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Rohrförmige Brenner bestehen aus
einem rohrförmig
ausgebildeten Körper,
in den ein Gemisch aus Luft und einem Brennstoff, zum Beispiel einem gasförmigen Brennstoff,
eingeleitet wird. Der Körper ist
mit Öffnungen
versehen, durch die hindurch man das Gemisch ausströmen und
dann verbrennen lässt.
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Das Gemisch aus Luft und Brennstoff
kann auf unterschiedliche Weise in den Körper eingeleitet werden. Ein
derartiger Brenner ist beispielsweise in der
EP 0 844 435 A dargestellt.
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Bei so genannten atmosphärischen
Brennern ist der Körper
des Brenners innen mit einem Venturi-Rohr versehen, in das der Brennstoff
unter Druck mittels einer Injektordüse eingeleitet wird. Dies führt zu einem
Ansaugen von Luft aus dem Außenraum
infolge des so genannten Venturi-Effektes sowie zu der Bildung des
Gemisches von Luft und gasförmigem
Brennstoff.
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Bei so genannten vormischenden Brennern wird
das Gemisch in den Körper
des Brenners mittels eines Gebläses
oder eines Kompressors eingeleitet. Bei den so genannten mischenden
oder gebläseunterstützten Brennern
wird ein Gemisch von Luft und Brennstoff in den Brenner mittels
eines Gebläses oder
eines Kompressors unter Druck oder durch Ansaugen eingeleitet, wodurch
ein in dem Körper
des Brenners untergebrachtes Venturi-Rohr aufgeladen wird.
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Der Körper von rohrförmigen Brennern
kann aus einem Stück
Blech hergestellt werden, das in die Form eines Rohres gebogen wird,
wobei dessen zur Achse des Rohres parallelen Kanten miteinander zum
Beispiel mittels Schweißen
oder Falzen verbunden werden. Bei auf diese Weise hergestellten
Brennern muss der gesamte Körper
des Brenners aus einem Werkstoff hergestellt werden, der gegen die
hohen Temperaturen beständig
ist, die beim Verbrennen des Gemisches aus Luft und einem gasförmigen Brennstoff
erzeugt werden, obwohl nur der Bereich des Brennerkörpers mit
den Öffnungen
für das
Ausströmen
des Gemisches aus Luft und Brennstoff diesen hohen Temperaturen
ausgesetzt ist. Darüber
hinaus unterscheiden sich die thermischen Ausdehnungen, die in dem
Körper
des Brenners im Betrieb auftreten, von Bereich zu Bereich infolge
der verschiedenen Temperaturen, die von den unterschiedlichen Bereichen
des Brennerkörpers
wegen der räumlichen
Verteilung der Öffnungen
zum Ausströmen
des zu verbrennenden Gemisches aus Luft und Brennstoff erreicht
werden. Diese räumliche
Verteilung ist im Allgemeinen nicht gleichförmig, weil es Bereiche des
Körpers
des Brenners ganz ohne Öffnungen
gibt und Bereiche mit unterschiedlichen Dichten der besagten Öffnungen.
Die verschiedenen thermischen Ausdehnungen, die in den unterschiedlichen Bereichen
des Körpers
des Brenners auftreten, führen
zu mechanischen Spannungen, die die Lebensdauer des Brenners vermindern.
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Eine weitere bekannte Technik besteht
darin, den Körper
eines rohrförmigen
Brenners aus zwei Schalen aus gebogenem Blech herzustellen, die
beide halbrohrförmig
ausgebildet sind, und diese zwei Schalen mittels Schweißen zu verbinden,
und zwar entlang ihrer parallel zur Achse des rohrförmigen Körpers ver laufenden
Kanten, derart, dass ein rohrförmiger
Körper
entsteht.
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Mit dieser Art der Konstruktion ist
es möglich, unterschiedliche
Werkstoffe für
die zwei den Körper des
Brenners bildenden Schalen zu verwenden: zum Beispiel einen Werkstoff
von hoher Temperaturbeständigkeit
für eine
erste Schale, in der zum Beispiel die Öffnungen für das Ausströmen des
Luft/Brennstoff-Gemisches
ausgebildet sind, und einen Werkstoff von geringerer Qualität, der weniger
teuer ist, für die
andere Schale, zum Beispiel ohne die Öffnungen, die wesentlich geringeren
Temperaturen ausgesetzt ist als die erste Schale.
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Das Verbinden der beiden Schalen
mittels Schweißen
bringt indes einige Probleme mit sich, weil die verschiedenen thermischen
Ausdehnungen der beiden Schalen infolge der verschiedenen Temperaturen,
denen sie ausgesetzt sind, im Betrieb zu Verformungen im Körper des
Brenners führen.
Daraus ergeben sich mechanische Spannungen, die die Lebensdauer
des Brenners begrenzen. Darüber
hinaus erfordert das Verbinden der beiden Schalen mittels Schweißen ein
kontinuierliches Verfahren, mit anderen Worten, es ist nicht möglich einzelne
Brenner oder eine begrenzte Anzahl von Brennern zu niedrigen Kosten
herzustellen. Schließlich
erfordert das Schweißverfahren
teure Hilfsmittel um das Auftreten von zerstörerischen Effekten zu verhindern, beispielsweise örtliches
Kaltverfestigen der verschweißten
Teile oder Schweißfehler.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die vorerwähnten
Probleme zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung zielt auf
einen Brenner ab, der mit einem Gemisch aus Gas und Brennstoff gespeist
werden kann und mit einem rohrförmigen
Körper
versehen ist, mit Öffnungen
zum Ausströmen
des Gemisches aus Luft und Brennstoff, und der eine Längsachse
aufweist, wobei der rohrförmige
Körper
mit mindestens einem ersten Körperbereich
und mindestens einem zweiten Körperbereich versehen
ist, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich entlang ihrer
jeweiligen, parallel zur Längsachse
verlaufenden Kanten miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch
die Tatsache, dass der erste Bereich und der zweite Bereich miteinander durch
Falzen der Kanten verbunden sind.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine einfache
und billige Herstellung eines rohrförmigen Brenners, bestehend
aus Bereichen oder Teilen, die aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt
sind, zum Beispiel einem Werkstoff mit hoher Temperaturbeständigkeit
für die
den höheren
Temperaturen ausgesetzten Bereiche und einem weniger temperaturbeständigen und
damit weniger teuren Werkstoff für
die niedrigeren Temperaturen ausgesetzten Bereiche, was zu einer
wesentlichen Senkung der Kosten führt. Darüber hinaus können die
Körperbereiche
miteinander durch Falzen derart verbunden werden, dass eine gegenläufige Gleitbewegung
jedes Bereiches relativ zu daran angrenzenden Bereichen in einer Richtung
parallel zu der Achse des Brenners möglich ist, um die verschiedenen
thermischen Ausdehnungen zu kompensieren, die in den Bereichen auftreten, wodurch
Verformungen des Brennerkörpers
und sich daraus ergebende mechanische Spannungen vermieden werden,
und folglich die Lebensdauer des Brenners wesentlich erhöht wird.
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Weitere Vorteile und Besonderheiten
der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung
deutlich werden, die lediglich als nicht einschränkendes Beispiel zu verstehen
ist und sich auf die beigefügten
Zeichnungen bezieht.
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung eines Brenners gemäß der vorliegenden Erfindung,
bei dem der Körper
aus zwei halbrohrförmigen
Bereichen besteht, die miteinander mittels Falzen verbunden sind;
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2 ist
eine Querschnittsdarstellung eines rohrförmigen Brenners gemäß der vorliegenden
Erfindung, dessen Körper
aus vier Bereichen besteht, die miteinander mittels Falzen verbunden
sind.
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3 ist
eine vergrößerte Einzelheit
der Falzverbindung zweier aneinander grenzender Bereiche des Körpers des
Brenners, der in 1 oder in 2 dargestellt ist;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Brenners aus 1;
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5 ist
eine Seitenansicht des Brenners aus 1,
die – nicht
maßstäblich – die gegenläufige Gleitbewegung
der zwei halbrohrförmigen
Bereiche des Brennerkörpers
infolge verschiedener thermischer Ausdehnungen während des Betriebes des Brenners
zeigt;
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6 ist
eine Draufsicht auf den Brenner aus 2;
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7 ist
eine Ansicht wie die aus 6,
die – nicht
maßstäblich – die gegenläufige Gleitbewegung
der zwei Bereiche des Brennerkörpers
infolge verschiedener thermischer Ausdehnungen während des Betriebes des Brenners
zeigt.
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1 zeigt
einen rohrförmigen
Brenner gemäß der Erfindung,
der einen rohrförmigen
Körper 1 mit
einer Längsachse
A aufweist. Der Körper 1 besteht
aus einem ersten, halbrohrförmigen
Körperbereich
oder Körperteil 2 und
einem zweiten Körperbereich
oder Körperteil 3,
das gleichfalls halbrohrförmig ist.
Auf einem der halbrohrförmigen
Teile, beispielsweise auf dem ersten halbrohrförmigen Teil 2, sind Öffnungen 4 für das Ausströmen und
die nachfolgende Verbrennung eines Gemisches aus Luft und einem
gasförmigen
Brennstoff vorgesehen, das in den rohrförmigen Körper 1 eingeleitet
wird. Das erste halbrohrförmige
Teil 2 und das zweite halbrohrförmige Teil 3 sind
miteinander durch Falzen entlang ihrer jeweiligen Kanten 5 und 6 verbunden,
die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse A erstrecken. Das Falzen
wird derart ausgeführt,
dass die Kanten 5 und 6 im Falzbereich eine Dichtung bilden,
die ein Entweichen des Gemisches aus Luft und gasförmigem Brennstoff
verhindert. Darüber
hinaus kann das Falzen derart ausgeführt werden, dass sich das erste halbrohrförmige Teil 2 und
das zweite halbrohrförmige
Teil 3 relativ zueinander in einer Richtung parallel zur
Achse A des Brennerkörpers 1 verschieben
können.
Dies ermöglicht
es, verschiedene thermische Ausdehnungen zu kompensieren, die im
ersten halbrohrförmigen
Teil 2 und im zweiten halbrohrförmigen Teil 3 infolge
verschiedener Temperaturen auftreten, denen sie im Betrieb des Brenners
ausgesetzt sind. Das erste halbrohrförmige Teil 2, auf
dem die Öffnungen 4 ausgebildet
sind, wird nämlich
wesentlich höheren
Temperaturen ausgesetzt als das zweite halbrohrförmige Teil 3, und
zwar infolge der Verbrennung des Gemisches aus Luft und gasförmigem Brennstoff,
die in der Nähe
der äußeren Oberflächenzone des
halbrohrförmigen
Teils 2 abläuft,
in dem die Öffnungen
ausgebildet sind. Eine gegenläufige
Gleitbewegung der beiden halbrohrförmigen Teile 2 und 3 des
Brennerkörpers 1 infolge
verschiedener thermischer Ausdehnungen der Teile ist in 1 durch S bezeichnet.
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Indem die verschiedenen thermischen
Ausdehnungen kompensiert werden, ist es möglich, dauerhafte Verformungen
und mechanische Spannungen im rohrförmigen Körper 1 des Brenners
während dessen
Betriebes zu vermeiden, wodurch die Lebensdauer des Brenners wesentlich
erhöht
wird.
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Die beiden halbrohrförmigen Teile 2 und 3 können auch
aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt sein, wobei ein Werkstoff
hoher Qualität
mit hoher Temperaturbeständigkeit
für das
erste halbrohrförmige
Teil 2 verwendet wird, das im Betrieb des Brenners sehr
hohen Temperaturen ausgesetzt ist, und ein Werkstoff weniger hoher
Qualität
mit niedrigerer Temperaturbeständigkeit
für das
zweite halbrohrförmige
Teil 3, das wesentlich niedrigeren Temperaturen ausgesetzt
ist. Dies ermöglicht
eine erhebliche Verminderung der Herstellkosten des Brenners.
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Die 2, 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform
eines Brenners gemäß der Erfindung, der
einen rohrförmigen
Körper 1 aufweist,
der aus vier Bereichen oder Teilen besteht, nämlich einem ersten Körperteil
7, einem zweiten Körperteil
8, einem dritten Körperteil 9 und
einem vierten Körperteil 10,
die sämtlich
bogenförmig
ausgebildet sind.
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Jeder der Körperteile ist mit den jeweils
angrenzenden Körperteilen
verbunden und zwar mittels Falzen entlang der jeweiligen Längskanten 12, 13, 14 und 15,
die sich im wesentlichen parallel zur Längsachse A des Brennerkörpers 1 erstrecken.
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Auf dem ersten Brennerteil 7 sind
erste Öffnungen 16 zum
Ausströmen
und nachfolgenden Verbrennen eines Gemisches aus Luft und Brennstoff ausgebildet,
das in den rohrförmigen
Körper 1 eingeleitet
wird. Auf dem zweiten Brennerteil 8 sind zweite Öffnungen 17 zum
Ausströmen
und nachfolgenden Verbrennen des Gemisches aus Luft und Brennstoff ausgebildet.
Die räumliche
Verteilung und/oder der gesamte lichte Querschnitt der ersten Öffnungen 16 unterscheiden
sich von der räumlichen
Verteilung und/oder dem gesamten lichten Querschnitt der zweiten Öffnungen 17.
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Analog zu dem Ausführungsbeispiel
des Brenners gemäß den 1 und 4 sind die gefalzten Verbindungen derart
ausgebildet, dass die Längskanten 12, 13, 14 und 15 in
den Falzzonen eine Dichtung bilden, die ein Entweichen des Gemisches
von Luft und Brennstoff verhindert. Darüber hinaus können die
gefalzten Verbindungen derart ausgebildet werden, dass jedes Brennerteil 7, 8, 9 und 10 sich
in einer Richtung parallel zur A-Achse des Brennerkörpers 1 relativ
zu den jeweils angrenzenden Brennerteilen verschieben kann. Die
gefalzten Verbindungen der Brennerteile ermöglichen es, verschiedene thermische
Ausdehnungen zu kompensieren, die bei diesen Teilen infolge verschiedener
Temperaturen beim Betrieb des Brenners auftreten. Diese verschiedenen Temperaturen
hängen
davon ab, ob oder ob nicht Öffnungen 16 und 17 zum
Ausströmen
des Gemisches aus gasförmigem
Brennstoff und Luft vorhanden sind, sowie von der Anzahl, der räumlichen
Verteilung und der gesamten lichten Querschnittsfläche dieser Öffnungen
auf den Brennerteilen 7, 8, 9 und 10.
Dadurch, dass die verschiedenen thermischen Ausdehnungen kompensiert
werden, ist es möglich, dauerhafte
Verformungen und mechanische Spannungen im rohrförmigen Körper 1 des Brenners
während
seines Betriebes zu vermeiden, wodurch die Lebensdauer des Brenners
wesentlich erhöht
wird. Die gegenläufige
Gleitbewegung zwischen den beiden aneinander grenzenden Teilen 7 und 8 des
Brennerkörpers 1 infolge
unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen dieser Teile ist in 7 mit S bezeichnet.
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Darüber hinaus ist es möglich, die
Brennerkörperteile 7, 8, 9 und 10 aus
verschiedenen Werkstoffen herzustellen, entsprechend ihren jeweiligen Betriebstemperaturen,
wodurch die Herstellkosten des Brenners erheblich vermindert werden.
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Wenn der Brenner an beiden Enden
mit einem Flansch 18 zum Befestigen des Brenners in einem
Heizgerät
versehen ist, wird mindestens ein Flansch 18 derart ausgebildet,
dass eine gegenläufige
axiale Gleitbewegung zwischen den Brennerkörperteilen 2, 3; 7, 8, 9 und 10 möglich ist.
Die Brennerteile, die im Betrieb der höchsten Betriebstemperatur ausgesetzt
sind, werden zum Beispiel mit einem Abstand zu dem mindestens einen
Flansch 18 befestigt, und zwar mit Labyrinthdichtungen
(nicht dargestellt), um ein Entweichen des Gemisches aus gasförmigem Brennstoff
und Luft aus dem durch den Abstand gebildeten Spalt zu verhindern.
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Bei der praktischen Ausführung können die Werkstoffe,
Abmessungen und die Konstruktionsdetails verschieden von, jedoch äquivalent
zu denjenigen sein, die erläutert
wurden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen,
wie sie in den beigefügten
Patentansprüchen
definiert ist.