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Die vorliegende Erfindung betrifft einen geradlinigen
Stabbrenner, der mit Gas und Gebläseluft arbeitet, mit
einem Luftverteilungsrohr, das fit einer Versorgung für
mit Druck beaufschlagte Luft verbunden ist, einem
Gasverteilungsrohr, das im Luftverteilungsrohr angebracht ist
und mit einem Gaseinlaß versehen ist, der mit einer
Versorgung für mit Druck beaufschlagtes Gas verbunden ist,
und wenigstens einer longitudinalen Reihe von Gasdüsen,
die sich vom Gasverteilungsrohr im wesentlichen radial
durch Luftdüsen erstrecken, welche an
Luftaustrittsmündungen angebracht sind, die ihrerseits in der Wand des
Luftverteilungsrohrs ausgespart sind, wobei jede Gasdüse
an einer Gasaustrittsmündung angebracht ist, die in der
Wand des Gasverteilungsrohrs ausgespart ist.
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Ein solcher geradliniger Gas-Stabbrenner, der in dem
europäischen Patent Nr. 0 190 091 beschrieben ist, weist
hinsichtlich der Sicherheit große Vorteile auf, weil die
Vermischung des Gases mit der Gebläseluft nur am Eingang
der Verbrennungszone erfolgt, außerdem weist er
hinsichtlich der Brauchbarkeit große Vorteile auf, weil er ein
sehr großes Verhältnis der Maximalleistung zur
Minimalleistung aufweist. Deshalb wird er in großem Umfang
verwendet, insbesondere in der Lebensmittelindustrie und in
der Textilindustrie. Dies ist insbesondere der Ball bei
den Textilveredelungsmaschinen, vor allem den zu
trocknenden und zu thermofixierenden Spannrahmen, wo
gleichzeitig die optimale Verteilung der Wärme auf der gesainten
Oberfläche des zu verarbeitenden Produkts und eine
Modulation der Leistung möglicn sind, die bis zu 1:50 reicht
und in so unterschiedlichen Anwendungen wie der Trocknung
von Geweben oder der Thermoflxierung von Färbungen ein
Arbeiten bei sehr präzisen Temperaturen unabhängig vom
Wärmebedarf ermöglicht. Unter diesem Gesichtspunkt wird
damit begonnen, derartige geradlinige Gas-Stabbrenner als
Ersatz für Dampf, Elektrizität oder Thermofluidheizung zu
verwenden, um Trocknungstrommeln, die aus einer drehbaren
etallischen Hülle gebildet sind, auf der sich ein Band
eines zu trocknenden Produkts wie etwa ein Gewebe, ein
Papier usw. bewegt, von innen aufzuheizen. Einerseits
stellt das Gas derzeit eine billige Energie dar, die mit
sehr hohem Wirkungsgrad verwendbar ist, andererseits
erlaubt es die Erzielung von höheren Temperaturen als bei
der Erhitzung irtittels Dampf, was bei bestimmten
thermischen Bearbeitungen notwendig ist. Außerdem werden
genauere und besser verteilte Temperaturen erhalten,
insbesondere gegenüber der Thermofluid- oder Elektroheizung.
Schließlich stellt ein Gasbrenner eine Heizungsanlage
dar, die unabhängig genutzt werden kann, ohne mit anderen
Anlagen und insbesondere mit einem Heizraum in Verbindung
zu stehen. Außerdem ist die Verwendung eines Brenners des
obengenannten Typs gegenüber anderen geradlinigen
Gas-Stabbrennern wie etwa Vormischbrennern kraft seiner
Möglichkeit zur großen Leistungsmodulation, welche eine sehr
genaue Einstellung ermöglicht, besonders vorteilhaft.
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Indessen besteht der Bedarf, die Breite der geheizten
Zone ausreichend fein einstellen zu können.
Beispielsweise haben Versuche in einer Gewebe-Trocknungstrommel
gezeigt, daß die Gleichmäßigkeit der Trocknung eng mit der
aktiven Breite des Gasbrenners in Verbindung steht. Wenn
das Gewebe breiter als diejenige des Brenners ist, werden
seine Webränder unzureichend getrocknet. Wenn der Brenner
eine wirksame Breite besitzt, die größer als die Breite
des Gewebes ist, wird dieses letztere in der Nähe seiner
Webränder übermäßig getrocknet. Die Endzonen der Trommel,
die nicht vom Gewebe bedeckt sind und dennoch vom Brenner
erhitzt werden, können eine übermäßige Temperatur
annehmen,
die bis zu ungefähr 400ºC reicht, was sowohl für die
Trommel als auch für das Gewebe schädlich ist. Wenn
Brenner verwendet werden, bei denen das Gas und die die
Verbrennung bewirkende Luft vorgemischt werden, ist es nicht
allzu schwierig, einen Mechanismus zu verwirklichen, der
die wirksame Länge des Brenners reduziert, indem
Gasaustrittsmündungen progressiv verschlossen werden. Die
Veröffentlichung GB-A-204 756 zeigt einen geradlinigen Gas-
Stabbrenner mit Vormischung, der ein auf halber Länge
gespeistes Verteilungsrohr besitzt, das durch zwei Kolben
verschlossen ist, die auf einer axialen Gewindestange in
zwei entgegengesetzten Richtungen angebracht sind. Dieser
Brennertyp mit Vormischung gehört jedoch einer
Technologie an, die von derjenigen der mit reinem Gas arbeitenden
Brenner grundlegend verschieden ist, außerdem weist
dieser Brennertyp weitere Nachteile auf, die oben erwähnt
worden sind. In einem Brenner dieses Typs, der mit reinem
Gas und mit Gebläseluft arbeitet, könnte eine Lösung
darin bestehen, den Brenner in mehrere geradlinige oder
punktförmige Brenner zu unterteilen, wobei externe
Ventile für die entsprechenden Gasversorgungen vorgesehen
sind. Eine solche Lösung ist jedoch kompliziert,
platzintensiv und teuer, außerdem ermöglicht sie nur eine
verhältnismäßig grobe Einstellung.
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Die vorliegende Erfindung hat daher zum Ziel, einen
geradlinigen Gas-Stabbrenner des im Oberbegriff angegebenen
Typs zu schaffen, der init einer Vorrichtung ausgerüstet
ist, die die Einstellung der wirksamen Breite der Flamme
auf sehr genaue Weise ermöglicht, indem wenigstens die in
der Nähe eines Endes des Bereichs befindlichen Düsen auf
individuelle Weise verschlossen gehalten werden. Hierzu
enthält der Brenner gemäß der Erfindung ein
Gasverteilungsrohr, das innen durch wenigstens ein gleitendes
Verschlußelement verschlossen wird, das so angeordnet
ist, daß es die Gasversorgung eines Teilstücks dieses
Rohrs, das eine oder mehrere Gasdüsen enthält, sperrt,
wobei das Verschlußelement mit einem Steuerstab gekoppelt
ist, der longitudinal im Rohr angeordnet ist, und mit
Steuermitteln, die sich außerhalb dieses Rohrs befinden,
verbunden ist, wobei sämtliche Luftdüsen der Reihe
fortgesetzt mit Luft versorgt werden, wenn die Gasversorgung
einer oder mehrerer Gasdüsen durch das Verschlußelement
gesperrt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steuerstab
um seine Achse drehbar und enthält wenigstens ein mit
Gewinde versehenes Teilstück, das mit einer
entsprechenden Gewindebohrung des Verschlußelements in Eingriff ist,
wobei das Verschlußelement mit Mitteln versehen ist, die
dessen Drehung im Gasverteilungsrohr verhindern. Der
Steuerstab kann drehbar in zwei Elementen angebracht
sein, die die Enden des Gasverteilungsrohrs verschließen,
wobei der Stab durch wenigstens eines dieser Elemente
verläuft, um mit den Steuermitteln verbunden zu werden.
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Gemäß einem wesentlichen Merkmal des Brenners der
Erfindung besitzt das Gasverteilungsrohr einen kreisförmigen
Querschnitt wie das Verschlußelement, wobei der
Steuerstab und die Gewindebohrung dieses Elements längs einer
Achse, die in bezug auf die Achse des Rohrs dezentriert
ist, angeordnet sind, um die Drehung des
Verschlußelements im Rohr zu verhindern.
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Diese Lösung stellt einen nicht zu verleugnenden
technischen Eortschritt dar, insbesondere gegenüber der im
britischen Dokument offenbarten Vorrichtung, weil sie
wegen der Zylinderform der Gleitoberflächen die Erzielung
einer viel besseren Dichtigkeit sowie eine deutlich
vereinfachte Konstruktion in dem Maß ermöglicht, in dem sie
von jeder Form einer Keilnutführung oder einer
äquivalenten Führung befreit, die vom mechanischen Gesichtspunkt
komplexer und vom hydraulischen Gesichtspunkt weniger
dicht ist.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das
Gasverteilungsrohr mit zwei gleitenden Verschlußelementen
und einem seitlichen Gaseinlaß, der sich zwischen diesen
beiden Elementen befindet, ausgerüstet. Vorzugsweise
enthält der Steuerstab zwei Elemente mit
entgegengesetzten Gewinden, die in den beiden Verschlußelementen in
Eingriff sind, derart, daß diese beiden Elemente
gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen gleiten können.
Der Steuerstab kann über eine entnehmbare Kupplung mit
den Steuermitteln verbunden sein.
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Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich mit
Hilfe der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in
denen:
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Fig. 1 eine im Seitenaufriß und teilweise im Schnitt
dargestellte schematische Ansicht einer Ausführungsform
eines Gasbrenners gemäß der Erfindung ist,
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Fig. 2 eine im Querschnitt dargestellte schematische
Ansicht dieses Brenners längs der Linie II-II von Fig. 1
ist,
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Fig. 3 eine Längsschnittansicht längs der Linie III-III
von Fig. 4 des Gasverteilungsrohrs dieses Brenners und
des darin enthaltenen Einstellmechanismus ist,
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Fig. 4 eine Querschnittansicht längs der Linie IV-IV von
Fig. 3 ist und
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Fig. 5 eine Ansicht ist, die mit Fig. 4 analog ist und
eine andere Ausführungsform zeigt, die jedoch nicht durch
den Schutzbereich, wie er durch den Anspruch 1 definiert
ist, abgedeckt ist.
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Wie in den Wiguren gezeigt, enthält der gezeigte
geradlinige Stabbrenner ein äußeres Luftverteilungsrohr 1, ein
Gasverteilungsrohr 2, das im Inneren des Rohrs 1 an einer
Position angebracht ist, die kraft eines Paars von
Gewindestangen 3, die in die Wand des Rohrs 2 geschraubt und
mit Sicherungsmuttern 4 versehen sind, einstellbar ist,
sowie eine Reihe von Gasdüsen 5, die am Rohr 2 senkrecht
zu diesem befestigt sind und sich nach außen jeweils
durch eine Luftdüse 6, die durch eine in einer Mündung 7
des Rohrs 1 befestigte rohrförmige Arbeitsöffnung
gebildet ist, erstrecken. Jede Luftdüse enthält einen
Turbulenzring 8, der die Vermischung des Gases mit der die
Verbrennung bewirkenden Luft am Ausgang der Gasdüse 5
fördert. Dieser Düsentyp ist wohlbekannt und ist in der
EP-A-0 190 091 genauer beschrieben. Im vorliegenden Fall
ist jede Gasdüse 5 mit einer ein Gewinde aufweisenden
Sitzfläche 9 versehen, die in eine Gewindebohrung 10 des
Gasverteilungsrohrs 2 geschraubt ist.
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Die Düsen 5 und 6 sind in einer Reihe angeordnet und
münden sämtlich in eine Verbrennungszone 11, die durch
eine Flammenführung 12 aus feuerfestem Stahl definiert
ist, welche außen am Rohr 1 durch Verschraubung in (nicht
gezeigten) Führungen befestigt ist, die ihrerseits am
Rohr 1 verschraubt sind. Die Flammenführung 12 trägt eine
elektrische Zündung 16 und eine Vorrichtung 17 für die
Flammenkontrolle, welche beispielsweise durch die
Erfassung der ultravioletten Strahlung erfolgt. Die
obenerwähnten Anordnungen sind in dem Gebiet der mit Gas und
Gebläseluft arbeitenden Brenner wohlbekannt.
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In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das
Gasverteilungsrohr 2 ein zylindrisches und geradliniges Rohr,
das eine angenähert, jedoch nicht notwendig im Zentrum
des Rohrs 1 angeordnete Längsachse 20 besitzt. Auf halber
Länge ist das Rohr 2 mit einem seitlichen
Gaseintrittsansatz 21 versehen, der mit einem Versorgungsschlauch 22
verbunden ist, der durch die Wand des Rohrs 1 verläuft
und den Brenner mit Gas versorgt, das wie durch den Pfeil
G angezeigt, von einem nicht gezeigten Einstellventil
kommt. Dieses Ventil ermöglicht die Steuerung der
Gasdurchflußmenge und somit der Leistung des Brenners. Das
Gas kann beispielsweise Erdgas, Flüssiggas oder ein
hergestelltes Gas wie etwa Stadtgas oder Schwachgas sein.
Durch den Innenraum des Rohrs 2 erreicht es die
verschiedenen Düsen 5, die in den Mündungen 10 angebracht sind.
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Ein Ende 24 des Luftverteilungsrohrs 1 ist über eine
Flanschanordnung 26, die mit einer die Luftdurchflußmenge
steuernden Membran 26a versehen ist, mit einer
Luftversorgungsleitung 25 verbunden, wobei die Luft bei
niedrigem Druck eingeblasen wird und wie durch den Pfeil A
angezeigt ankommt und sich dann um das Gasverteilungsrohr
2 bewegt, um die Luftdüsen 6 zu erreichen, die es mit dem
Gas am Eingang der Verbrennungszone 11 mischen. Das
andere Ende 27 des Rohrs 1 ist durch einen Deckel 28
verschlossen, der an einem Flansch 29 des Rohrs befestigt
ist und von einem Steuerstab durchquert wird, der mit
einem Handrad 31 oder mit einer automatischen Steuerung
versehen ist.
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Das Gasverteilungsrohr 2 ist in den Fig. 3 und 4 genauer
dargestellt. Es handelt sich um ein zylindrisches,
geradliniges Rohr aus Stahi, das durch die Gewindestifte 3
unterstützt ist und die Gasdüsen 5 trägt. Zur
Vereinfachung sind nur fünf Gasdüsen 5a bis 5e dargestellt. Jedes
Ende des Rohrs ist durch eine Platte 32, 33 verschlossen,
die mittels einer mit Gewinde versehenen Kappe 34, 35,
die von außen auf das Rohr 2 geschraubt ist, befestigt
ist.
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In der Innenbohrung des Rohrs 2 sind zwei
Verschlußmuttern 36, 37 gleitend angebracht, wobei jede von ihnen
diese Bohrung zwischen dem entsprechenden Ende des Rohrs
und dem Gaseintrittsansatz 21 dicht verschließt. Jede
dieser Muttern kann beispielsweise aus einem
zylindrischen Teil aus Bronze gebildet sein, das von einer mit
Gewinde versehenen, exzentrischen, longitudinalen Bohrung
durchsetzt und um eine Achse 40 zentriert ist, die gegen
die Achse 20 des Rohrs 2 und gegen die äußere Oberfläche
der Mutter um eine Strecke E versetzt ist. In diesem
Beispiel ist diese Versetzung E seitlich, sie kann jedoch
in einer anderen Richtung vorgesehen sein. Ein Drehstab
41, der ebenfalls um die Achse 40 zentriert ist,
erstreckt sich in Längsrichtung im Rohr 2 und ist durch
Stopfbüchsenlager 42, 43, die in den Platten 32 und 33
angebracht sind, unterstützt. Ein Ende 44 des Stabs 41
verläuft durch die Kappe 35 und ist mittels einer
geeigneten Kupplung 45 (Fig. 1), beispielsweise eine
Gabelkupplung mit dem Steuerstab 30 verbunden. Im Rohr 2 ist
der drehbare Stab 41 in zwei symmetrische Elemente 48 und
49 unterteilt, die durch eine Kupplungsmuffe 50 und
elastische Stifte 51 ungefähr in der Mitte der Länge des
Rohrs 2 drehfest verbunden sind. In dieser Zone besitzt
jedes Element 48, 49 ein zylindrisches Teilstück 52, 53,
das durch einen entsprechenden Abstandhalter 54, 55, der
im Rohr 2 durch Schrauben 56 befestigt ist, drehbar
unterstützt ist. Auf seiten der Mitte des Rohrs wird das
Element 48, 49 in Längsrichtung durch einen elastischen
Ring des "Sicherungsring"-Typs 57 gehalten. Auf der
anderen Seite des Abstandhalters besitzt es einen größeren
Durchmesser und ist mit einem Gewinde 58, 59 versehen,
das mit dem Gewinde 38, 39 der entsprechenden Mutter 36,
37 in Eingriff ist. Die Gewinde 39 und 59 besitzen
normale
Richtung, während die Gewinde 38 und 58
entgegengesetzte Richtung aufweisen. Jeder Abstandhalter 54, 55 ist
von mehreren Löchern 60, 61 durchsetzt, die dem Durchgang
des Gases längs des Rohrs 2 dienen.
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Wenn somit das Steuerrad 31 betätigt wird, um den Stab 41
in Richtung des Pfeils F und daher im Gegenuhrzeigersinn
zu drehen, können sich die beiden Muttern 36 und 37
aufgrund der Tatsache, daß der Stab 41 durch seine Lager in
einer exzentrischen Position gehalten wird, nicht drehen
und gleiten im Rohr, wobei sie sich einander symmetrisch
annähern, während sie sich voneinander entfernen, wenn
der Stab 41 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird.
Wenn sich die Muttern 36 und 37 annähern, verschließen
sie die Mündungen 10, in denen die beiden am Ende der
Reihe sich befindenden Düsen 5a und 5e angebracht sind.
Die geradlinige Flamme des Brenners wird jedesmal, wenn
die Muttern 36, 37 die Versorgung eines weiteren Paars
von Düsen 5 sperren, symmetrisch um eine kleine Strecke
verkürzt. Ebenso wird die Flamme verbreitert, wenn das
Rad 31 und der Stab 41 in entgegengesetzter Richtung
gedreht werden. Selbstverständlich kann dafür gesorgt
sein, daß gleichzeitig die Gasversorgungsdurchflußmenge
eingestellt wird. Diese Einstellung kann automatisch mit
Hilfe eines Druckmeßwertaufnehmers in der
Versorgungsleitung 22 erfolgen. In einer anderen Ausführungsform kann
er mit einer motorisierten Steuerung des
Einstellmechanismus der Flammenbreite, die auf den drehbaren Stab 41
einwirkt, geregelt werden. Während dieser Zeit wird
fortgesetzt von sämtlichen Düsen 6 Luft in die
Verbrennungszone 11 geliefert, selbst dann, wenn die Düsen 5 kein Gas
empfangen. In einer Trocknungstrommel wie oben erwähnt
weist dies den Vorteil auf, daß sie zur Kühlung der
Endzonen der Trommel beiträgt.
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Die exzentrische Anordnung des Stabs 41 ist nicht
unabdingbar, wie in Fig. 5 gezeigt ist. In dieser Variante
sind die Muttern 36, 37 durch Muttern 66, 67 versetzt,
die eine auf die Achse 20 des Rohrs 2 zentrierte
Gewindebohrung besitzen. Um eine Drehung zu verhindern, ist jede
Mutter mit einer seitlichen Rille 68 versehen, die auf
einem entsprechenden longitudinalen Keil 69 gleitet, der
im Rohr 2 durch Schrauben 70 befestigt ist und sich über
die gesamte Länge der Bahn der Mutter erstreckt. Diese
Anordnung ermöglicht, von den Abstandhaltern 54, 55 des
vorangehenden Beispiels zu einem aus einem einzigen Teil
bestehenden Stab 41 überzugehen. Die exzentrische
Anordnung hat jedoch den Vorteil, daß sowohl die Dichtigkeit
als auch die Herstellung erleichtert werden. In einer
weiteren Variante ist denkbar, daß jede Mutter 36, 3?
oder 66, 67 aus zwei Elementen besteht, wovon eine die
Dichtigkeit gewährleistet und die andere als eigentliche
Mutter auf dem Gewinde des Stabs 41 dient.
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Es ist außerdem festzustellen, daß die durch die Muttern
36, 37 gebildeten Verschlußelemente durch Steuerelemente
einer anderen Art ersetzt sein könnten, beispielsweise
durch Mittel mit gleitenden Stiften, die von außerhalb
des Brenners durch ein geradlinig wirkendes
Betätigungselement gesteuert werden.