DE69515810T2

DE69515810T2 - Regenerativer Brenner und Industrieofen

Info

Publication number: DE69515810T2
Application number: DE69515810T
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Mitani; Tomohiko Nishiyama; Ryoichi Tanaka
Original assignee: Nippon Furnace Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nippon Furnace Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2015-10-06
Also published as: CA2160433C; EP0715123A2; AU686067B2; EP0715123A3; EP0931983A2; DE69515810D1; DE69525780T2; CN1480683A; AU678729B2; AU3313295A; CN1129781A; TW278124B; CN1226551C; CA2160433A1; DE69525780D1; CN1127638C; KR0171959B1; AU1787097A; EP0715123B1; EP0931983B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Industrieofen und dessen Brenner, um eine regenerative Verbrennung durchzuführen. Bei einer regenerativen Verbrennung wird Wärme von einem Abgas in einem Wärmespeicherelement dadurch gespeichert, daß bewirkt wird, daß das Abgas durch das Wärmespeicherelement strömt. Eine Gasströmung durch das Wärmespeicherelement wird anschließend zwischen einer Zuführluftströmung und einer Abgasströmung abwechselnd hin- und hergeschaltet, wodurch Zuführluft, die durch das Wärmespeicherelement strömt, in welchem die Wärme von dem Abgas gespeichert ist, durch das Wärmespeicherelememt erwärmt wird.
Die japanische Patentanmeldung Nr. HEI 5-246423 offenbart ein Paar von Brennern zum Durchführen einer regenerativen Verbrennung, die abwechselnd in Betrieb genommen werden. In einem Hauptkörper jedes Brenners ist ein Wärmespeicherelement angebracht und außerhalb des Hauptkörpers jedes Brenners ist ein Schaltventil angeordnet, das mit dem Hauptkörper jedes Brenners in Verbindung steht.
Als ein Ergebnis hieraus ist bei dem Brenner das Problem vorhanden, daß eine Leitung vorgesehen sein muß, um das Schaltventil und den Hauptkörper des Brenners zu verbinden. Dadurch wird die Verbrennungsvorrichtung groß. Daher erfolt bei jeder Schaltzeit eine lange Reinigungszeit bzw. Spülzeit, weil das Volumen in der zu reinigenden Leitung groß ist.
Um sich diesen Problemen zu widmen, schlug einer der Anmelder der vorliegenden Anmeldung einen Brenner zum Durchführen einer regenerativen Verbrennung vor, worin ein Schaltmechanismus innerhalb eines Hauptkörpers des Brenners angeordnet ist. In dem Brenner ist ein Wärmespeicherelement durch sich in einer axialen Richtung des Brenners erstreckenden Trennplatten in eine Vielzahl von Umfangsabschnitten geteilt. Eine drehbare Scheibe berührt Endflächen der Trennplatten verschiebbar, so daß eine Zuführluftströmung und eine Abgasströmung durch die Abschnitte des Wärmespeicherelementes gemäß einer Drehung der drehbaren Scheibe geschaltet werden.
Darüber hinaus sind bei dem Brenner der japanischen Patentanmeldung Nr. HEI 5-256423 eine Brennstoffauslaßfläche und eine Luftzuführ- und Gasabführfläche, in welcher eine Vielzahl von Gasströmungslöchern offen sind, um zu bewirken, daß Zuführluft und Abgas hindurchströmt, in der gleichen Ebene angeordnet, die auf einer Achse des Brenners senkrecht steht.
Der vorgeschlagene Brenner und der Brenner der HE15-256423 weisen jedoch noch die folgenden Probleme auf:
Erstens: Weil das gleiche Gasströmungsloch als Zuführluftströmungsloch und als Abgasströmungsloch verwendet wird, wobei bei einer Gasströmung zwischen Zufuhr und Abfuhr hin und her geschaltet wird, sind ein Querschnittsbereich, mit dem zugelassen wird, dass Zuführluft hindurchströmt, und ein Querschnittsbereich, mit dem zugelassen wird, daß Abgas hindurchströmt, gleich. Als Ergebnis hieraus ist es schwierig, eine Zuführluftströmungsgeschwindigkeit dadurch zu erhöhen, daß der Querschnittsbereich des Zuführluftströmungsloches gedrosselt wird, weil, wenn er gedrosselt wird, der Querschnittsbereich des Abgasströmungsloches auch gedrosselt werden muß, wodurch der Innendruck des Ofens auf ein nicht tolerierbares Niveau ansteigt. Somit kann die Zuführluftströmungsgeschwindigkeit nicht erhöht werden. Als ein Ergebnis hieraus ist die Menge an Abgas, die durch die Zuführluftströmung angesaugt wird und in dieser vorhanden ist und in den Ofen zurückgeführt wird, gering, wobei es dadurch schwierig ist, eine Erzeugung von NOx zu unterdrücken. Darüber hinaus ist auch die Menge an Brennstoff, die durch die Zuführluftströmung angesaugt wird, gering, was die Verbrennung verschlechtert und die Länge eines Verbrennungsbereiches bzw. einer Verbrennungszone in einer Richtung von dem Brenner zu einem entgegengesetzten Endabschnitt des Ofens verkürzt.
Zweitens: Es ist wahrscheinlich, daß Zuführluft durch einen Zwischenraum zwischen den Endflächen der Trennplatten und der drehbaren Scheibe austritt, wodurch der Weg zu dem Abgas verkürzt wird. Als ein Ergebnis hieraus wird die Zuführluftströmungsgeschwindigkeit weiter verringert, wodurch die obigen Probleme verstärkt werden. Außerdem bewirkt der verkürzte Weg ein Defizit in der zur Verfügung stehenden Zuführluft, wodurch eine unvollkommene Verbrennung verursacht wird und CO in dem Abgas ansteigt.
Drittens: Wenn eine Verbrennung unter Verwendung des herkömmlichen Brenners durchgeführt wird, bei dem die Brennstoffauslaßfläche und die Luftzuführ- und Gasabführfläche in der gleichen Ebene angeordnet sind, ist die Menge an CO (Kohlenmonoxid) und an NOx (Stickstoffoxide) in dem Abgas groß, so daß oft eine bestimmte Behandlung notwendig ist, um die Menge an CO und an NOx zu verringern. Darüber hinaus ist der Verbrennungsbereich, der von dem herkömmlichen Brenner erzeugt wird, gewöhnlich kurz.
Die EP-A-0,526,172 offenbart eine Verbrennungsvorrichtung vom Typ Wärmerückgewinnungsverbrennungsvorrichtung mit einem Regenerativelement bzw. Rückgewinnungselement, einem damit in Verbindung stehenden Drehkanal, einer Luftleitung für Verbrennungsluft, einer Abgasleitung und einer Dreheinrichtung zum Drehen des Kanals, damit Verbrennungsluft mit Abgas mittels der Regenerativeinrichtung erwärmt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Industrieofen, einen Brenner zum Durchführen einer regenerativen Verbrennung und ein Verbrennungsverfahren dafür vorzusehen, mit welchem vorteilhafterweise eine Geschwindigkeit von Zuführluft für eine Verbrennung erhöht werden kann. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Industrieofen und einen Brenner zum Durchführen einer regenerativen Verbrennung und ein Verbrennungsverfahren dafür vorzusehen, mit welchem CO und NOx, das während der Verbrennung erzeugt wird, verringert werden kann.
Die Erfindung sieht einen Brenner nach Anspruch 1 und einen Industrieofen nach Anspruch 26 vor.
Wenigstens das Wärmespeicherelement, die Brennerwandplatte oder der Schaltmechanismus können an einer Wand des Industrieofens als wenigstens ein Ofenbestanteil angebracht sein.
Die Formen und Positionen der Öffnungen, die in der drehbaren Scheibe ausgeformt sind, und die Formen und Positionen der Öffnungen, die in der feststehenden Scheibe ausgeformt sind, können in Bezug zueinander derart festgelegt sein, daß ein Gesamtquerschnittsbereich von wenigstens einem Gasströmungsloch, das in der Brennerwandplatte ausgeformt und von der in der drehbaren Scheibe ausgeformten Abgasströmungsöffnung bedeckt ist, gleich oder größer als ein Gesamtquerschnittsbereich von wenigstens einem Gasströmungsloch ist, das in der Brennerwandplatte ausgeformt und von der in der drehbaren Scheibe ausgeformten Zuführluftströmungsöffnung bedeckt ist.
In einem Industrieofen und in einem Brenner gemäß der Erfindung ist deshalb, weil der Schaltmechanismus die drehbare Scheibe und die feststehende Scheibe verwendet, die miteinander gleitbar in Berührung stehen, ein Kontaktbereich zwischen der drehbaren Scheibe und der feststehenden Scheibe im Vergleich zu einem Kontaktbereich zwischen einer Endfläche einer Trennwand und einer drehbaren Scheibe des herkömmlichen Schaltmechanismusses relativ groß. Daher ist eine Dichtung zwischen der drehbaren Scheibe und der feststehenden Scheibe stark. Als ein Ergebnis hieraus wird ein Austreten von Zuführluft von der Zuführluftströmungsöffnung zu der Abgasströmungsöffnung durch einen sehr kleinen Zwischenraum, der zwischen den Kontaktflächen der drehbaren Scheibe und der feststehenden Scheibe ausgebildet ist, unterdrückt. Außerdem wird ein Verhältnis von einem Teil der für eine Verbrennung verwendeten Zuführluft zur Gesamtmenge der Zuführluft erhöht, wodurch die Verbrennungseffizienz verbessert und der Zuführluftdruck und die Zuführluftgeschwindigkeit in dem Ofen erhöht werden.
In einem Brenner gemäß Anspruch 2 und einem Industrieofen mit einem solchen Brenner wird eine Geschwindigkeit der Zuführluft, die durch das Gasströmungsloch strömt, welches die Funktion eines Loches zum Durchlassen von Zuführluft hat, im Vergleich zu der des herkömmlichen Ofens oder Brenners erhöht, weil der Gesamtquerschnittsbereich von dem wenigstens einen Gasströmungsloch, das in der Brennerwandplatte ausgeformt ist und die Funktion eines Loches zum Durchlassen von Abgas hat, gleich oder größer als der Gesamtbereich von dem wenigstens einen Gasströmungsloch ist, das in der Brennerwandplatte ausgeformt ist und die Funktion eines Loches zum Durchlassen von Zuführluft hat. Durch die Erhöhung der Geschwindigkeit der Zuführluft wird Brennstoff von der Zuführluft in starkem Maße angesaugt und mitgerissen, und ein Teil vom Abgas in dem Ofen wird durch die Zuführluft ebenfalls in starkem Maße angesaugt, so daß er in den Ofen in hohem Maße zurückgeführt wird. Weil der Brennstoff durch die Zuführluft angesaugt wird, wird ein verkürzter Weg des Brennstoffs zu dem Gasströmungsloch, das als ein Loch zum Durchlassen von Abgas wirkt, unterdrückt, so daß eine unvollständige Verbrennung von Brennstoff, die von einer Erzeugung von CO begleitet ist, unterdrückt wird. Weil das verbrannte Gas in dem Ofen durch die Zuführluft angesaugt wird, so daß es in den Ofen in hohem Maße zurückgeführt wird, läßt die Verbrennung nach (ein sogenannter EGR- Effekt), und somit kann die Erzeugung von NOx bei hohen Temperaturen unterdrückt werden. Aufgrund des Nachlassens der Verbrennung wird darüberhinaus der Verbrennungsbereich zu einem entgegengesetzten Endabschnitt des Ofens ausgedehnt und eine Temperaturverteilung in dem Verbrennungsbereich wird gleichmäßig gemacht. Als ein Ergebnis hieraus kann die Temperatur des Verbrennungsbereichs im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verbrennungsbereich, der eine große Temperaturschwankung aufweist, über einer Gesamtlänge des Verbrennungsbereiches auf eine Temperatur erhöht werden, die sich nahe an einer maximal zulässigen Temperatur befindet. Durch die erhöhte Temperatur wird auch eine durchschnittliche Wärmeströmung erhöht und es ist eine Verbrennung mit einer hohen Effizienz möglich, weil eine Übertragung von Strahlungswärme verbessert wird. Als ein Ergebnis hieraus können in einem Fall, in dem die gleiche Menge an Wärmeübertragung erzielt werden soll, der Ofen kleiner gemacht, eine Raumeffizienz verbessert und Anfangskosten verringert werden. Aufgrund der gleichmäßigen Temperaturverteilung des Verbrennungsbereiches werden außerdem die Ofenwände örtlich nicht auf hohe Temperaturen erwärmt, so daß die Lebensdauer des Ofens verbessert, die Unterhaltskosten und die anfänglichen Kosten des Ofens verringert werden können. Aufgrund des Nachlassens der Verbrennung kann außerdem auch ein Verbrennungslärm verringert werden.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung schneller ersichtlich und sind schneller zu erkennen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Gesamtquerschnittsansicht eines Industrieofens und eines Brenners für eine regenerative Verbrennung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht von einem Abschnitt des Ofens und des Brenners von Fig. 1;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht von einer Brennerwandplatte des Ofenabschnittes und des Brenners von Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht der Brennerwandplatte von Fig. 3;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht eines Schaltmechanismusses des Ofenabschnittes und des Brenners von Fig. 2;
Fig. 6 eine Draufsicht des Schaltmechanismusses von Fig. 5;
Fig. 7 einen Querschnitt eines Schaltmechanismusses eines Abschnittes von einem Industrieofen und einem Brenner für eine regenerative Verbrennung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Draufsicht des Schaltmechanismusses von Fig. 7;
Fig. 9 einen Querschnitt eines Schaltmechanismusses eines Abschnitts von einem Industrieofen und einem Brenner für eine regenerative Verbrennung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine Draufsicht des Schaltmechanismusses von Fig. 9, wobei die Betrachtung von einer Seite des Schaltmechanismus aus erfolgt;
Fig. 11 eine Draufsicht des Schaltmechanismusses von Fig. 9, wobei die Betrachtung von einer Seite der Brennerwandplatte aus erfolgt;
Fig. 12 einen Querschnitt eines Schaltmechanismusses eines Abschnitts von einem Industrieofen und einem Brenner für eine regenerative Verbrennung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 eine Draufsicht des Schaltmechanismusses von Fig. 12;
Fig. 14 einen Querschnitt eines Schaltmechanismusses eines Abschnitts von einem Industrieofen und einem Brenner für eine regenerative Verbrennung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 eine Draufsicht des Schaltmechanismusses von Fig. 14;
Fig. 16 einen Querschnitt eines Schaltmechanismusses eines Abschnitts von einem Industrieofen und einem Brenner für eine regenerative Verbrennung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 einen Querschnitt einer Brennerwandplatte von dem Ofenabschnitt und dem Brenner für eine regenerative Verbrennung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 einen Querschnitt einer Brennerwandplatte von einem Abschnitt eines Ofens und eines Brenners für eine regenerative Verbrennung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 einen Querschnitt einer Brennerwandplatte von einem Abschnitt eines Ofens und eines Brenners für eine regenerative Verbrennung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 einen Querschnitt einer Brennerwandplatte von einem Abschnitt eines Ofens und eines Brenners für eine regenerative Verbrennung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21 einen Querschnitt einer Brennerwandplatte von einem Abschnitt eines Ofens und eines Brenners für eine regenerative Verbrennung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 22 eine Draufsicht der Brennerwandplatte von Fig. 21;
Fig. 23 einen Querschnitt einer Brennerwandplatte von einem Abschnitt eines Ofens und eines Brenners für eine regenerative Verbrennung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 24 einen Querschnitt einer Brennerwandplatte von einem Abschnitt eines Ofens und eines Brenners für eine regenerative Verbrennung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 25 eine Draufsicht der Brennerwandplatte von Fig. 24;
Fig. 26 eine Schrägansicht eines Gasströmungsloches in der Brennerwandplatte von Fig. 24;
Fig. 27 einen Querschnitt einer Brennerwandplatte von einem Abschnitt eines Ofens und eines Brenners für eine regenerative Verbrennung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 28 eine Draufsicht der Brennerwandplatte von Fig. 27;
Fig. 29 einen schematischen Querschnitt, der ein positionelles Verhältnis zwischen einer Zündflamme und einer Hauptflamme darstellt;
Fig. 30 einen schematischen Querschnitt, der den Industrieofen und dessen Wärmeströmungsverteilung gemäß allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 31 eine graphische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einer Erzeugung von CO und NOx und einer Ofentemperatur darstellt; und
Fig. 32 einen schematischen Querschnitt eines herkömmlichen Industrieofens mit einem Brenner für eine regenerative Verbrennung.
Die Fig. 1 bis 4, 5, 6, 30 und 31 stellen einen Industrieofen und einen Brenner zum Durchführen einer regenerativen Verbrennung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; die Fig. 7 und 8 stellen einen Industrieofen und einen Brenner gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; die Fig. 9 bis 11 stellen einen Industrieofen und einen Brenner gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; die Fig. 12 und 13 stellen einen Industrieofen und einen Brenner gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; die Fig. 14 und 15 stellen einen Industrieofen und einen Brenner gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; die Fig. 16 und 17 stellen eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; Fig. 18 stellt eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; Fig. 19 stellt eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; Fig. 20 stellt eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; die Fig. 21 und 22 stellen eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; Fig. 23 stellt eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; die Fig. 24 bis 26 stellen eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; und die Fig. 27 bis 29 stellen eine dreizehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Abschnitte, die alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemeinsam haben, haben in allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die gleichen Bezugszeichen.
Die vorliegende Erfindung kann bei einem beliebigen Industrieofen 100 und einem beliebigen Brenner 1 zum Durchführen einer regenerativen Verbrennung verwendet werden. Ein Fall, bei dem die vorliegende Erfindung bei einem Industrieofen verwendet wird, ist der Fall, bei dem ein Brenner für eine regenerative Verbrennung einen Aufbau hat, der in eine Vielzahl von Abschnitten geteilt bzw. getrennt werden kann. Wenigstens ein Abschnitt von der Vielzahl von Abschnitten (beispielsweise eine Brennerwandplatte oder eine Kombination aus einer Brennerwandplatte und einem Gehäuse) ist an einer Brennerwand 5 des Industrieofens 100 einstückig befestigt, so daß er einen Abschnitt der Ofenseitenelemente oder einen Abschnitt des Ofens selbst bildet.
Außerdem sind Beispiele für Industrieöfen 100, bei denen die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, wie folgt: Ein Schmelzofen, ein Sinterofen, ein Vorheizofen, ein Tiefofen, ein Schmiedeofen, ein Heizofen, ein Glühofen, ein Lösungsglühofen, ein Galvanisierungsofen, ein Trocknungsofen, ein Wärmebehandlungsofen, ein Heizöfen zum Abkühlen, ein Anlaßofen, ein Oxidier- und Reduzierofen, ein Brennofen, ein Backofen, ein Röstofen, ein Ofen zum Halten einer Metallschmelze, ein Vorherd, ein Tiefofen, ein Diffusionsglühofen, ein Aushärteofen, ein Reaktionsbeschleunigungsofen, ein Destillierofen, ein Gießpfannentrocknungsvorheizofen, ein Gießformvorheizofen, ein Normalglühofen, ein Lötofen, ein Einsatzofen, ein Ofen zum Trocknen einer Zeichnung, ein Warmhalteofen, ein Nitrierhärteofen, ein Salzbadofen, ein Glasschmelzofen, Kessel einschließlich einem Kessel zur Erzeugung von elektrischer Energie, Veraschungsöfen einschließlich eines Veraschungsofens zum Verbrennen von Müll und eine Heißwasserzuführeinrichtung.
In Bezug auf beispielsweise die Fig. 1 bis 6, 30 und 31 werden als erstes Abschnitte erklärt, die alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, stehen der Industrieofen 100 und der Brenner 1 für eine regenerative Verbrennung über einem Zuführluftkanal 2 mit einer Luftzuführeinrichtung 4 (beispielsweise einem Lüfter oder einem Kompressor zum Zuführen von Luft) in Verbindung. Abgas von dem Ofen wird über einen Abgaskanal 3 abgelassen, wo ein Gebläse 101 zum Ansaugen von Abgas vorgesehen ist, wenn es notwendig ist. Vorzugsweise ist der Lüfter 4 zum Zuführen von Luft direkt mit einem Schaltmechanismus 40 des Brenners 1 gekoppelt. In einem Fall, in dem das Gebläse 101 vorgesehen ist, ist das Gebläse 101 auch direkt mit dem Brenner 1 selbst gekoppelt. Dieser direkt verbundene Aufbau macht den Aufbau kompakt. In einem Fall, in dem das Gebläse 101 vorgesehen ist, werden der Lüfter 4 und das Gebläse 101 durch eine gemeinsame Antriebseinrichtung (beispielsweise einen Antriebsmotor 102) angetrieben, so daß die Anzahl von Bauteilen und der Raum, der zum Anordnen der Antriebseinrichtung notwendig ist, verringert werden. Brennstoff von einer Brennstoffeinspritzdüse 20, Führungsluft bzw. Zündluft und Zuführluft, die durch ein Wärmespeicherelement 30 strömt, strömen in den Ofen 100. Der Schaltmechanismus 40 schaltet eine Strömung durch das Wärmespeicherelement in regelmäßigen Zeiträumen (beispielsweise alle paar Sekunden oder Minuten, und insbesondere alle sechs bis dreißig Sekunden) abwechselnd zwischen einer Zuführluftströmung und einer Abgasströmung hin und her.
Zuführluft, die stromaufwärts des Wärmespeicherelementes 30 ungefähr 20ºC beträgt, wird erwärmt, während sie durch das Wärmespeicherelement 30 strömt, und beträgt ungefähr 900ºC, wenn sie durch ein Gasströmungsloch 26 in den Ofen strömt. Wenn Abgas von dem Ofen in das Wärmespeicherelement 30 strömt, hat es ungefähr 1000ºC, und es wird anschließend auf ungefähr 200ºC abgekühlt, während es durch das Wärmespeicherelement 30 strömt, wodurch das Wärmespeicherelement 30 erwärmt wird. Anschließend schaltet der Schaltmechanismus 40 die Strömung durch das Wärmespeicherelement von der Zuführluftströmung in die Abgasströmung um. Auf diese Art und Weise wird die Wärme von dem Abgas durch das Wärmespeicherelement 30 gespeichert und, wenn geschaltet worden ist, erwärmt das Wärmespeicherelement die Zuführluft.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, weisen der Industrieofen 100 und der Brenner 1 für eine regenerative Verbrennung jeweils das Wärmespeicherelement 30, eine Brennerwandplatte 22 und den Schaltmechanismus 40 auf. Das Wärmespeicherelement 30 weist eine Vielzahl von Abschnitten auf, die voneinander in einer Umfangsrichtung des Wärmespeicherelementes 30 getrennt sind. Die Brennerwandplatte 22 ist an einer Seite des Wärmespeicherelementes 30 in einer axialen Richtung des Wärmespeicherelementes 30 angeordnet. Die Brennerwandplatte 22 weist ein Düseneinfügeloch, in das eine Brennstoffeinspritzdüse 20 eingefügt wird, eine Vielzahl von Gasströmungslöchern 26, die derart geschaltet werden können, daß durch sie Zuführluft oder Abgas strömen kann, und eine Luftzuführ- und Gasabführfläche 23, in der die Gasströmungslöcher 26 vorgesehen sind, auf. Der obige Schaltvorgang wird durch den Schaltmechanismus 40 durchgeführt. Der Schaltmechanismus 40 ist auf der anderen Seite des Wärmespeicherelementes 30 in der axialen Richtung des Wärmespeicherelementes 30 angeordnet. Jeder Industrieofen 100 und jeder Brenner 1 zum Durchführen einer regenerativen Verbrennung kann außerdem ein Gehäuse 10 aufweisen, in welchem die Brennstoffeinspritzdüse 20, das Wärmespeicherelement 30 und der Schaltmechanismus 40 angeordnet sind.
Fig. 2 stellt einen Abschnitt des Industrieofens 100 und des Brenners 1 vergrößert dar.
Das Wärmespeicherelement 30 ist aus einem wärmebeständigen Material, wie zum Beispiel Keramik oder einer wärmebeständigen Metallegierung aufgebaut. Vorzugsweise weist das Wärmespeicherelement 30 eine monolithische wabenförmige Struktur auf, um einen großen Gaskontaktflächenbereich zu vorzusehen. Das Wärmespeicherelement 30 ist jedoch nicht auf eine wabenförmige Struktur eingeschränkt und kann als Alternative ein Bündel von Drahtstäben oder Rohren sein, die jeweils einen geringen Durchmesser haben. Das Wärmespeicherelement 30 gestattet es, daß Gas entlang seiner axialen Richtung hindurchströmt. Das Wärmespeicherelement 30 ist in seiner Umfangsrichtung durch eine Trenneinrichtung 31 oder eine Vielzahl von in einem Kreis angeordneten Hülsen in Abschnitte geteilt. Vorzugsweise ist das Wärmespeicherelement 30 auch in seiner axialen Richtung in eine Vielzahl von Abschnitten geteilt, um Risse aufgrund von Temperaturgradienten zu verhindern und um den Aufbau zu erleichtern. Wenn die Vielzahl von Abschnitten zusammengebaut ist, wird zwischen zwei benachbarten Abschnitten des Wärmespeicherelementes durch Einfügen eines Wärmewiderstandsabstandshalters 32 ein Spalt 33 (beispielsweise ein Spalt von 3 bis 5 mm) geschaffen. Daher wird in dem Spalt eine turbulente Strömung erzeugt. Dadurch, daß in dem Spalt eine turbulente Strömung erzeugt wird, wird die Wärmeübertragung von dem Abgas zu dem Wärmespeicherelement 30 und von dem Wärmespeicherelement 30 zu der Zuführluft verbessert.
Die Brennstoffeinspritzdüse 20 erstreckt sich an einem mittigen Abschnitt des Brenners axial. Koaxial zu der Brennstoffeinspritzdüse 20 erstreckt sich ein Zündluftrohr 21 und durch einen ringförmigen Kanal, der zwischen einer Außenfläche der Brennstoffeinspritzdüse 20 und einer Innenfläche des Zündluftrohres 21 ausgeformt ist, strömt Zündluft. Die Brennstoffeinspritzdüse 20 ist mit Ausnahme ihres Spitzenabschnittes mit einem elektrischen Isolator bedeckt. In dem Spitzenabschnitt der Brennstoffeinspritzdüse ist ein Zündbrennstoffauslaß 20a ausgeformt, um Zündbrennstoff einzuspritzen. Der Zündbrennstoff wird durch einen elektrischen Zündfunken gezündet, der zwischen dem Spitzenabschnitt der Brennstoffeinspritzdüse 20 und dem Zündluftrohr 21 erzeugt wird.
Die Fig. 3 und 4 stellen die Brennerwandplatte 22 dar. Die Brennerwandplatte 22 ist aus einem wärmebeständigen Material, wie zum Beispiel Keramik oder wärmebeständigen Legierungen, aufgebaut. Die Brennerwandplatte 22 weist einen vorstehenden Abschnitt 24 auf, der sich von der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 zu einem entgegengesetzten Endabschnitt des Ofens erstreckt. Die Brennerwandplatte 22 weist auch eine Brennstoffabgabefläche 25 auf, die an einer Innenfläche des vorstehenden Abschnittes zu einem vorderen Endabschnitt des vorstehenden Abschnittes ausgeformt ist, um eine Mischung von Brennstoff und Zündluft abzugeben. Eine axiale Länge des vorstehenden Abschnittes 24 ist gleich oder größer als ungefähr ein Drittel eines Durchmessers von einem der Gasströmungslöcher 26 und insbesondere gleich oder größer als die Hälfte eines Durchmessers des Gasströmungsloches 26, um den Vorteil des vorstehenden Abschnittes zu erzielen, was im folgenden beschrieben wird.
Die Brennerwandplatte 22 weist außerdem eine Luftdüsentrenneinrichtung 29 auf, die von der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 vorsteht und sich in einer radialen Richtung der Brennerwandplatte 22 zwischen benachbarten Gasströmungslöchern 26 erstreckt. Die Luftdüsentrenneinrichtung 29 verhindert, daß Zuführluft, die von einem Gasströmungsloch 26 eingespritzt worden ist, durch welches Zuführluft strömen kann, direkt zu einem Gasströmungsloch strömt, durch welches Abgas strömen kann, so daß im wesentlichen alle Bereiche der Zuführluft für eine Verbrennung verwendet werden.
Die Brennstoffabgabefläche 24 kann derart ausgeformt sein, daß sie in einer Richtung zu dem vorderen Ende des vorstehenden Abschnittes 24 weiter wird. Die Erweiterung kann gekrümmt oder konisch zulaufend sein und die Oberfläche kann glatt oder zerklüftet sein.
In einem radialen Außenabschnitt des vorstehenden Abschnittes 24 kann eine Vielzahl von Führungsausnehmungen 27 derart ausgeformt sein, daß sie sich in einer axialen Richtung des vorstehenden Abschnittes 24 erstrecken und positionell mit den Gasströmungslöchern 26 in einer Umfangsrichtung des vorstehenden Abschnittes 24 übereinstimmen. In einem Fall, in dem die Führungsausnehmungen 27 vorgesehen sind, strömt wenigstens ein Teil der Zuführluft, die durch ein Loch der Gasströmungslöcher 26 ausströmt, welches als ein Zuführluftströmungsloch wirkt, durch die Führungsausnehmung 27, so daß eine stark gerichtete Hochgeschwindigkeitsströmung 28A gebildet wird.
Der Querschnitt des Gasströmungslochs 26 ist zu der Luftzuführ- und Gasablaßfläche 23 in einer Zuführluftströmungsrichtung mit Ausnahme von einem Endabschnitt des Gasströmungsloches, der sich nahe an der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 befindet, gleichmäßig gedrosselt, so daß eine Strömungsgeschwindigkeit der Zuführluft ansteigt, während sie durch das Gasströmungsloch 26 strömt. An einer Ecke bzw. Kante des Endabschnittes von dem Gasströmungsloch, die sich in der Nähe der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 befindet, ist vorzugsweise eine Rundung 26R derart ausgeformt, daß Abgas gleichmäßig zu dem Gasströmungsloch 26 strömen kann. Außerdem nähert sich das Gasströmungsloch 26 einer Achse des vorstehenden Abschnittes 24 in einer Zuführluftströmungsrichtung an. Vorzugsweise überlagert sich das Gasströmungsloch 26 teilweise mit der Außenlinie bzw. der Kontur des vorstehenden Abschnittes 24 an der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 und die Führungsausnehmung 27 stimmt mit dem Überlagerungsabschnitt derart überein, daß das Gasströmungsloch 26 durch den vorstehenden Abschnitt 24 nicht geschlossen wird. Als Alternative kann das Gasströmungsloch 26 derart angeordnet sein, daß es mit der Außenlinie des vorstehenden Abschnittes 24 in Berührung steht, und in einem solchen Fall ist in einem radialen Außenabschnitt des vorstehenden Abschnittes 24 keine Führungsausnehmung ausgeformt.
Der Schaltmechanismus 40 weist eine feststehende Scheibe 46, eine drehbare Scheibe 44, die mit der feststehenden Scheibe 46 verschiebbar in Kontakt steht, und eine Trennwand 41 zum Trennen eines Zuführluftströmungsbereiches und eines Abgasströmungsbereiches auf. Die feststehende Scheibe 46 weist eine Vielzahl von Öffnungen 47 auf. Die drehbare Scheibe 44 weist eine Vielzahl von Öffnungen, die gemäß einer Drehung der drehbaren Scheibe 44 geöffnet und geschlossen werden, zur Strömung von Gas auf. Die Öffnungen weisen wenigstens eine Zuführströmungsöffnung 42, die mit dem Zuführluftströmungsbereich in Verbindung steht, der an einer Seite der Trennwand 41 angeordnet ist, und wenigstens eine Abgasströmungsöffnung 43, die mit dem Abgasströmungsbereich in Verbindung steht, der an der anderen Seite der Trennwand 41 angeordnet ist, auf.
Der Schaltmechanismus 40 weist bewegbare Bauteile auf. Insbesondere gemäß Fig. 5 sind die Trennwand 41 und die drehbare Scheibe 44 bewegbare Bauteile. Die übrigen Teile des Schaltmechanismusses 40, wie zum Beispiel die feststehende Scheibe 46, sind feststehende Bauteile. Die bewegbaren Bauteile des Schaltmechanismusses 40 werden durch eine Antriebseinrichtung 45 (zum Beispiel einen Elektromotor, einen Luftzylinder, etc.) in eine Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen angetrieben. Weil eine Ebene der drehbaren Scheibe 44, die zu einer Achse der drehbaren Scheibe 44 senkrecht steht, und eine Ebene der feststehenden Scheibe 46, die zu einer Achse der feststehenden Scheibe 46 senkrecht steht, miteinander verschiebbar in Kontakt stehen, ist der Kontaktflächenbereich viel größer als ein Kontaktflächenbereich bei einem herkömmlichen Brenner, in dem die Endfläche der Trennwand und die drehbare Scheibe des Schaltmechanismusses miteinander in Kontakt stehen. In dem Schaltmechanismus 40 wird daher eine hohe Dichtwirkung erzielt. Um die Unversehrtheit der Dichtung zu erhöhen, kann die drehbare Scheibe 44 durch Federn 51 und 52 gegen die feststehende Scheibe 46 gedrückt werden (siehe Fig. 9, 12 und 14).
Stromabwärts von jedem Abschnitt des Wärmespeicherelementes 30 ist wenigstens ein Gasströmungsloch 26 vorgesehen, das in der Brennerwandplatte 22 ausgeformt ist. Formen und Positionen der in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformten Öffnungen 42 und 43 und Formen und Positionen der in der feststehenden Scheibe 46 ausgeformten Öffnungen 47 sind in Bezug zueinander derart festgelegt, daß ein Gesamtquerschnittsbereich von dem wenigstens einen Gasströmungsloch, das in der Brennerwandplatte 22 ausgeformt ist und durch die in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformte Abgasströmungsöffnung 43 bedeckt ist, gleich oder größer ist als der Gesamtquerschnittsbereich des wenigstens einen Gasströmungsloches 26, das in der Brennerwandplatte 22 ausgeformt und von der in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformten Zuführluftströmungsöffnung 42 bedeckt ist. Beispielsweise in dem Fall der Fig. 5 und 6 beträgt die Anzahl der Gasströmungslöcher 26, die durch die Zuführluftströmungsöffnungen 42 bedeckt sind, eins oder zwei, und die Anzahl der Gasströmungslöcher 26, die von den Abgasströmungsöffnungen 43 bedeckt sind, beträgt drei oder zwei. Somit ist der Gesamtquerschnittsbereich der Gasströmungslöcher 26, die Zuführluft vorsehen, im Vergleich zu dem der Gasströmungslöcher 26, die Abgas ablassen, gedrosselt, so daß eine Geschwindigkeit der Zuführluft wünschenswert erhöht wird. Die Anzahl der Gasströmungslöcher, die als ein Zuführluftströmungsloch wirken, und die Anzahl der Gasströmungslöcher, die als ein Abgasströmungsloch wirken, muß notwendigerweise keine ganze Zahl sein.
Entsprechend sind Formen und Positionen der in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformten Öffnungen 42 und 43 und Formen und Positionen der in der feststehenden Scheibe 46 ausgeformten Öffnungen in Bezug zueinander derart festgelegt, daß ein Gesamtvolumen von dem wenigstens einen Abschnitt des Wärmespeicherelementes 30, der durch die in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformte Abgasströmungsöffnung 43 bedeckt wird, gleich oder größer ist als ein Gesamtvolumen des wenigstens einen Abschnittes des Wärmespeicherelementes 30, der durch die in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformte Zuführluftströmungsöffnung 42 bedeckt ist. Beispielsweise in dem Fall, in dem das Wärmespeicherelement 30 durch die Trennwand 31 in vier Abschnitte getrennt ist, werden zwei oder drei Abschnitte durch die Abgasströmungsöffnung 43 und ein oder zwei Abschnitte durch die Zuführluftströmungsöffnung 42 bedeckt. Dadurch, daß das Volumen der Abschnitte vergrößert wird, die durch die Abgasströmungsöffnung 43 bedeckt sind, wird die Geschwindigkeit des Abgases, das durch das Wärmespeicherelement 30 strömt, derart verlangsamt, daß das Wärmespeicherelement 30 mehr Wärme speichert.
Im folgenden wird ein Verbrennungsverfahren erklärt, das unter Verwendung der obigen Aufbauten, die alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweisen, durchgeführt wird.
Das Verbrennungsverfahren weist den Schritt auf, bei dem durch wenigstens ein als Zuführluftströmungsloch wirkendes Loch unter der Vielzahl von Gasströmungslöchern 26, die an der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 vorgesehen sind, dem Ofen 100 Zuführluft zugeführt wird. Es weist den Schritt auf, bei dem Brennstoff und die Zuführluft miteinander vor der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 gemischt wird. Es weist den Schritt auf, bei dem eine Mischung aus dem Brennstoff und der Zuführluft verbrannt wird, und den Schritt, bei dem Abgas von dem Ofen 100 unter der Vielzahl von Gasströmungslöchern 26 durch wenigstens ein Loch abgeführt wird, das als ein Abgasströmungsloch wirkt und einen Gesamtquerschnittsbereich aufweist, der gleich oder größer als ein Gesamtquerschnittsbereich von dem wenigstens einen als ein Zuführluftströmungsloch wirkendes Loch ist.
Außerdem weist das Verbrennungsverfahren das Zuführen von Zuführluft zu dem Ofen 100 durch das wenigstens eine als ein Zuführluftströmungsloch wirkende Loch unter der Vielzahl von Gasströmungslöchern 26 auf, die an der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 vorgesehen sind. Die Zuführluft saugt einen Teil des Abgases an und reißt ihn mit, während die Zuführluft entlang einer Seitenfläche des vorstehenden Abschnittes 24 von der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 zu dem vorderen Ende des vorstehenden Abschnittes 24 strömt. Dadurch wird der Teil des Abgases in den Ofen 100 zurückgeführt. Die Zuführluft und der zurückgeführte Teil des Abgases werden mit Brennstoff gemischt, der von der Brennstoffabgabefläche 25 abgegeben wird, und die Mischung aus der Zuführluft, des zurückgeführten Teiles des Abgases und des Brennstoffes strömt vor den Endabschnitt des vorstehenden Abschnittes 24, um einen Verbrennungsbereich zu bilden, der sich tief in den Ofen erstreckt, wo die Mischung verbrannt wird.
Das obige Verbrennungsverfahren kann außerdem den Schritt aufweisen, bei dem Abgas von dem Ofen 100 durch das wenigstens eine als ein Abgasströmungsloch wirkende Loch unter der Vielzahl von Gasströmungslöchern 26 abgeführt wird, worin ein kurzer Weg der Brennstoffabgabe von der Brennstoffabgabefläche 25 direkt zu dem wenigstens einen als ein Abgasströmungsloch wirkenden Loch dadurch unterdrückt wird, daß ein vorderes Ende der Brennstoffabgabefläche 25 durch eine Länge des vorstehenden Abschnittes 24 von der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 beabstandet ist.
Im folgenden werden Wirkungen und Vorteile, die durch die obigen Aufbauten oder Verfahren, welche alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweisen, erläutert.
Weil die drehbare Scheibe 44 und die feststehende Scheibe 46 des Schaltmechanismusses 40 an ihren großflächigen Ebenen, die zu ihren Achsen senkrecht stehen, miteinander in Kontakt stehen, wird ein Austreten von Zuführluft zu dem Abgas durch einen Zwischenraum zwischen den Scheiben 44 und 46 unterdrückt, und als ein Ergebnis hieraus wird eine Geschwindigkeit der dem Ofen zugeführten Zuführluft erhöht.
Weil die Formen und Positionen der in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformten Gasströmungsöffnungen 42 und 43 und der in der feststehenden Scheibe 46 ausgeformten Öffnungen 47 derart festgelegt sind, daß der Gesamtquerschnittsbereich der als Zuführluftströmungslöcher wirkenden Gasströmungslöcher 26 gleich oder geringer als der Gesamtquerschnittsbereich der als Abgasströmungslöcher wirkenden Gasströmungslöcher 26 ist, wird außerdem die Geschwindigkeit der Zuführluft, die dem Ofen zugeführt wird, weiter erhöht. Aufgrund einer Erhöhung der Geschwindigkeit der Zuführluftströmung saugt die Zuführluftströmung Brennstoff und einen Teil des Abgases in dem Ofen in starkem Maße an und reißt diesen mit, so daß der Teil des Abgases in den Ofen 100 in hohem Maße zurückgeführt wird, wie es in Fig. 30 gezeigt ist. Weil die Brennstoffabgabefläche 25 von der Luftzuführ- und Abgasabführfläche 23 beabstandet ist, saugt außerdem die Zuführluft darin einen Teil des Abgases in dem Ofen an und reißt ihn mit, während die Zuführluft entlang der Seitenfläche des vorstehenden Abschnittes 24 derart strömt, daß das Abgas weiter in den Ofen in hohem Maße rückgeführt wird (siehe Fig. 30).
Weil die Zuführluftströmung Brennstoff in hohem Maße ansaugt, wird ein kurzer Weg des Brennstoffs zu dem Abgasströmungsloch derart unterdrückt, daß auch eine unvollständige Verbrennung von Brennstoff unterdrückt wird, was von einer Erzeugung von CO begleitet ist.
Weil das Abgas in dem Ofen durch die Zuführluftströmung in starkem Maße angesaugt wird, so daß es in den Ofen zurückgeführt wird, wird außerdem die Verbrennung langsamer. Als ein Ergebnis hieraus wird eine erzeugte Menge an NOx um ungefähr 20 ppm verringert, wie es in Fig. 31 gezeigt ist. Zum Vergleich wird in dem herkömmlichen Industrieofen 5', der einen Brenner 1' für eine regenerative Verbrennung aufweise, gemäß der Darstellung in Fig. 32 ungefähr 200 ppm an NOx erzeugt und in dem herkömmlichen Ofen mit einem Brenner für eine nichtregenerative Verbrennung werden ungefähr 2000 ppm an NOx erzeugt. Somit wird die Erzeugung von NOx gemäß der vorliegenden Erfindung stark verringert. Außerdem wird aufgrund dessen, daß die Verbrennung langsamer wird, ein Verbrennungsbereich R zu einem entgegengesetzten Ende des Ofens im Vergleich zu einem Verbrennungsbereich R', der in dem herkömmlichen Ofen ausgeformt ist, länger. Eine Temperaturverteilung T wird auch gleichmäßig gemacht, wie es in Fig. 30 gezeigt ist (d. h., ein Temperaturdifferential ΔT mit dem erfindungsgemäßen Ofen wird geringer als ein Temperaturdifferential ΔT' mit dem herkömmlichen Ofen). Somit kann im Gegensatz zu dem herkömmlichen Ofen der Temperaturbereich T des Verbrennungsbereichs R über dem gesamten Bereich des Verbrennungsbereichs R auf eine Temperatur angehoben werden, die sich nahe an der zulässigen Temperatur befindet, wenn die maximale Temperatur T geringer als die zulässige Temperatur Ta der Ofenwand sein sollte. Als ein Ergebnis hieraus kann die Wärmeströmung über dem gesamten Bereich des Verbrennungsbereichs R erhöht werden und es ist eine Wärmeübertragung mit einer hohen Effizienz möglich. In dem Fall, wo die gleiche Wärmeübertragung erzielt wird, kann der Ofen kompakt gemacht werden, die Raumeffizienz verbessert und die anfänglichen Kosten des Ofens und dessen Ausstattung verringern werden. Außerdem wird aufgrund der gleichmäßigen Temperatur die Ofenwand nicht auf eine übermäßig hohe Temperatur erwärmt, so daß die Lebensdauer des Ofens verlängert und die Instandhaltungskosten des Ofens verringert werden. Außerdem wird aufgrund der Verlangsamung der Verbrennung der Verbrennungslärm verringert.
Darüberhinaus werden die folgenden weiteren Vorteile ebenfalls erzielt.
Aufgrund des verschiebbaren Kontaktes von der drehbaren Scheibe 44 mit der feststehenden Scheibe 46 erhöht sich der Freiheitsgrad für die Gestaltung des Schaltmechanismusses 40, so daß eine Gestaltung bzw. ein Aufbau möglich ist, bei der bzw. bei dem eine Zuführluftmenge an einem Schaltzeitpunkt nicht verringert wird, und eine Gestalt des Wärmespeicherelementes kann freier ausgewählt werden.
In einem Fall, in dem die Brennstoffeinspritzdüse 20, das Wärmespeicherelement 30 und der Schaltmechanismus 40 in dem Gehäuse 10 angeordnet sind, muß keine Leitung zum Verbinden des Wärmespeicherelementes 30 und des Schaltmechanismus 40 vorgesehen sein, so daß die Vorrichtung kompakt wird. Außerdem ist in einem Fall, in dem eine derartige Leitung vorgesehen ist, ein Entleeren von Abgas in der Leitung beim Schalten notwendig, aber bei der vorliegenden Erfindung ist ein derartiges Entleeren nicht notwendig.
Weil das Gesamtvolumen des Abschnittes oder der Abschnitte von dem Speicherelement 30, der bzw. die durch die in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformte Abgasströmungsöffnung 43 bedeckt ist bzw. sind, gleich oder größer als das Gesamtvolumen des Abschnittes oder der Abschnitte von dem Wärmespeicherelemet 30 ist, die durch die in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformte Zuführluftströmungsöffnung bedeckt ist bzw. sind, wird eine Geschwindigkeit des Abgases verringert, während es durch das Wärmespeicherelement 30 strömt, so daß das Wärmespeicherelement 30 von dem Abgas effektiv mehr Wärme gewinnen kann. Dadurch wird die Wärmeeffizienz des Ofens verbessert.
Weil der vorstehende Abschnitt 24 von der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 vorsteht und weil die Brennstoffabgabefläche 25 in dem vorstehenden Abschnitt 24 ausgeformt ist, ist außerdem ein vorderes Ende der Brennstoffabgabefläche 25 von dem als Abgasströmungslöcher wirkenden Loch 26 beabstandet. Daher ist es unwahrscheinlich, daß eine Mischung 28B aus Brennstoff und Zündluft, die von der Brennstoffablaßfläche 25 abgelassen worden ist, von einer Abgasströmung 28C angesaugt wird. Die Abgasströmung 28C sammelt sich im Bereich des Abgasströmungsloches 26 an und ist somit im Bereich des vorderen Endes des vorstehenden Abschnittes 24 nicht stark.
Wenn durch die Abgasströmung Brennstoff angesaugt und mitgerissen wird, strömt ein beträchtlich großer Teil des Brennstoffs direkt zu dem Abgasströmungsloch 26, ohne verbrannt zu werden, und verursacht eine unvollständige Verbrennung und erzeugt somit viel CO. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine solche unvollständige Verbrennung unterdrückt und die erzeugte Menge an CO wird verringert.
Fig. 31 zeigt Ergebnisse eines Verbrennungstests, der bei 100000 Kcal/h unter Verwendung des Ofens und des Brenners gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden ist. Wie aus Fig. 31 ersichtlich ist, ist die in dem Abgas enthaltene Menge an CO sehr gering.
Wenn die Mischung von Brennstoff und Zuführluft innerhalb des vorstehenden Abschnittes 24 strömt, verhindert außerdem die Wand des vorstehenden Abschnitts 24, daß die Mischung durch die Abgasströmung angesaugt wird. Weil die Brennstoffabgabefläche 25 weiter wird, ist es wahrscheinlich, daß die Mischung durch die Zuführluftströmung angesaugt wird, so daß sie sich mit dieser mischt und relativ vollständig verbrannt wird, so daß eine Erzeugung von CO weiter unterdrückt wird. Aufgrund des vorstehenden Abschnittes 24 und des weiter werdenden Aufbaus der Brennstoffabgabefläche 25 wird die Menge an CO in dem Abgas, die bei dem herkömmlichen Aufbau bei ungefähr 3000 ppm liegt, auf ein Niveau verringert, das gleich oder geringer als ungefähr 200 ppm ist.
In einem Fall, wo die Führungsausnehmungen 27 in der Außenseitenfläche des vorstehenden Abschnittes 24 ausgeformt sind, tritt wenigstens ein Teil der von dem Gasströmungsloch 26 abgegebenen Zuführluft in die Führungsausnehmungen 27 ein und strömt von den Führungsausnehmungen stark ausgerichtet nach vorne. Diese Strömung weist eine hohe Geschwindigkeit auf, weil die Strömung nicht gestreut ist, und sie verliert wenig von ihrer Geschwindigkeit in der Führungsausnehmung 27. Die Kraft dieser Strömung zum Ansaugen von Brennstoff ist groß und verhindert, daß Brennstoff durch die Abgasströmung angesaugt wird. Die Zuführluftströmung verringert weiter die oben erwähnten 200 ppm an CO auf ein Niveau, das geringer als ungefähr 100 ppm ist.
Wenn Brennstoff mit Zuführluft gemischt wird, die so stark ausgerichtet ist und eine hohe Geschwindigkeit hat, wird ein Mischen allmählich durchgeführt, so daß die Verbrennung verlangsamt und vollständig durchgeführt wird. Aufgrund dieser verlangsamten Verbrennung ist auch eine Reaktion von N&sub2; mit O&sub2; langsamer und die Erzeugung von NOx wird stark unterdrückt.
Aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Zuführluft und der verlangsamten Verbrennung erstreckt sich eine Verbrennungsflamme tief in den Ofen, so daß im wesentlichen alle Abschnitte innerhalb des Ofens im wesentlichen gleichmäßig erwärmt werden, und es können sogar Gegenstände, die entfernt von dem Brenner angeordnet sind, erwärmt werden.
Weil das Gasströmungsloch 26 im Querschnitt in einer Zuführluftströmungsrichtung zu der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 gedrosselt ist, wird die Geschwindigkeit der Zuführluft erhöht, wenn sie durch die Gasströmungslöcher 26 strömt. Aufgrund dieser Geschwindigkeitserhöhung wird die obige Wirkung verstärkt. Weil sich die Achse der Gasströmungslöcher 26 der Achse des vorstehenden Abschnittes 24 annähert, gelangt ein beträchtlich großer Teil der Zuführluft in die Führungsausnehmung 27, so daß die gerichtete Strömung der Zuführluftströmung verbessert wird. Wenn es notwendig ist, kann die Achse des Gasströmungsloches 26 um einen bestimmten Winkel (beispielsweise 10 bis 20 Grad) nach innen geneigt werden (das heißt, in eine Richtung, wo sich die Zuführluft der Achse des vorstehenden Abschnittes annähert), um die Reaktivität zu erhöhen.
Im folgenden werden Aufbauten und Vorteile erklärt, die für jede Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einmalig sind.
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der Darstellung in den Fig. 5 und 6 ist das Wärmespeicherelement 30 durch eine Trennwand 31 abgeteilt. Die Trennwand 31 erstreckt sich in einer radialen Richtung des Wärmespeicherelementes 30. Im Gegensatz dazu erstreckt sich die Trennwand 41 des Schaltmechanismusses 40 in einer Umfangsrichtung des Schaltmechanismusses 40, um auf einer Seite der Wand 41 einen Zuführluftströmungsbereich, der mit dem Zuführluftkanal 2 in Verbindung steht, und auf der anderen Seite der Wand 41 einen Abgasströmungsbereich, der mit dem Abgaskanal 3 in Verbindung steht, zu definieren.
In der drehbaren Scheibe 44 sind auf einer Seite der Trennwand 41 die Zuführluftströmungsöffnung 42 und auf der anderen Seite der Trennwand 41 die Abgasströmungsöffnung 43 ausgeformt. Die Zuführluftströmungsöffnung 42 ist auf der Seite des Zuführluftkanals 2 vorgesehen und erstreckt sich in Form eines Bogens. Der Abgasströmungskanal 43 ist auf der Seite des Abgaskanals 3 vorgesehen und erstreckt sich auch in der Form eines Bogens.
In der feststehenden Scheibe 46 sind die Öffnungen 47 innerhalb und außerhalb der Trennwand 41 an Positionen vorgesehen, die Zwischenpositionen zwischen den Trennwänden 31, die das Wärmespeicherelement 30 abteilen, entsprechen.
Die drehbare Scheibe 44 wird nur in einer Richtung gedreht. Weil sie nur in einer Richtung gedreht wird, kann als eine Antriebseinrichtung dafür ein Elektromotor 45 verwendet werden. Der Motor 45 ist auf der Seite des Zuführluftkanals 2 derart angeordnet, daß der Motor 45 durch Wärme von dem Abgas nicht beeinflußt wird.
Das Wärmespeicherelement 30 ist im Umfang durch die Trennwände 31 in vier Abschnitte geteilt. Die Abgasströmungsöffnungen 43 bedecken zwei oder drei Abschnitte und die Zuführluftströmungsöffnungen 42 bedecken einen oder zwei Abschnitte. Das positionelle Verhältnis zwischen den Öffnungen 42 und 43 ist derart festgelegt, daß die durch die Öffnungen 43 bedeckten Abschnitte einander nicht beeinträchtigen. Wenn die Bedingung, daß keine gegenseitige Beeinträchtigung stattfindet, erfüllt wird, kann die Anzahl der Abschnitte des Wärmespeicherelementes 30 anders als vier sein.
In Bezug auf die Betriebsweise und die Vorteile der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann deshalb, weil sich die Trennwand 31 radial erstreckt, jeder Abschnitt des Wärmespeicherelementes 30 durch Drehung der drehbaren Scheibe 44 zwischen einer Luftzufuhr und einer Gasabführung geschaltet werden. Insbesondere bewegen sich dann, wenn die drehbare Scheibe 44 gedreht wird, die Öffnungen 42 und 43 in Bezug auf die feststehenden Öffnungen 47, und der Bereich, wo Zuführluft durchströmt, und der Bereich, wo Abgas durchströmt, verschiebt sich von einem Abschnitt zum anderen. Als ein Ergebnis hieraus wird die Luftzufuhr und die Gasabführung kontinuierlich geschaltet. Weil sich die Trennwand 41 des Schaltmechanismusses 40 in Umfangsrichtung erstreckt, steht außerdem trotz einer Drehung der drehbaren Scheibe 44 die bewegbare Zuführluftstömungsöffnung 42 mit dem feststehenden Zuführluftkanal 2 an allen Drehpositionen der drehbaren Scheibe 44 in Verbindung. Die bewegbare Abgasströmungsöffnung 43 steht auch an allen Drehpositionen der drehbaren Scheibe 44 mit dem feststehenden Abgaskanal 3 in Verbindung.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Darstellung in den Fig. 7 und 8 ist ein von der Abgasströmungsöffnung 43 bedeckter Bereich größer als ein von der Zuführluftströmungsöffnung 42 bedeckter Bereich. Zwischen einer Außenfläche der drehbaren Scheibe 44 und der feststehenden Scheibe 46 ist ein Dichtungsbauteil 48 angeordnet, um zwischen den Scheiben 44 und 46 eine Dichtung zu erzeugen.
Stromabwärts der Abgasströmungsöffnung 43 ist in einer Abgasströmungsrichtung ein Abgasansaugmechanismus 49 angeordnet, um einen Teil der Zuführluft in den Abgaskanal in die gleiche Richtung wie die Abgasströmungsrichtung auszustoßen, wodurch Abgas in eine stromabwärtige Richtung gerichtet wird. Außerdem ist in einem Abschnitt des innerhalb der drehbaren Scheibe 44 angeordneten Zündluftrohres 21 ein Zündlufteinlaß 50 ausgeformt und durch den Einlaß 50 wird ein Teil der Zuführluft dem Zündluftrohr 21 zugeführt.
In Bezug auf die Betriebsweise und Vorteile der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Bereich der Öffnung 47 groß sein, obwohl der Schaltmechanismus relativ kompakt ist, weil die in der feststehenden Scheibe 46 ausgeformten Öffnungen 47 nicht nur für Zuführluft, sondern auch für Abgas verwendet werden. Daher ist die Scheibe 46 frei von Verformung und kann bei einem Brenner mit einer großen Kapazität verwendet werden. Weil das Dichtungsbauteil 48 an einer Außenfläche der drehbaren Scheibe 44 angeordnet ist, kann außerdem ein Undichtwerden zwischen der Außenfläche der drehbaren Scheibe 44 und der feststehenden Scheibe 46 effektiv verhindert werden. Weil für den Abgasansaugmechanismus 49 ein Übermaß an Zuführluft verwendet wird, ist außerdem kein bestimmter Abgasansauglüfter notwendig, so daß die Vorrichtung kompakt sein kann und die Kosten verringert werden können.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung der erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform. Bei der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß der Darstellung in den Fig. 9 bis 11 ist eine Vielzahl von parallelen zylindrischen Hülsen 31S vorgesehen, und jeder Abschnitt des Wärmespeicherelementes 30 ist in jede zylindrische Hülse 31S eingefügt. Der Abschnitt des Wärmespeicherelementes in der Hülse 31S wird mittels einer zylindrischen Manschette 10b durch die feststehende Scheibe 46 gehalten. Wenn der Abschnitt des Wärmespeicherelementes ausgetauscht wird, wird daher die feststehende Scheibe 46 als erstes von der Endplatte 10a des Gehäuses 10 getrennt. Die Manschette 10b und der Abschnitt des Wärmespeicherelementes werden aus der Hülse 31S genommen. Nachdem der Abschnitt des Wärmespeicherelementes durch einen neuen ersetzt worden ist, wird die Manschette 10b in die Hülse 31S eingefügt und anschließend wird die feststehende Scheibe 46 mit der Endplatte 10a des Gehäuses 10 verbunden.
Jedes der in der Brennerwandplatte 22 ausgeformten Gasströmungslöcher 26 weist einen trichterförmigen Abschnitt 26A auf, dessen Querschnitt sich stromaufwärts einer Strömungsrichtung der Zuführluft allmählich erweitert, so daß eine Fläche von jedem Gasströmungsloch 26 mit einer Innenfläche von jeder zylindrischen Hülse 31S mittels einer Fläche des trichterförmigen Abschnittes 26A gleichmäßig verbunden ist. Weil sowohl ein Querschnitt des trichterförmigen Abschnittes 26A als auch ein Querschnitt der Hülse 31S kreisförmig sind, können der trichterförmige Abschnitt 26A und die Hülse 31S ohne Stufe verbunden werden. Als ein Ergebnis hieraus wird die gerichtete Strömung der Zuführluft von dem Loch 26 derart aufrecht erhalten werden, daß sie stark ist.
Die drehbare Scheibe 44 und die feststehende Scheibe 46 stehen in einem Metall-an-Metall-Kontakt, so daß sie zwischen sich eine Dichtung auszuformen. Die drehbare Scheibe 44 kann durch Federn 52 gegen die feststehende Scheibe 46 vorgespannt sein. In diesem Fall ist zwischen den Gleitflächen der Scheiben 44 und 46 kein O-Ring vorhanden. Die Federn 52 sind an einer Vielzahl von Positionen in der Umfangsrichtung des Schaltmechanismusses 40 vorgesehen, so daß die drehbare Scheibe 44 gegen die feststehende Scheibe 46 durch eine gleichmäßige Kraft in der Umfangsrichtung des Schaltmechanismusses gedrückt wird.
Ein Drehmoment von dem Motor 45 wird mittels eines Antriebsrades 45A, eines Abtriebrades 45B, das mit dem Antriebsrad 45A in Eingriff steht, einer Hülse 45C, die mit dem Abtriebrad 45B fest gekoppelt ist, und einer Verbindungseinrichtung 45D zu der drehbaren Scheibe 44 übertragen. Eine Feder 51 verhindert, daß das Abtriebsrad 45B kippt.
Die Zuführluftströmungsöffnung 42 und die Abgasströmungsöffnung 43, die in der drehbaren Scheibe 44 ausgeformt sind, sind halbkreisförmig, und die Öffnungen 47, die in der feststehenden Scheibe 46 ausgeformt sind, sind ebenfalls halbkreisförmig. Ein Seitenende der feststehenden Scheibe der Zuführluftströmungsöffnung 42 und ein Seitenende der feststehenden Scheibe der Abgasströmungsöffnung 43 sind auf dem gleichen Kreis angeordnet. Formen und Positionen der Öffnungen 42 und 43 und der Öffnungen 47 sind in Bezug zueinander derart festgelegt, daß ein Verhältnis eines Bereichs, in dem die Abgasströmungsöffnung 43 und die Öffnung 47 miteinander übereinstimmen, und von einem Bereich, in dem die Zuführluftströmungsöffnung 42 und die Öffnung 47 übereinstimmen, größer als eins (insbesondere zwei oder drei) ist, so daß die Geschwindigkeit der Zuführluftströmung größer ist als die Geschwindigkeit der Abgasströmung.
Der mit der Zuführluftströmungsöffnung 42 in Verbindung stehende Zuführluftkanal 2 ist mit dem Schaltmechanismus 40 in einer axialen Richtung des Schaltmechanismusses 40 verbunden. Der mit der Abgasströmungsöffnung 43 in Verbindung stehende Abgaskanal 3 ist mit dem Schaltmechanismus 40 in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung des Schaltmechanismusses 40 verbunden. Mit diesem Aufbau sind der Zuführluftkanal 2 und der Abgaskanal 3 in starkem Maße voneinander beabstandet und der Antriebsmotor 45 ist mit dem Schaltmechanismus 40 an einem Raum zwischen den Kanälen 2 und 3 leicht verbunden.
In Bezug auf die in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile ist der Abschnitt des Wärmespeicherelements 30 leicht herzustellen und auszuwechseln, weil jeder Abschnitt des Wärmespeicherelementes 30, der in jeder. Hülse 31S angeordnet ist, einen kreisförmigen Querschnitt hat.
Weil das in der Brennerwandplatte 22 ausgeformte Gasströmungsloch 26 mittels des trichterförmigen Abschnittes 26A mit der zylindrischen Hülse 31S verbunden ist, ist an der Verbindungsstelle keine Stufe ausgeformt. Daher wird ein Druckabfall minimiert und die Richtung der Zuführluft, wenn diese aus dem Loch strömt, wird in starkem Maße beibehalten.
Weil von den Gleitflächen der Scheiben 44 und 46 ein O-Ring beseitigt ist, kann außerdem die Zuverlässigkeit der Dichtung erhöht werden.
Weil die Gasströmungsöffnungen 42 und 43 und die Öffnungen 47 halbkreisförmig sind, können die Öffnungsbereiche groß sein und ein Druckabfall ist gering, wenn Luft und Gas hindurchströmt.
In der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der Darstellung in den Fig. 12 und 13 nimmt die drehbare Scheibe 44 des Schaltmechanismusses 40 selektiv eine erste Position P1 und eine zweite Position P2 ein und wird von der ersten Position in die zweite Position und von der zweiten Position in die erste Position in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Die drehbare Scheibe 44 wird durch die Antriebseinrichtung 45 gedreht, die beispielsweise in Luftzylinder ist. Das Schalten durch den Luftzylinder wird im Vergleich zu einer Drehung durch einen Elektromotor in einem kurzen Zeitraum durchgeführt, so daß der Schaltmechanismus effektiv einen sofortigen Verschluß bildet.
Das Wärmespeicherelement 30 ist durch die Trennwand, die Wandabschnitte 31A und 31B in der Umfangsrichtung aufweist, in zwei Abschnitte geteilt. Eine Dicke des Wand-abschnittes 31A, durch den die Zuführluftströmungsöffnung 42 hindurchgeht, ist größer als eine Dicke des Wand-abschnittes 31B, durch den die Abgasströmungsöffnung 45 hindurchgeht. Die Dicke des Wandabschnittes 31A ist größer als ein Durchmesser der Zuführluftströmungsöffnung 42 und die Dicke des Wandabschnittes 31B ist geringer als ein Durchmesser der Abgasströmungsöffnung 43. Daher ist die Abgasströmungsöffnung 43 an allen Drehpositionen der drehbaren Scheibe 44 nicht ganz geschlossen (d. h., sogar wenn die Gasströmungsöffnung 43 an einen nicht gelochten Zwischenabschnitt der feststehenden Scheibe zwischen den Öffnungen 47 gelangt), wodurch Abgas von einer Mischung aus Brennstoff und Zündluft zu jeder Zeit abgelassen werden kann.
Wenn die Zuführluftströmungsöffnung 42 an einen nicht gelochten Abschnitt der feststehenden Scheibe zwischen den Öffnungen 47 gelangt, wird die Zuführluftströmungsöffnung 42 geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt drosselt ein Mechanismus 6 zum Einstellen einer Brennstoffzuführmenge (beispielsweise ein Steuerventil), der an einer Brennstoffzuführleitung vorgesehen ist, die Brennstoffströmung derart, daß ein Verhältnis zwischen Zuführluft und Brennstoff konstant aufrecht erhalten wird und durch Zündbrennstoff und Zündluft eine kontinuierliche Verbrennung möglich ist.
In Bezug auf die in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielte Betriebsweise und erzielten Vorteile wird das Wärmespeicherelement am effektivsten verwendet und es ist som in seiner Größe minimiert, weil entweder die Zuführluft oder das Abgas durch einen Abschnitt des Wärmespeicherelementes 30 kontinuierlich strömt.
In der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß den Darstellungen in den Fig. 14 und 15 beträgt die Anzahl der Gasströmungsöffnungen 42 und 43 wenigstens vier, wodurch ein Verschluß mit mehreren Öffnungen gebildet wird. Der Schaltmechanismus 40 weist die drehbare Scheibe 44, die durch einen Luftzylinder 45 in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden kann, und die feststehende Scheibe 46 auf. In der feststehenden Scheibe 46 ist eine Vielzahl von kreisförmigen Öffnungen 47 ausgeformt und in der drehbaren Scheibe 44 ist eine Vielzahl von im wesentlichen rechtwinkligen Öffnungen 42 und 43 ausgeformt. Außerhalb der zylindrischen Trennwand 41 sind auf jeder Seite der Trennwand 31 wenigstens zwei Zuführluftströmungsöffnungen 42 angeordnet. Innerhalb der Trennwand 41 sind auf jeder Seite der Trennwand 31 wenigstens zwei Abgasströmungsöffnungen 43 angeordnet.
In dem Abgaskanal ist ein Abgasansaugmechanismus 49 vorgesehen, um Abgas anzusaugen, wobei ein Teil von Zuführluft eingespritzt wird. Die drehbare Scheibe 44 wird durch eine Feder 51 gegen die feststehende Scheibe 46 gedrückt, wodurch die Unversehrtheit einer Dichtung verstärkt wird.
In Bezug auf die in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielte Betriebsweise und erzielten Vorteile zeigen in Fig. 15 Position a eine Luftzufuhr auf einer rechten Seite und eine Gasabführung auf einer linken Seite, Position b ein Beispiel für einen Leerlauf und Position c ein Beispiel für eine Gasabführung auf einer rechten Seite und eine Gaszufuhr auf einer linken Seite. Die drehbare Scheibe 44 wird über die Positionen a, b und c gedreht und entgegengesetzt über die Positionen c, b und a gedreht. In dem Leerlaufzustand sind die Zuführluftströmungsöffnungen 42 vollständig geschlossen, aber die Abgasströmungsöffnungen 43 sind zu einem beliebigen Zeitpunkt wenigstens teilweise offen, so daß eine kontinuierliche Abführung möglich ist.
Weil alle Abschnitte des Wärmespeicherelementes 30 verwendet werden, kann das Wärmespeicherelement 30 bestmöglich genutzt werden, und daher können der Brenner und der Ofen kompakt hergestellt werden. Außerdem ist aufgrund des Aufbaus mit mehreren Öffnungen die Strömung durch das Wärmespeicherelement 30 gleichmäßiger als in der vierten Ausführungsform der Erfindung. Das Wärmespeicherelement 30 wird daher in stärkerem Maße effektiv genutzt.
In der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß den Darstellungen der Fig. 16 und 17 sind das Zündluftrohr 21 und die Brennstoffeinspritzdüse 20 miteinander durch ein elektrisch isolierendes Bauteil 20b verbunden und um ihre gemeinsame Achse drehbar. Das Zündluftrohr 21 ist mit der drehbaren Scheibe 44 gekoppelt und der Aufbau aus dem Zündluftrohr 21 und der Brennstoffeinspritzdüse 20 dreht sich zusammen mit einer Drehung der drehbaren Scheibe 44. Der Zündbrennstoffauslaß 20a ist auf das Gasströmungsloch 26 ausgerichtet, das an allen Drehpositionen der Brennstoffeinspritzdüse 20 als ein Zuführluftströmungsloch wirkt.
In Bezug auf den in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteil spritzt der ZündBrennstoffauslaß 20a Zündbrennstoff notwendigerweise zu dem Zuführluftströmungsloch, weil die Drehung der Brennstoffeinspritzdüse 20 und die Drehung der drehbaren Scheibe 44 im Drehwinkel übereinstimmen, und so wird der Flamme des Zündbrennstoffs Luft in ausreichender Menge zugeführt, um die Verbrennung zu stabilisieren.
In der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der Darstellung in Fig. 18 ist ein Verbrennungsunterstützungszylinder 60 in der Form eines geraden Zylinders vorgesehen. Der Verbrennungsunterstützungszylinder 60 erstreckt sich koaxial zu dem vorstehenden Abschnitt 24 von der Luftzuführ- und Abgasabführfläche 23 zu einer Position des vorderen Endabschnittes des vorstehenden Abschnittes 24 und umgibt die Vielzahl von Gasströmungsöffnungen 26 von deren Außenseite. Der Verbrennungsunterstützungszylinder 60 ist aus einem Metall hergestellt und an dem Gehäuse 10 angebracht. Verbrennungsgas strömt von einem vorderen Endabschnitt des Verbrennungsunterstützungszylinders 60 heraus, und Abgas strömt von dem vorderen Endabschnitt des Verbrennungsunterstützungszylinders 60 herein.
In Bezug auf einen in der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteil ist die Temperatur des Wärmespeicherelementes 30 auch niedrig, so daß Zuführluft nicht ausreichend erwärmt wird und sich ihr Volumen ausdehnt, wenn die Temperatur des Verbrennungsgases niedrig ist. Somit ist die Geschwindigkeit von Zuführluft nicht hoch, wenn sie durch das Gasströmungsloch 26 eingespritzt bzw. zugeführt wird, und die Zuführluft ist nicht in starkem Maße in einer Richtung ausgerichtet. Somit ist es wahrscheinlich, daß die Zuführluftströmung streut. Weil jedoch der Verbrennungsunterstützungszylinder 60 vorgesehen ist, wird eine Streuung der Zuführluft unterdrückt, um die Luftzuführung aufrecht zu erhalten und um die Verbrennung zu stabilisieren. Als ein Ergebnis hieraus wird CO in dem Abgas weiter auf ein Niveau verringert, das geringer ist als ungefähr 10 ppm, und NOx in dem Abgas wird auch auf ein Niveau verringert, das geringer als ungefähr 30 ppm ist.
In der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der Darstellung in Fig. 19 ist ein Verbrennungsunterstützungszylinder 61 vorgesehen. Der Verbrennungszylinder 61 erstreckt sich koaxial zu dem vorstehenden Abschnitt 24 von der Luftzuführ- und Abgasabführfläche 23 zu einer Position vor dem Endabschnitt des vorstehenden Abschnittes 24 und umgibt die Vielzahl von Gasströmungsöffnungen 26 von deren Außenseite. Der Verbrennungsunterstützungszylinder 61 hat einen vorderen Endabschnitt, dessen Querschnitt gedrosselt ist, und einen hinteren Endabschnitt, wo eine Vielzahl von Abgasrückführlöchern 62 ausgeformt ist. In einem Fall, wo die Führungsausnehmungen 27 vorgesehen sind, sind die Abgasrückführlöcher 62 radial an Positionen vorgesehen, die denen der Ausnehmungen 27 entsprechen.
In Bezug auf einen in der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteil wird ein Streuen von Zuführluft verhindert. In diesem Fall wird ein Streuen von Zuführluft effektiver verhindert, weil der vordere Endabschnitt des Zylinders 61 gedrosselt ist. Als ein Ergebnis hieraus ist es unwahrscheinlich, daß ein Luftmangel auftritt, und die Verbrennung ist stabil. CO in dem Abgas wird weiter verringert (auf weniger als 10 ppm). Weil der vordere Endabschnitt des Zylinders 61 gedrosselt ist, ist außerdem eine Menge an Abgas, die durch den vorderen Endabschnitt des Zylinders 61 in den Zylinder gelangt, gering. Es kann jedoch Abgas durch das Abgasrückführloch 62 eintreten, so daß ein Druckabfall nicht erhöht erhöht. Weil die Menge an Abgas, die durch das Abgasrückführloch 62 in den Zylinder eintritt, groß ist, wird die Verbrennung verlangsamt und NOx nimmt nicht zu.
In der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der Darstellung in Fig. 20 weist die Brennerwandplatte 22 eine Luftdüsentrenneinrichtung 29 auf, die von der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 nach vorne vorsteht und sich in einer radialen Richtung der Brennerwandplatte 22 zwischen zwei benachbarten Gasströmungslöchern 26 erstreckt. Außerdem ist ein Verbrennungsunterstützungszylinder 63 vorgesehen. Der Verbrennungsunterstützungszylinder 63 erstreckt sich zu dem vorstehenden Abschnitt 24 von dem vorderen Endabschnitt der Luftdüsentrenneinrichtung 29 zu einer Position vor dem vorderen Endabschnitt des vorstehenden Abschnittes 24 koaxial. Der Zylinder 63 umgibt den vorstehenden Abschnitt 24, der die Führungsausnehmungen 27 aufweist, von der Außenseite des vorstehenden Abschnittes 24. Der Verbrennungsunterstützungszylinder 63 ist kürzer als der Zylinder 60 der siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Verbrennungsunterstützungszylinder 63 ist aus dem gleichen Material hergestellt (beispielsweise Keramik) wie die Brennerwandplatte 22. Ein rückwärtiger Endabschnitt des Verbrennungsunterstützungszylinders 63 ist um eine axiale Dicke (Höhe) der Luftdüsentrenneinrichtung 29 von der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 beabstandet.
In Bezug auf einen in der neunten Ausführungsform erzielten Vorteil wird ein Streuen von Zuführluft unterdrückt, weil der Verbrennungsunterstützungszylinder 63 vorgesehen ist. Als ein Ergebnis hieraus ist es unwahrscheinlich, daß während einer Verbrennung ein Luftmangel auftritt. Die Verbrennung ist stabilisiert und wird von einer Verringerung der erzeugten Menge an CO begleitet. Der Spalt zwischen dem rückwärtigen Ende des Verbrennungsunterstützungszylinders 63 und der Luftzuführ- und Gasabführfläche 23 hat die Funktion eines Spaltes zum Zurückführen von Abgas in den Zylinder 63 wie das Abgasrückführloch 62 der erfindungsgemäßen achten Ausführungsform.
In der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß den Darstellungen in den Fig. 21 und 22 ist eine Innenfläche eines stromabwärtigen Endes von jedem der Gasströmungslöcher 26 von einer Außenfläche des vorstehenden Abschnittes durch einen Abstand A in einer radialen Richtung der Brennerwandplatte 22 beabstandet. Die Luftdüsentrenneinrichtung 29 erstreckt sich von der Außenfläche des vorstehenden Abschnittes 24 radial nach außen. Die Luftdüsentrenneinrichtung 29 trennt eine Zuführluftströmung und eine Abgasströmung im Bereich der Gasströmungslöcher 26 voneinander.
In Bezug auf eine Betriebsweise und einen Vorteil, der in der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wird, ist es unwahrscheinlich, daß die aus dem Gasströmungsloch 26 strömende Zuführluft in einer Richtung weg von der Seitenfläche des vorstehenden Abschnittes 24 gestreut wird, weil der Abstand A vorgesehen ist. Dies ist aufgrund dessen, weil Luft in dem Raum A durch die Zuführluftströmung angesaugt wird und eine Zufuhr von Luft zu dem Raum A von der Umgebung nicht vollständig frei ist, weil in dem Raum A ein relativ geringer Unterdruck erzeugt wird und weil die Zuführluftströmung zu dem Raum A von der Umgebungsseite senkrecht gepreßt wird. Aufgrund dieser Unterdrückung einer Streuung der Zuführluftströmung muß kein bestimmter Verbrennungsunterstützungszylinder, wie die Zylinder 60 und 61 der siebten und achten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, vorgesehen sein. Darüberhinaus erstreckt sich die Flamme tiefer in den Ofen.
In der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß der Darstellung in Fig. 23 weist jedes der Gasströmungslöcher 26 einen ersten stromabwärtigen Abschnitt 26D und einen zweiten stromaufwärtigen Abschnitt 26U, der mit dem ersten Abschnitt 26D verbunden ist, auf. Der erste Abschnitt 26D ist von einer Achse des vorstehenden Abschnittes 24 unter einem ersten Winkel θD (einem Winkel in einem Bereich von 2 bis 10 Grad) in einer Richtung derart geneigt, daß sich eine stromabwärtige seitliche Erstreckung einer Achse des ersten Abschnittes 26D einer stromabwärtigen seitlichen Erstreckung der Achse des vorstehenden Abschnittes 24 nähert. Ein Abschnitt einer Innenfläche des zweiten Abschnittes 26U, der sich in der Nähe einer Achse der Brennerwandplatte 22 befindet, ist von der Achse des vorstehenden Abschnittes 24 unter einem zweiten Winkel θU, der größer ist als der erste Winkel θD in einer Richtung entgegengesetzt zu der Neigungsrichtung der Achse des ersten Abschnittes 26D geneigt.
In Bezug auf eine Betriebsweise und einen Vorteil, der in der elften erfindungsgemäßen Ausführungsform erzielt wird, ist aufgrund der Neigung des ersten Abschnittes 26D eine Richtung der Zuführluftströmung derart geneigt, daß sie mit der Brennstoffströmung zusammentrifft, so daß eine Streuung der Zuführluftströmung unterdrückt wird. Als ein Ergebnis hieraus muß kein Verbrennungsunterstützungszylinder, wie zum Beispiel die Zylinder 60 und 61 der erfindungsgemäßen siebten und achten Ausführungsformen, vorgesehen sein.
Außerdem trifft bei niedrigen Temperaturen die Zuführluftströmung mit der Brennstoffströmung zusammen. Als ein Ergebnis hieraus werden Brennstoff und Zuführluft gut gemischt, so daß die Flamme und die Verbrennung stabil gemacht werden. Bei hohen Temperaturen erhöht sich das Volumen der Zuführluft und die Geschwindigkeit der Zuführluft ist hoch, weil die Menge an Wärme, die von dem Wärmespeicherelement 30 auf die Zuführluft übertragen wird, groß ist. Bei einer solchen hohen Geschwindigkeit zeigt die Betriebsweise des zweiten Abschnittes 26U, um die Zuführluftströmung nach innen zu richten, eine starke Wirkung und sie kompensiert die Betriebsweise des ersten Abschnittes 26D, so daß die Zuführluft nach innen gerichtet wird. Als ein Ergebnis hieraus strömt die Zuführluft im wesentlichen parallel zu der Brennstoffströmung. Auch ein Mischen von Brennstoff und Zuführluft wird nicht gefördert, wodurch die Erzeugung von NOx unterdrückt wird.
In der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß den Darstellungen in den Fig. 24 bis 26 weist jedes der in der Brennerwandplatte 22 ausgeformten Gasströmungslöcher 26 die Form eines vollen Zylinders auf, der durch eine sich schräg erstreckende Ebene 26F geschnitten wird. Die Ebene 26F ist an einem Abschnitt von jedem Gasströmungsloch 26 und entfernt von der Achse der Brennerwandplatte 22 angeordnet und in einer Richtung derart geneigt, daß sich eine stromabwärtige seitliche Erstreckung der Ebene 26F einer stromabwärtigen seitlichen Erstreckung der Achse des vorstehenden Abschnittes 24 nähert.
In Bezug auf eine Betriebsweise und einen Vorteil, der in der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wird, ist die Zuführluftströmung nach innen gerichtet, so daß eine Streuung der Zuführluftströmung unterdrückt wird, weil die schräge Ebene 26F vorgesehen ist. Es muß keine Verbrennungsunterstützungszylinder, wie zum Beispiel die Zylinder 60 und 61 der siebten und achten erfindungsgemäßen Ausführungsformen, vorgesehen sein.
Darüberhinaus trifft bei niedrigen Temperaturen die Zuführluftströmung mit der Brennstoffströmung derart zusammen, daß Brennstoff und Zuführluft gut vermischt werden, so daß die Flamme und die Verbrennung stabil gemacht werden, weil die Zuführluftströmung durch die schräge Ebene 26F schräg nach innen gerichtet ist. Bei hohen Temperaturen werden Streuungskomponenten S der Zuführluft aufgrund der schrägen Ebene 26F erhöht, wie es in Fig. 26 gezeigt ist, weil eine Geschwindigkeit der Zuführluftströmung aufgrund einer Erhöhung des Volumens der Zuführluft durch eine Erhöhung der Temperatur erhöht wird. Daher ist eine magere Verbrennung möglich, um die Menge an erzeugtem NOx zu verringern.
In der erfindungsgemäßen dreizehnten Ausführungsform gemäß den Darstellungen in den Fig. 27 bis 29 ist in der Brennerwandplatte 22 ein zusätzliches Luftströmungsloch 26S ausgeformt. Das zusätzliche Luftströmungsloch 26S hat an dem vorderen Ende des vorstehenden Abschnittes 24 eine erste Endöffnung und an einer Innenfläche von jedem der Gasströmungslöcher 26 eine zweite entgegengesetzte Endöffnung, so daß ein Teil der Zuführluft, der in jedes Gasströmungsloch 26 strömt, durch das zusätzliche Luftströmungsloch 26S einem Abschnitt vor dem vorderen Ende des vorstehenden Abschnittes 24 zugeführt wird. Die Anzahl der zusätzlichen, benötigten Luftströmungslöcher 26S ist variabel. Eine stromabwärtige seitliche Erstreckung eines tangentialen Abschnittes der Innenfläche des Gasströmungsloches 26 (das von dem zweiten Ende des zusätzlichen Luftströmungsloches 26S stromaufwärts angeordnet ist) ist in einer radialen Richtung des Gasströmungsloches 26 weiter innen angeordnet als ein Abschnitt der Innenfläche des Gasströmungsloches 26, der von dem zweiten Ende des zusätzlichen Luftströmungsloches 26S stromabwärts angeordnet ist.
In Bezug auf eine Betriebsweise und einen Vorteil, der in der dreizehnten erfindungsgemäßen Ausführungsform erzielt wird, sind in dieser Ausführungsform die Flamme und die Verbrennung stabil gemacht, obwohl an einem inneren Abschnitt des Ofens vor einem Brennerwandplattenabschnitt zwischen dem Gasströmungsloch 26 und der Brennstoffabgabefläche ein Mangel an ausreichend Verbrennungsluft vorhanden ist, weil ein Teil der Zuführluft zu diesem unzureichenden Abschnitt geführt wird. Insbesondere gemäß der Darstellung in Fig. 29 werden vor einem vorderen Ende der Brennstoffeinspritzdüse ein Führungsflammenbereich P und an einem Bereich, wo der Hauptbrennstoff und die Zuführluft von dem Gasströmungsloch 26 sich miteinander mischen, ein Hauptflammenbereich M ausgeformt. Weil ein Teil der Zuführluft durch das zusätzliche Luftströmungsloch 26S einem inneren Abschnitt des Ofens zwischen dem Hauptflammenbereich M und dem Zündflammenbereich P zugeführt wird, wird die Kontinuität zwischen einer Hauptflamme und einer Zündflamme verbessert und die Flammen werden stabilisiert.
Weil die Geschwindigkeit der Zuführluftströmung bei niedrigen Temperaturen niedrig ist, ist außerdem ein statischer Druck an dem zweiten stromaufwärtigen Ende des zusätzlichen Luftströmungsloches 26S hoch. Daher wird durch das zusätzliche Luftströmungsloch 26S eine relativ große Menge an Zuführluft zugeführt und die obige Stabilisierung der Flamme wird in starkem Maße erzielt. Bei hohen Temperaturen ist der statische Druck an dem zweiten stromaufwärtigen Ende des zusätzlichen Luftströmungslochs 26S niedrig, weil die Geschwindigkeit der Zuführluft hoch ist, so daß die Menge an Zuführluft, die durch das zusätzliche Luftströmungsloch 26S strömt, verringert wird und die Erzeugung von NOx unterdrückt wird.

Claims

1. Brenner (1), mit:

einem Wärmespeicherelement (30), das eine Vielzahl von unabhängigen Umfangsabschnitten aufweist;

einer Brennerwandplatte (22), die an einer Seite des Wärmespeicherelementes (30) angeordnet ist, wobei die Brennerwandplatte (22) ein Einfügeloch für eine Brennstoffeinspritzdüse und eine Luftzuführ- und Gasabführfläche (23) mit einer Vielzahl von Gasströmungslöchern (26) aufweist, von welchen jedes auf den entsprechenden Umfangsabschnitt des Speicherelementes (3) ausgerichtet ist; und

einem Schaltmechanismus (40), der an der anderen Seite des Wärmespeicherelementes (30) von der Brennerwandplatte (22) angeordnet ist, wobei der Schaltmechanismus (40) eine feststehende Scheibe (46), eine drehbare Scheibe (44), die mit der feststehenden Scheibe (46) über einer vollständigen Fläche der feststehenden Scheibe (46) verschiebbar in Kontakt steht, wobei die feststehende Scheibe (46) und die drehbare Scheibe (44) jeweilige Achsen aufweisen, die identisch zueinander angeordnet sind, und eine Trennwand (41), die die drehbare Scheibe (44) in einen Zuführluftströmungsbereich und einen Abgasströmungsbereich teilt, aufweist, wobei die feststehende Scheibe (46) eine Vielzahl von Öffnungen (47) aufweist, wobei die drehbare Scheibe (44) eine Vielzahl von Öffnungen (42, 43) für eine Gasströmung aufweist, die gemäß einer Drehung der drehbaren Scheibe (44) geöffnet und geschlossen werden können, wobei die Öffnungen (42, 43) wenigstens eine Zuführluftströmungsöffnung (42), die mit dem Zuführluftströmungsbereich in Verbindung steht, der auf einer Seite der Trennwand (41) angeordnet ist, und wenigstens eine Abgasströmungsöffnung (43), die mit dem Abgasströmungsbereich in Verbindung steht, der auf der anderen Seite der Trennwand (41) angeordnet ist, aufweisen.

2. Brenner nach Anspruch 1, worin Formen und Positionen der Öffnungen (42, 43) und Formen und Positionen der Öffnungen (47) miteinander derart zusammenhängen, daß ein Gesamtquerschnittsbereich von wenigstens einem in der Brennerwandplatte (22) ausgeformten Gasströmungsloch (26) und einer in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Abgasströmungsöffnung (43) gleich oder größer als ein Gesamtquerschnittsbereich von wenigstens einem in der Brennerwandplatte (22) ausgeformten Gasströmungsloch (26) und einer in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Zuführluftströmungsöffnung (42) ist.

3. Brenner nach Anspruch 1, worin Formen und Positionen der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Öffnungen (42, 43) und Formen und Positionen der in der feststehenden Scheibe (46) ausgeformten Öffnungen (47) miteinander derart zusammenhängen, daß ein Gesamtvolumen von wenigstens einem Abschnitt des Wärmespeicherelementes (30) und der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Abgasströmungsöffnung (43) gleich oder größer als ein Gesamtvolumen von wenigstens einem Abschnitt des Wärmespeicherelementes (30) und der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Zuführluftströmungsöffnung (42) ist.

4. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem folgendes aufweist:

einen Lüfter (4) zum Zuführen von Luft, der mit dem Zuführluftströmungsbereich in dem Schaltmechanismus (40) direkt verbunden ist, wobei er mit der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Zuführluftströmungsöffnung (42) in Verbindung steht.

5. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem folgendes aufweist:

ein Gebläse (101) zum Ansaugen von Abgas, das mit dem Abgasströmungsbereich in dem Schaltmechanismus (40) verbunden ist, wobei es mit der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Abgasströmungsöffnung (43) in Verbindung steht.

6. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem folgendes aufweist:

einen Lüfter (4) zum Zuführen von Luft, der mit dem Zuführluftströmungsbereich in dem Schaltmechanismus (40) verbunden ist, wobei er mit der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Zuführluftströmungsöffnung (42) in Verbindung steht; und

7. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem folgendes aufweist:

einen Lüfter (4) zum Zuführen von Luft, der mit dem Zuführluftströmungsbereich in dem Schaltmechanismus (40) verbunden ist, wobei er mit der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Zuführluftströmungsöffnung (42) Verbindung steht; und

ein Gebläse (101) zum Ansaugen von Abgas, das mit dem Abgasströmungsbereich in dem Schaltmechanismus (40) verbunden ist, wobei es mit der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Abgasströmungsöffnung (43) in Verbindung steht, und worin der Lüfter (4) zum Zuführen von Luft und das Gebläse (101) zum Ansaugen von Abgas durch eine gemeinsame Antriebseinrichtung (102) angetrieben werden.

8. Brenner nach Anspruch 1, worin das Wärmespeicherelement (30) außerdem entlang einer axialen Richtung des Wärmespeicherelements (30) in eine Vielzahl von Abschnitten geteilt ist, wobei zwischen den benachbarten Abschnitten des Wärmespeicherelements (30) ein Spalt (33) vorgesehen ist, in welchem eine turbulente Strömung erzeugt wird.

9. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem folgendes aufweist:

eine Trennwand (31), um die Abschnitte des Wärmespeicherelementes (30) voneinander zu trennen, wobei sich die Trennwand (31) in einer radialen Richtung des Wärmespeicherelementes (30) erstreckt, während sich die Trennwand (41) des Schaltmechanismuses (40) in einer Umfangsrichtung erstreckt.

10. Brenner nach Anspruch 1, worin die drehbare Scheibe (44) in nur eine Richtung drehbar ist.

11. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem einen Elektromotor (45) aufweist, welcher derart aufgebaut und angeordnet ist, daß die drehbare Scheibe (44) in nur eine Richtung gedreht wird.

12. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem einen Elektromotor (45) aufweist, der derart aufgebaut und angeordnet ist, daß ein drehbarer Abschnitt des Schaltmechanismuses (40) gedreht wird, wobei der Elektromotor (45) auf einer Seite der Trennwand (41) angeordnet ist, die dem Ort der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Zuführluftströmungsöffnung (42) entspricht.

13. Brenner nach Anspruch 1, worin die drehbare Scheibe (44) dreidimensional ist und worin eine zu der feststehenden Scheibe (46) gegenüberliegende Seite der Zuführluftströmungsöffnung (42) und eine Seite der Abgasströmungsöffnung (43), die in der drehbaren Scheibe (44) nahe der feststehenden Scheibe (46) ausgeformt ist, auf einem gemeinsamen Kreis angeordnet sind, worin die in der feststehenden Scheibe (46) ausgeformten Öffnungen (47) auf einem gemeinsamen Kreis angeordnet sind.

14. Brenner nach Anspruch 1, worin die drehbare Scheibe (44) dreidimensional ist und worin ein Endabschnitt der Zuführluftströmungsöffnung (42), der in der drehbaren Scheibe (44) nahe der feststehenden Scheibe (46) ausgeformt ist, und ein Endabschnitt der Abgasströmungsöffnung (43), der in der drehbaren Scheibe (44) nahe der feststehenden Scheibe (46) ausgeformt ist, auf einen gemeinsamen Kreis angeordnet sind, worin einer der Kanäle, das heißt, entweder ein Zuführluftkanal (2), der mit der Zuführluftströmungs-öffnung (42) von einer stromaufwärtigen Seite der Zuführluftströmungsöffnung (42) in Verbindung steht, oder ein Abgaskanal (3), der mit der Abgasströmungsöffnung (43) von einer stromabwärtigen Seite der Abgasströmungsöffnung (43) in Verbindung steht, mit dem Schaltmechanismus (40) in einer axialen Richtung des Schaltmechanismuses (40) verbunden ist, und worin der andere der Kanäle, das heißt, entweder der Zuführluftkanal (2) oder der Abgaskanal (3) mit dem Schaltmechanismus (40) in einer Richtung verbunden ist, die zu der axialen Richtung des Schaltmechanismuses (40) senkrecht steht.

15. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem folgendes aufweist:

einen Abgasansaugmechanismus (49), der in Bezug auf eine Abgasströmungsrichtung stromabwärts von der Abgasströmungsöffnung (43) angeordnet ist und einen Teil der Zuführluft ausstößt.

16. Brenner nach Anspruch 1, worin jeder Abschnitt des Wärmespeicherelementes (30) in eine entsprechende Hülse (31S) eingefügt ist.

17. Brenner nach Anspruch 1, worin jeder Abschnitt des Speicherelementes (30) in eine entsprechende Hülse (31S) eingefügt ist, worin jedes in der Brennerwandplatte (22) ausgeformte Gasströmungsloch (26) einen trichterförmigen Abschnitt (26A), der sich in Bezug auf eine Strömungsrichtung der Zuführluft in einer stromabwärtigen Richtung im Querschnitt erweitert, so daß eine Fläche von jedem Gasströmungsloch (26) mit einer Innenfläche von jeder zylindrischen Hülse (31S) mittels einer Fläche von jedem jeweiligen trichterförmigen Abschnitt (26A) von jedem Gasströmungsloch (26) gleichmäßig verbunden ist.

18. Brenner nach Anspruch 1, worin die drehbare Scheibe (44) und die feststehende Scheibe (46) miteinander derart in Kontakt stehen, daß sie zwischen sich eine Dichtung ausformen, worin die drehbare Scheibe (44) durch eine Feder (52) zu der feststehenden Scheibe (46) gedrückt wird.

19. Brenner nach Anspruch 1, worin die in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Gasströmungsöffnungen (42, 43) im wesentlichen halbkreisförmig sind und worin die in der feststehenden Scheibe (46) ausgeformten Öffnungen (47) im wesentlichen halbkreisförmig sind.

20. Brenner nach Anspruch 1, worin die drehbare Scheibe (44) in entgegengesetzte Richtungen drehbar ist.

21. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem eine Einrichtung zum Drehen der drehbaren Scheibe (44) in entgegengesetzte Richtungen aufweist, wobei die Einrichtung einen Luftzylinder (45) aufweist.

22. Brenner nach Anspruch 1, worin sich die drehbare Scheibe (44) selektiv in entgegengesetzte Richtungen zwischen einer ersten und einer zweiten Drehposition (P1, P2) dreht.

23. Brenner nach Anspruch 1, der außerdem folgendes aufweist:

einen Mechanismus (6) zum Einstellen einer Brennstoffzuführmenge, der derart aufgebaut und angeordnet ist, daß eine Brennstoffströmung gedrosselt wird, wenn die in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Zuführluftströmungsöffnungen (42) zwischen den Öffnungen (47) einem Abschnitt der feststehenden Scheibe (46) ohne Löcher gegenüberliegen.

24. Brenner nach Anspruch 1, worin Formen und Positionen der in der drehbaren Scheibe (44) ausgeformten Öffnungen (42, 43) zur Gasströmung und Formen und Positionen der in der feststehenden Scheibe (46) ausgeformten Öffnungen (47) miteinander derart zusammenhängen, daß die wenigstens eine Abgasströmungsöffnung (43) an allen Drehpositionen der drehbaren Scheibe (44) durch einen Abschnitt der feststehenden Scheibe (46) ohne Löcher zwischen den Öffnungen (47) immer höchstens teilweise geschlossen ist.

25. Brenner nach Anspruch 1, worin der Schaltmechanismus (40) einen Verschluß mit mehreren Öffnungen aufweist, so daß Gas strömen kann, wobei der Verschluß wenigstens 5 Öffnungen (42, 43) aufweist.

26. Industrieofen (100) mit einem Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 25, worin das Wärmespeicherelement (30), die Brennerwandplatte (22) und der Schaltmechanismus (40) unabhängig voneinander sind.

27. Industrieofen nach Anspruch 26, worin der Industrieofen (100) eine Art von Ofen ist, der aus der folgenden Gruppe ausgewählt wird: ein Schmelzofen, ein Sinterofen, ein Vorheizofen, ein Tiefofen, ein Schmiedeofen, ein Heizofen, ein Glühofen, ein Lösungsglühofen, ein Galvanisierungsofen, ein Trocknungsofen, ein Wärmebehandlungsofen, ein Heizofen zum Abkühlen, ein Anlaßofen, ein Oxidier- und Reduzierofen, ein Brennofen, ein Backofen, ein Röstofen, ein Ofen zum Halten einer Metallschmelze, ein Vorherd, ein Tiefofen, ein Diffusionsglühofen, ein Aushärteofen, ein Reaktionsbeschleunigungsofen, ein Destillierofen, ein Gießpfannentrocknungsvorheizofen, ein Gießformvorheizofen, ein Normalglühofen, ein Lötofen, ein Einsatzofen, ein Ofen zum Trocknen einer Zeichnung, ein Warmhalteofen, ein Nitrierhärteofen, ein Salzbadofen, ein Glasschmelzofen, Kessel einschließlich eines Kessels zur Erzeugung von elektrischer Energie, Veraschungsöfen einschließlich eines Veraschungsofens zum Verbrennen von Müll, und eine Heißwasserzuführeinrichtung.