Abb. 2 dargestellten ausgebildet.
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Nach der Ausführungsform der Abb. d. besteht (las äußere Gehäuse 71
aus hitzebeständigem Baustoff und ist aus demselben Stück hergestellt wie die Verbrennungskammer
72. Ein Zwischenraum 73 trennt die Wandung der Verbrennungskammer von der äußeren
Gehäusewandung. Bei 7.I ist eine düsenartige Einschnürung vorgesehen. Das innere
Ende der Kammer 72 verengt sich bei 75 entsPrechend dem Durchmesser 76 der Mischkaminer.
Ein Flanschenansatz 77 ist durch Schrauben mit einer Ringhülse 79 verbunden, die
mit einem nach innen ragenden Flansch 8o zwecks Anpressung eines elastischen Pakkungsringes
8r gegen einen Endflansch 82 des Gehäuses 71 versehen ist. Raum 73 besteht entweder
als Luftraum, oder ei- enthält körni-5en oder anderen Isolationsstoff. Das --Tischrohr
7(> ist von einem Kühlraum 83 umgeben. Eine mit einem nach innen ragenden Flansch
85 versehene Büchse 84 ist mit dem Flansch 77 fest verbunden und in dem Gehäuse
untergebracht und umgibt das mit einem Kühlinantel versehene Mischrohr. ZwischenMischrohr
und dieser Büchse besteht eine Gleitdichtung 86. Eine Packung 87 stellt zwischen
dem Flansch ;? und dem Flansch 82 des Gehäuses eine Dichtverbindung her. Eine Pakkung
88 ist schließlich zwischen der Verbrennungskammer und der Mischkammer vorgesehen.
Gehäuse 71 und Verbrennungskammer 72 können auch getrennt -voneinander ausgeführt
werden, wobei die Zusammenstoßstelle zweckmäßig nach der Linie 89 verläuft. Die
Luft- und Brennstoffzufuhreinrichtung ist mit dem Gehäuse für das Mischrohr und
die Brennkammer in derselben Weise verbunden, wie es bereits im Zusammenhange mit
der Abb. 2 beschrieben worden ist.
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Die Vorrichtung nach Abb. 5 ist der Vorrichtung nach Abb. d. sehr
ähnlich. Der Unterschied besteht darin, daß die Verbrennungskammer einen am anderen
Ende 93 düsenartig ausgebildeten Teil 9r :besitzt und einen mit einer verengten
Stelle 9.1 versehenen Teil 92 aufweist. Gehäuse 95 ist aus hitzebeständigem Baustoff
hergestellt. Um das Mischrohr 96 ist ein äußerer Mantel 97 und ein dazwischenliegender
Mantel 98 angeordnet. Die dem dadurch gebildeten äußeren Raum durch den Ansatz roo
zugeführte Kühlluft strömt bei 99 in den Innenraum und entweicht bei tot. Die so
erhitzte Luft ist vorteilhaft für Verbrennungszwecke zu verwenden.