DE69802273T2

DE69802273T2 - Vormischbrenner mit einer durchflussmenge von mehr als 1000 liter/stunde

Info

Publication number: DE69802273T2
Application number: DE69802273T
Authority: DE
Inventors: Louis Boyer; Francis Briand; Gilles Cannet; Philippe Pisot; Geoff Searby; Jean-Marie Truffaut
Original assignee: La Soudure Autogene Francaise
Current assignee: Lincoln Electric Co France SA
Priority date: 1997-03-28
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2018-03-20
Also published as: AU6925498A; DE69802273D1; EP0970325A1; WO1998044296A1; FR2761457B1; ES2167071T3; EP0970325B1; FR2761457A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner insbesondere einen Vormischschweißbrenner, vorzugsweise mit einzelnem Flammenkegel, mit einer Durchflußmenge von über 1000 l/h jener Art, die eine Leitung zur Zuführung eines Gasgemisches mit einem Ende zur Zuführung des Gasgemisches und einer am anderen Ende der Zuführungsleitung angebrachten einzigen Düse zur Erzeugung der Flamme umfaßt.
Die Brenner, insbesondere die bekannten Vormischschweißbrenner, besonders mit einzelnem Flammenkegel, weisen im allgemeinen am Zuführungsende einen Injektor auf, der gewährleistet, daß ein von einer ersten Zufuhrquelle abgegebenes Brenngas mit einem von einer zweiten Zufuhrquelle abgegebenen Oxidationsgas in Berührung kommt (siehe zum Beispiel FR-A-322 011, US-A-4 886 447).
Die Zuführungsleitung verbindet somit den Injektor mit der Düse. Diese Leitung wird über einen Großteil ihrer Länge allgemein durch ein gerades Rohr gebildet, das gemeinhin als Lanze bezeichnet wird. Bei einem Handschweißbrenner weist die Lanze eine Länge von ca. 30 cm auf. In der Praxis ist die Lanze an ihrem Ausgangsende gekrümmt.
Um ein Zurückschlagen der Flamme in das Innere der Zuführungsleitung zu vermeiden und um die Abmessungen zu begrenzen, versuchen die Entwickler von Schweißbrennern den Innenquerschnitt der Leitung zu reduzieren.
Jedoch sind die gegenwärtigen Schweißbrenner mit dem Nachteil behaftet, daß die Flamme einen erhöhten Schallpegel erzeugt. Aufgrund dieser Lärmbelästigungen werden die Benutzer von Schweißbrennern dazu gezwungen, einen Gehörschutz zu tragen.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Brenners, insbesondere eines Schweißbrenners, dessen durch die Flamme verursachte Schallemissionen vermindert sind.
Dazu hat die Erfindung einen Brenner, wie zum Beispiel einen Vormischschweißbrenner, vorzugsweise mit einzelnem Flammenkegel, mit einer Durchflußmenge von über 1000 l/h der obengenannten Art zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung so ausgeführt ist, daß an jeder Stelle mindestens eines Querschnitts davon die Reynoldssche Zahl des in der Zuführungsleitung zirkulierenden Gemisches unter 3000 liegt, wenn der Brenner im Dauerzustand mit einer Durchflußrate von über 1000 l/h betrieben wird.
Je nach bestimmter Ausführungsform kann der Brenner, insbesondere der Schweißbrenner, eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- die Geschwindigkeit des Gemisches in dem Querschnitt beträgt unter 5 m/s;
- die Zuführungsleitung weist über mindestens einen Teilabschnitt sich in Strömungsrichtung erstreckende Längswände auf, die den Querschnitt der Zuführungsleitung in benachbarte Kanäle unterteilen, und an jeder Stelle mindestens eines Querschnitts des unterteilten Teilabschnitts liegt die Reynoldssche Zahl des in der Zuführungsleitung zirkulierenden Gemisches unter 3000, wenn der Brenner, oder der Schweißbrenner, im Dauerzustand betrieben wird;
- die Zuführungsleitung weist am Zuführungsende eine freie Mischkammer auf, in die ein Durchgang zur Zuführung eines Gasgemisches mündet, wobei der Querschnitt der Mischkammer größer ist als der Querschnitt des Zuführungsdurchgangs und sich der Querschnitt der Zuführungsleitung in Strömungsrichtung vom Zuführungsdurchgang zur Mischkammer, insbesondere an einer Schulter, plötzlich vergrößert;
- die Zuführungsleitung weist über einen Teilabschnitt eine eine Ablenkvorrichtung bildende Anordnung von Elementen auf, die in Strömungsrichtung durch einen freien Teilabschnitt verlängert wird;
- die Zuführungsleitung weist über mindestens einen Teilabschnitt ein Glied zur Axialführung der Strömung auf;
- dem oder jedem Glied zur Axialführung der Strömung ist ein freier Teilabschnitt zur Strömungsberuhigung nachgeschaltet;
- das oder jedes Axialführungsglied weist sich in Strömungsrichtung erstreckende Längswände auf, welche den Querschnitt der Zuführungsleitung in ein gleichmäßiges Muster definierende benachbarte Kanäle unterteilen;
- die Querschnittsflächen der Kanäle eines gleichen Axialführungsglieds sind im wesentlichen gleich;
- die in Strömungsrichtung gemessene Länge der Kanäle des oder jedes Führungsglieds beträgt zwischen dem Vier- bis Zehnfachen, insbesondere dem Sechs- bis Achtfachen, des Kanaldurchmessers;
- mindestens zwei Teilabschnitte der Zuführungsleitung weisen Axialführungsglieder auf und daß sich die Querschnittsflächen der Kanäle in Strömungsrichtung des Gemisches von einem Glied zum nächsten verkleinern; und
- die Düse wird innen von der Leitung bis zu ihrem Ausgangsende durch eine allgemein S-förmige Konvergierung begrenzt wird, die sich tangential an der Zuführungsleitung anschließt.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Brenner um einen Schweißbrenner, wie zum Beispiel einen Schweißbrenner mit einzelnem Flammenkegel.
Des weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Schweißbrenners in einem Sauerstoffverbrennungsverfahren unter Einsatz eines Gasgemisches, das mindestens ein Brenngas und mindestens ein Oxidationsgas enthält, wie zum Beispiel eines Gemisches, das Sauerstoff und Propan enthält.
Allgemein ausgedrückt kann ein erfindungsgemäßer Schweißbrenner mit einzelnem Flammenkegel für jeden Lötvorgang, Warmrichtvorgang, Vorwärmvorgang vor dem Schweißen, Erwärmungsvorgang zum Formen oder für jeden anderen Wärmebehandlungsvorgang eines Materials, vorzugsweise eines Metalls oder einer Metallegierung, verwendet werden.
Des weiteren kann der erfindungsgemäße Brenner auf dem Gebiet der Verbrennung verwendet werden, das heißt für jedes Verfahren, bei dem eine Sauerstoff verbrennende Flamme eingesetzt wird, zum Beispiel in einem Ofen und/oder auf dem Gebiet der Glasbearbeitung.
Zu den verwendbaren Brennstoffen zählen zum Beispiel außer dem bereits erwähnten Propan Methan, Butan, Ethylen, Propylen oder ihre Gemische, oder alle anderen Gase oder Gasgemische, die eine mäßige Entzündungsgeschwindigkeit aufweisen.
Obwohl Sauerstoff als Mittel Bewirkung der Verbrennung bevorzugt wird, kann darüber hinaus in bestimmten Fällen auch Luft, insbesondere Druckluft, sowie Oxidationsgas verwendet werden.
Die Erfindung läßt sich durch Lesen der folgenden nur beispielhaft gegebenen Beschreibung eines Brenners, genauer, eines Schweißbrenners gemäß der Erfindung, besser verstehen, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird; es zeigen:
- Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Schweißbrenners mit einzelnem Flammenkegel;
- Fig. 2 ein Diagramm, das die Meßergebnisses des Schallpegels zeigt, der für verschiedene Durchflußmengen des Schweißbrenners nach Fig. 1 und eines Schweißbrenners nach dem Stand der Technik gemessen wurde; und
- Fig. 3 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schweißbrenners.
Der in Fig. 1 dargestellte Schweißbrenner 10 weist einen Vormischinjektor 12, eine eine Leitung zur Zuführung des Gemisches bildende Lanze 14 und eine einzelne Enddüse 16 auf.
Der Injektor 12 weist einen Körper 18 auf, der von einer Leitung 20 zur Zuführung von Brenngas durchquert wird. Des weiteren weist der Körper 18 eine seitliche Leitung 22 zur Zuführung von Oxidationsgas auf.
Die Leitungen 20 und 22 münden in eine Gewindebohrung 24, in die ein Sammler 26 geschraubt ist, der von einem axialen Durchgang 28 zur Zuführung des Gasgemisches in die Leitung 14 durchquert wird.
Der Durchgang 28 weist einen Durchmesser von ca. 3 mm auf und ist durch die Verbindungen 30 mit den Leitungen 20 und 22 verbunden. Der Durchgang 28 mündet in der Mitte einer mit 28A bezeichneten ebenen Querfläche des Sammlers, die sich senkrecht zur Achse des Durchgangs 28 erstreckt.
Die Leitung 14 wird durch ein Rohr mit kreisrundem Querschnitt gebildet, das einen Innendurchmesser von ca. 21 mm und eine Länge von ca. 276 mm aufweist.
Ein Eingangsende 32 der Leitung 14 ist mit einem Außengewinde versehen. Es ist in die Gewindebohrung 24 geschraubt. Dieses Ende liegt auf der ebenen Fläche 28a an.
Die Leitung 14 weist am Zuführungsende 32 eine freie Mischkammer 34 auf, in die der Zuführungsdurchgang 28 mündet. Der Querschnitt der Mischkammer 34 ist gleich dem Innenquerschnitt der Leitung 14. Dieser Querschnitt ist viel größer als der Querschnitt des Durchgangs 28. Somit vergrößert sich der Querschnitt der Zuführungsleitung plötzlich in Strömungsrichtung des Gemisches. Dieser plötzliche Querschnittsänderung wird hier durch eine durch die Fläche 28A begrenzte Schulter gewährleistet.
Von ihrem Eingangsende 32 an bis zur Düse 16 enthält die Leitung 14 aufeinanderfolgende Glieder zur Einstellung des Gasflusses, die durch freie Teilabschnitte beabstandet sind.
Insbesondere ist dem Eingangsende 32 eine Ablenkvorrichtung 36 nachgeschaltet. Diese begrenzt mit der ebenen Fläche 28A des Injektors die sich über 21 mm erstreckende Mischkammer 34.
Die Ablenkvorrichtung 36 wird durch eine geballte Anordnung von gleichen Elementen gebildet, zum Beispiel von unabhängigen Kugeln 36A, die zwischen zwei Endquergittern 36B festgehalten werden. Die Kugeln 36A weisen einen Durchmesser von 4 mm auf. Die Gitter 36B bestehen aus einem geflochtenen Drahtnetz, dessen benachbarte Fäden um ca. 0,5 mm beabstandet sind.
Diese Ablenkvorrichtung kann auch aus einem porösen Material, insbesondere einem Sinterwerkstoff, hergestellt sein.
Die Ablenkvorrichtung 36 erstreckt sich über eine Länge von 30 mm. Ihr schließt sich eine freie Beruhigungskammer 38 an, die sich ebenfalls über eine Länge von 30 mm erstreckt.
Die Kammer 38 ist stromabwärts von einem Glied 40 zur Axialführung der Strömung begrenzt. Dieses Glied wird von einem Teilabschnitt mit einer Länge von 24 mm und einer wabenförmigen Struktur gebildet, deren Wände sich entlang der Achse der Leitung 14 erstrecken. Somit wird das Glied 40 von einer Anordnung mit Längswänden gebildet, die die Leitung 14 zu einer Anordnung mit parallelen Kanälen unterteilen. Jeder Kanal weist einen Durchmesser von 4 mm auf. Die Kanälen weisen hier einen sechseckigen Querschnitt auf. Jedoch können sie auch einen quadratischen oder kreisrunden Querschnitt aufweisen.
Dem Glied 40 ist eine zweite Beruhigungskammer 42 nachgeschaltet, die sich über eine Länge von 85 mm erstreckt. Sie wird an ihrem hinteren Ende durch ein zweiten Axialführungsglied 44 begrenzt, das durch eine wabenförmige Struktur gebildet wird, wobei jeder Kanal einen Durchmesser von 1 mm aufweist. Dieses Glied 44, dessen Kanäle sich in Strömungsrichtung erstrecken, weist eine Länge von 6 mm auf.
Dem Glied 44 ist ein Gitter 46 mit einer Maschenweite von ca. 0,5 mm nachgeschaltet. Dieses Gitter begrenzt das Glied 44, wobei sich eine freie Beruhigungskammer 48 über 50 mm erstreckt.
Das Gitter 46 ist durch eine sich über 30 mm erstreckende freie Kammer 50 von dem Ausgangsende der Leitung 14 getrennt.
Die Düse 16 weist ein rotationssymmetrisches Innenprofil auf. Sie wird von der Leitung 14 bis zu ihrem Ausgangsende 52 durch eine Konvergierung 54 mit einem allgemein S-förmigen Profil begrenzt. Die Konvergierung 54 schließt sich tangential an das Ausgangsende der Leitung 14 an. Das Ausgangsende 52 der Düse weist einen Durchmesser von 3 mm auf, so daß die Mischungsnenndurchflußrate einer solchen Düse 2000 l/h beträgt.
Das Profil der Konvergierung 54 wird zum Beispiel durch ein Polynom 5. Ordnung, berechnet nach dem Verfahren von Bell und Metha und beschrieben in der Veröffentlichung "Bell, J.H. and Metha, R.D. Contraction Design for Small Low Speed Wind Tunnels, AIAA Journal, 27, 372-4, (1998)", definiert. Diese Düse weist ein großes Verengungsverhältnis auf. Das Verengungsverhältnis, das durch den Eingangsquerschnitt der Düse geteilt durch ihren Ausgangsquerschnitt definiert wird, beträgt ca. 50. Darüber hinaus beträgt das Schlankheitsverhältnis, das heißt die Länge der Düse geteilt durch ihren Durchmesser, ca. 2,6. Vorteilhafterweise wird die Fläche der Konvergierung 54 so glatt wie möglich gewählt.
Die Düse 16 ist über eine mit Innengewinde versehene Verbindungsbuchse 56 mit dem Ende der Leitung 14 verbünden.
Bei dem hier beschriebenen Schweißbrenner sind die Vorrichtungen zur Positionierung und Befestigung der Glieder 36, 40, 44 und 46, die zum Beispiel aus röhrenförmigen Teilabschnitten, die Stege zwischen den Gliedern bilden, bestehen, so ausgeführt, daß sie die Kontinuität der Innenwand der Lanze gewährleisten, so daß diese innen keine Rauhigkeiten, Nuten oder plötzlichen Querschnittsänderungen aufweist.
Die Leitung 14 des hier beschriebenen Schweißbrenners weist einen Innenquerschnitt mit großer Fläche bezüglich der des Ausgangsquerschnitts der Düse auf.
Insbesondere liegt bei normalen Betriebsdurchflußmengen dieses Schweißbrenners, die zwischen 1000 l/h und 3000 l/h betragen, die Reynoldssche Zahl des in der Leitung 14 zirkulierenden Gemisches an jeder Stelle mindestens eines Querschnitts der Leitung unter 3000, wenn der Schweißbrenner im Dauerzustand betrieben wird.
Bei einer Ausgangsgeschwindigkeit der Gase der Düse von ca. 100 m/s, also einer Durchflußmenge von ca. 2500 l/h, beträgt die Geschwindigkeit in der Leitung im wesentlichen 2 m/s, was eine Reynoldssche Zahl von im wesentlichen 2000 in den freien Teilabschnitten 38, 42, 48, 50 des Rohrs ergibt.
Unter diesen Bedingungen handelt es sich bei Strömung des Gasgemisches in der Zuführungsleitung um eine im wesentlichen laminare Strömung.
Es ist festgestellt worden, daß die Laminierung der Strömung in der Leitung 14 zu einer Verringerung von ca. 20 Dezibel (dBA) des an der Düse des Schweißbrenners gemessenen Lärmpegels führt. Eine solche Verbesserung wird insbesondere für einen solchen Durchmesser der Leitung für Geschwindigkeiten des Gemisches in der Leitung unter 5 m/s festgestellt.
Fig. 2 zeigt die Versuchsergebnisse von Lärmpegelmessungen. Die Lärmpegel wurden in einer Entfernung von 0,5 m von der Düse in deren Ausgangsebene gemessen. Die Bezugspegel wurden mit einem Schweißbrenner, Typ "Varial G2" erhalten, der in Frankreich von der Firma Soudure Autogène Francaise erhältlich ist. Dieser Schweißbrenner war mit einer Düse mit einer Mischungsnenndurchflußmenge von 2000 l/h mit einem Ausgangsdurchmesser von 3 mm ausgestattet. Der Propan- und Sauerstoffgehalt des verwendeten Gemisches betrug 1,33. Der Innendurchmesser der zylindrischen Zuführungsleitung eines solchen Schweißbrenners beträgt 8 mm.
Die Kurve zeigt die für diesen Bezugsschweißbrenner und den Schweißbrenner 10 von Fig. 1 bei verschiedenen Durchflußmengen von 1200 l/h bis 3000 l/h des gleichen Gemisches gemessenen Schallpegel. Diese Schallpegel werden durch schwarze Kreise bzw. leere Quadrate dargestellt.
Weiterhin ist eine sehr deutliche Verringerung des Schallpegels festzustellen. Diese Verringerung variiert von mehr als 30 Dezibel (dBA) bei einer Durchflußmenge von 1200 l/h bis ca. 15 Dezibel (dBA) bei einer Durchflußmenge von 3000 l/h.
Eine Hypothese für die Erklärung der Verringerung des gemessenen Lärmpegels lautet wie folgt.
Der durch eine Flamme abgegebene Lärm stammt einerseits von dem Flammenkegel (mittlerer Teil der Flamme) und andererseits von der Flammenhülle (Umfangsteil der Flamme).
Es wird gemeinhin angenommen, daß der durch eine Flamme erzeugte Lärm von Schwankungen der Flamme stammt.
Gemäß der hier angeführten Hypothese stammt jedoch der Großteil des Lärms der Flamme von dem Flammenkegel und besonders von der Instabilität von dessen Fläche.
Die Turbulenz- und Strömungsanalyse am Ausgang der Düse eines Schweißbrenners des Stands der Technik scheint zur Erklärung der Schwankungen der Flammenkegelfläche allein nicht auszureichen. Es wird jedoch angenommen, daß die an der Basis des Flammenkegels anzutreffenden schwachen Turbulenzen durch die Flamme mit der Strömungsgeschwindigkeit durch Konvektion übertragen werden, wobei sie durch die Instabilität von Darrieus- Landau (Landau, L. Acta Physiochimica UDSSR, Band 19. 5. 77, (1944)) verstärkt werden, und daß die Flamme, wenn die Amplitude der Störungen ausreichend groß geworden ist, selbstturbulent wird. Des weiteren scheint die Strömungsturbulenz, selbst wenn sie gering ist, zur Erregung der Instabilität von Darrieus-Landau auszureichen.
Der erfindungsgemäße Schweißbrenner ist dahingehend konzipiert worden, die an der Basis des Flammenkegels vorhandenen Turbulenzen noch weiter zu reduzieren.
Dazu ist der Schweißbrenner so dimensioniert worden, daß im Inneren der Lanze eine im wesentliche laminare Strömung erhalten wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schweißbrenner werden die folgenden Phänomene beobachtet.
Das Brenngas und das Oxidationsgas werden im Zuführungsdurchgang 28 in Berührung gebracht. Durch die plötzliche Durchmesseränderung am Eingangsende 32 wird eine Rückführung der Gase in den Innenraum der Mischkammer 34 bewirkt. Insbesondere entstehen am Ausgang des Durchgangs 28 Wirbel, wodurch in der Kammer 34 eine turbulente Strömung erzeugt wird. Diese turbulente Strömung begünstigt die homogene Mischung der Gase.
Zur Erzeugung eines Rückführphänomens, das zu Wirbeln in der Mischkammer führt, ist es zweckmäßig, wenn die Querschnittsänderung vom Querschnitt des Durchgangs 28 bis zum maximalen Querschnitt- der Mischkammer über eine geringe Länge entlang der Achse der Leitung 14 führt. Insbesondere muß das Profil an der Außenseite eines Kegels vorhanden sein, dessen Scheitelwinkel 14º und vorzugsweise größer gleich 20º ist.
Die Länge der Mischkammer ist vorteilhafterweise gleich deren Durchmesser.
Der Strom der in der Kammer 34 gemischten Brenn- und Oxidationsgase zirkuliert danach auf willkürliche Weise durch die Ablenkkammer 36. Das räumliche Ausmaß der Turbulenzen ist somit auf eine Größe im Bereich des Durchmessers der Kugeln 36A (4 mm) beschränkt.
Die Beruhigungskammer 38 gewährleistet danach eine viskose Zerstreuung der noch in der Strömung vorhandenen Wirbel. Die Länge L der Kammer 38, die für eine erste Dämpfung der Wirbel um ungefähr einen Faktor von drei erforderlich ist, wird durch L = U.m²/(4π².ν) gegeben, wobei U die mittlere Geschwindigkeit des Gemisches, m die Maschengröße und ν die Viskosität des Gemisches ist.
Das Axialführungsglied 40 gewährleistet danach eine Dämpfung der Quergeschwindigkeitsschwankungen in der Strömung. Insbesondere leitet es die Strömung in Richtung der Achse der Leitung 14.
Vorteilhafterweise beträgt die Länge des Glieds mit der wabenförmigen Struktur das Vier- bis Zehnfache und vorzugsweise das Sechs- bis Achtfache des Durchmessers der das Glied bildenden Kanäle.
Die Länge der dem Glied 40 nachgeschalteten Beruhigungskammer 42 muß zur Dämpfung der von dem Glied 40 erzeugten Turbulenzen ausreichen. Wie oben wird diese optimale Lange L durch die Beziehung L = U.m²/(4π².ν) gegeben, wobei U die Geschwindigkeit des Gemisches, m der Durchmesser der Kanäle der Struktur und v die Viskosität des Gemisches ist. In dem beschriebenen Beispiel beträgt diese Länge 85 mm und entspricht einer Dämpfung der Turbulenzen von ungefähr einen Faktor von 10.
Analog dazu gewährleistet das Glied 44, bei dem der Durchmesser der Kanäle unter dem der Kanäle des Glieds 40 liegt, mit der nachgeschalteten Beruhigungskammer 48 eine neue Dämpfung der Quergeschwindigkeiten in der Strömung und verbessert die Richtwirkung der Strömung.
Das der Kammer 50 zugeordnete Gitter 46 bewirkt eine Enddämpfung der Strömungsturbulenzen.
Wenn der Schweißbrenner im Dauerzustand betrieben wird, das heißt mit einer Durchflußmenge zwischen 1000 und 3000 l/h, liegt die Reynoldssche Zahl der Strömung in den freien Kammern unter 3000. Somit wird im Innenraum dieser Kammern eine Laminarströmung erhalten. Durch die Laminierung der Strömung in der Leitung 14 wird der von der Flamme erzeugte Lärm wesentlich verringert.
Des weiteren wird der Lärmpegel durch das Vorhandensein der Ablenkvorrichtung 36 und der Glieder zur Axialführung der Strömung -40, 44 noch weiter verringert.
In Fig. 3 wird eine alternative Ausführungsform des Schweißbrenners 10 von Fig. 1 dargestellt. Diese Schweißbrenner unterscheidet sich nur durch seine Zuführungsleitung von dem von Fig. 1. Diese wird durch ein Rohr 100 mit kreisrundem Querschnitt mit einem Innendurchmesser von 10 mm und einer Länge von 221 mm gebildet Diese Rohr enthält innen zwei identische Glieder 102, 104 zur Axialführung des Gemisches. Diese Glieder werden durch wabenförmige Strukturen gebildet, deren Wände sich in Längsrichtung erstrecken. Diese Wände begrenzen Kanäle mit einem Durchmesser von 1 mm.
Diese beiden Teilabschnitte 102, 104 erstrecken sich jeweils über eine Länge von 60 mm. Sie begrenzen zwischen sich eine freie Beruhigungskammer, die mit 106 bezeichnet wird. Diese erstreckt sich über eine Länge von 30 mm.
Zwischen dem zweiten Teilabschnitt 104 und der Düse 16 ist eine Beruhigungskammer 108 vorgesehen, die sich über eine Länge von 50 mm erstreckt.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Schweißbrenner führt eine Durchflußmenge von ca. 2800 l/h zu einer Geschwindigkeit in der Zuführungsleitung von 10 m/s. Die Reynoldssche Zahl des in den durch die wabenförmigen Strukturen begrenzten parallelen Kanälen strömenden Gemisches beträgt im wesentlichen 500. Somit liegt die Reynoldssche Zahl in den von den Gliedern mit der wabenförmigen Struktur eingenommenen Teilabschnitten der Leitung über den gesamten Leitungsquerschnitt unter 3000. Dadurch wird eine Laminierung der Strömung bewirkt, wodurch sich eine stärkere Stabilisierung des Flammenkegels ergibt.
Der in Fig. 3 dargestellte Schweißbrenner erzeugt einen deutlich niedrigeren Lärmpegel als der Bezugsschweißbrenner.
Die hier beschriebenen Schweißbrenner weisen eine gerade Lanze auf. Jedoch können sie auch (insbesondere an ihrem Ausgangsende) einen gekrümmten Teilabschnitt aufweisen, ohne daß sich der gemessene Lärmpegel wesentlich erhöht.

Claims

1. Vormischbrenner mit einer Durchflußmenge von über 1000 l/h jener Art, die eine Leitung (14) zur Zuführung eines Gasgemisches mit einem Ende (32) zur Zuführung des Gasgemisches und einer am anderen Ende der Zuführungsleitung (14) angebrachten einzigen Düse (16) zur Erzeugung der Flamme umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (14) so ausgeführt ist, daß an jeder Stelle mindestens eines Querschnitts davon die Reynoldssche Zahl des in der Zuführungsleitung (14) zirkulierenden Gemisches unter 3000 liegt, wenn der Brenner im Dauerzustand mit einer Durchflußrate von über 1000 l/h betrieben wird.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Gemisches in dem Querschnitt unter 5 m/s beträgt.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (14) über mindestens einen Teilabschnitt (102, 104) sich in Strömungsrichtung erstreckende Längswände aufweist, die den Querschnitt der Zuführungsleitung (14) in benachbarte Kanäle unterteilen, und daß an jeder Stelle mindestens eines Querschnitts des unterteilten Teilabschnitts die Reynoldssche Zahl des in der Zuführungsleitung (14) zirkulierenden Gemisches unter 3000 liegt, wenn der Brenner im Dauerzustand betrieben wird.

4. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (14) am Zuführungsende (32) eine freie Mischkammer (34) aufweist, in die ein Durchgang (28) zur Zuführung eines Gasgemisches mündet, wobei der Querschnitt der Mischkammer (34) größer ist als der Querschnitt des Zuführungsdurchgangs (28) und sich der Querschnitt der Zuführungsleitung (14) in Strömungsrichtung vom Zuführungsdurchgang (28) zur Mischkammer (34), insbesondere an einer Schulter (28A), plötzlich vergrößert.

5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (14) über einen Teilabschnitt eine eine Ablenkvorrichtung (36) bildende Anordnung von Elementen (36A) aufweist, die in Strömungsrichtung durch einen freien Teilabschnitt (38) verlängert wird.

6. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (14) über mindestens einen Teilabschnitt ein Glied (40, 44; 102, 104) zur Axialführung der Strömung aufweist.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem oder jedem Glied (40, 44; 102, 104) zur Axialführung der Strömung ein freier Teilabschnitt (42, 48; 106, 108) zur. Strömungsberuhigung nachgeschaltet ist.

8. Brenner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Axialführungsglied (40, 44; 102, 104) sich in Strömungsrichtung erstreckende Längswände aufweist, welche den Querschnitt der Zuführungsleitung (14) in ein gleichmäßiges Muster definierende benachbarte Kanäle unterteilen.

9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen der Kanäle eines gleichen Axialführungsglieds (40, 44; 102, 104) im wesentlichen gleich sind.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in Strömungsrichtung gemessene Länge der Kanäle des oder jedes Führungsglieds (40, 44) zwischen dem Vier- bis Zehnfachen, insbesondere dem Sechs- bis Achtfachen, des Kanaldurchmessers beträgt.

11. Brenner nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Teilabschnitte der Zuführungsleitung (14) Axialführungsglieder (40, 44) aufweisen und daß sich die Querschnittsflächen der Kanäle in Strömungsrichtung des Gemisches von einem Glied zum nächsten verkleinern.

12. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (16) innen von der Leitung (14) bis zu ihrem Ausgangsende (52) durch eine allgemein S-förmige Konvergierung (54) begrenzt wird, die sich tangential an der Zuführungsleitung (14) anschließt.

13. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich dabei um einen Schweißbrenner, vorzugsweise einen Schweißbrenner mit einzelnem Flammenkegel, handelt.

14. Verwendung eines Schweißbrenners, vorzugsweise mit einzelnem Flammenkegel, nach Anspruch 13 in einem Sauerstoffverbrennungsverfahren unter Einsatz eines Gasgemisches, das mindestens ein Brenngas und mindestens ein Oxidationsgas enthält.