DE7241154U - Vorrichtung zum Erhitzen von Gegen standen mit heißen Gasen - Google Patents

Description

8898-72/H/Elf

Dimiter S.Zagoroff, Marblehead, Mass. (V.St.A.)

/ Vorrichtung zum Erhitzen von Gegenständen mit heißen ' X Gasen ζ^-———————-————-

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Erhitzen von Gegen= j ständen mit Gasen in Form eines Handbrenners mit einer Mischkammer/ aus der ein Brennstoff-Luftgemisch in eine Brennkammer gerichtet wird, aus der die verbrannten Gase ausgeblasen werden.

Die Vorrichtung arbeitet vorzugsweise mit Propangas und Luft und dient zum Erhitzen von Gegenständen aus Kunststoff mit einem Heißgasstrom, dessen Temperatur beim Auftreffen je nach dem Anwendmgsfall bis ungefähr 500°C betragen kann, beispielsweise zum Schrumpfen von Verpackungsfolien, zum Verschweißen von Kunststoffrohren, zum Erweichen, Entfernen oder Trocknen von Kitt und Farbe usw. Die Beschränkung auf relativ niedrige Temperaturen, etwa zwischen 130 und 54O°C ist dabei äußerst wichtig, da höhere Temperaturen zu Blasen- und Rißbildungen sowie zu Verschmorungen führt. Das am häufigsten für diese Zwecke benutzte Gerät ist der elektrische Heizbrenner, bei dem ein elektrisches Gebläse Kaltluft über ein Widerstandsheizelement bläst und die Heißluft auf das Werkstück gerichtet wird. Nachteilig dabei ist, daß einmal bei Verwendung von herkömmlichen elektrischen Steckdosen mit Absicherung auf 30 A die Leistung auf 3 kW beschränkt ist und zum anderen das Gerät dort nicht verwendbar ist, wo keine Elektrizität zur Verfügung steht.

U:r. die erstgenannte Beschränkung zu umgehen, hat man Geräte entwickelt, bei denen eine Gasflamme die Wärme erzeugt und mit Hilfe eines Gebläses temperierende Luft eingemischt wird. Diese Geräte, die mit zwei verschiedenen Energiesystemen arbeiten, sind jedoch\erhältnismässig kompliziert, sperrig und teuer. So wiegt ein typisches 25-kW-Gerät für den Handgebrauch ungefähr 5 kg(12 lbs)

Bei Geräten, die mit Brennstoff allein arbeiten, wie Handbrennern, besteht das Problem, daß die Flammentemperatur von herkömmlichen Brennstoffen wie Erdgas oder Propan ziemlich hoch liegen, nämlich über 165°°C,d.h. um ein Vielfaches über der gewünschten Temperatur. Um eine überhitzung des Erzeugnisses zu vermeiden, war man bestrebt, die Geschwindigkeit , mit der die Flamme das Werkstück beaufschlagt, beispielsweise mit Hilfe von Prallstiften oder dgl. Flammenverteilern oder durch Verwendung von brennstoffreichen, sogenannten gelben Flammen herabzusetzen; jedoch bestehen nach wie vor Probleme hinsichtlich der Entstehung von überhitzten Stellen- der Übererhitzung, der Versenguu.g und der Verschmorung» Diese bekannten Geräte haben ausserdem den Nachteil, daß der Gasstrom durch Wind oder andere Einflüsse aus der gewünschten Richtung abgelenkt wird.

Aufgabe der Neuerung ist, ein handliches Gerät anzugeben, mit dem unter Vermeidung der geschilderten Nachteile bekannter Geräte Gegenstände aus Kunststoff oder dgl. mit einem möglichst stabilen Heißgasstrahl erwärmt werden können.

Die Neuerung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Gemäss der Neuerung wird bewußt mit schneller, intensiver Verbrennung statt nach dem herkömmlichen Schema der langsamen, diffusen Verbrennung gearbeitet. Dies erscheint auf den ersten Blick unlogisch. Gewöhnlich verwendet man schnellere Brenner, um eine raschere, intensivere Erhitzung zu erzielen. Das entsprechende Verhalten lässt sich veranschaulichen, indem man die Zeit

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mist, die erforderlich ist, um das Ende z.B. eines am Brennerauslaß angebrachten Kupferstückes zu erhitzen, und zwar bei gleichbleibender Eingangsenergie, jedoch für unterschiedliche Geschwindigkeiten der gegen das Kupferstück gerichteten Abgase. Je höher die Geschwindigkeit ist, desto rascher wird das Kupfer erhitzt, und bei hohen Geschwindigkeiten schmilzt das Kupfer. Das Problem dabei ist, daß man mit niedrigeren Abgasgeschwindigkeiten arbeiten sollte, wenn ein schwächeres Erhitzen angestrebt wird. Bei den obengenannten bekannten Gasbrennern wurde versucht, dieses Prinzip anzuwenden, um ein schwaches oder massiges Erhitzen zu erreichen. Im Gegensatz hierzu wird bei der Neuerung das Werkstück in einer gewissen Entfernung vom Brenner, und zwar ein gutes Stück jenseits der Flamme, gehalten oder angeordnet. Die extrem hohen Geschwindigkeiten ergeben eine schwächere und gleichmässigere Erhitzung, die im erforderlichen MaEs kontrolliert werden kann. Es wird mit Strahlpumpwirkung gearbeitet, xssa grcsse Mengen von Umgebungsluft mitzureißen und einzumischen. Dieser Vorgang lässt sich dadurch veranschaulichen, daß man die Höchsttemperatur der Erzeugnisse oder Gegenstände in einer bestimmten Entfernung von einem Brenner mit 4400 Watt in Abhängigkeit von der Abgasgeschwindigkeit des Brenners mißt. Wird eine Temperatur von 54O°C innerhalb einer Entfernung von 23cm angestrebt, so lässt sich dies mit einer Brennerauslaßgeschwindigkeit (Abgasgeschwindigkeit) von 30 m/sec erreichen. Mit dem hier beschriebenen Sehnelib-enner erreicht man also eine gewünschte Niedrigtemperatur innerhalb einer kürzeren Entfernung als mit bekannten Langsambrennern mit gleichem Brennstoffverbrauch.

Es wird angenommen, daß diese guten Resultate mehreren Faktoren zuzuschreiben sind. Die viel höhere Abgasgeschwindigkeit (bei einem Brenner mit gegebenem Brennstoffverbrauch) ergibt eine kleinere Auslaßöffnungsfläche, was ein grösseres Verhältnis von Querschnittsumfang zu Querschnittsfläche des Stromes und damit eine bessere Luftpumpung und -einmischung für eine gegebene Länge der Mischzone zur Folge hat. Diese Wirkung kann dadurch gesteigert

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werden, daß man die Brennerauslaßfläche ausflacht odsr anderweitig so formt, daß man eine Gas-Luft-Grenzfläche mit großem (ausgedehnten) Umfang erhält. In dem Maße, wie mehr und mehr Kaltluft eingesaugt wird, verteilt sich zwar die Triebkraft der AAbgase auf eine grössere Luftmasse, jedoch bleibt die Geschwindigkeit am Werkstück ausreichend hoch, um eine gute Wärmeübertragung zu bewirken.

Da ferner die Abgase nur kurze Zeit brauchen, um die gewünschte niedrige Behandlungstemperatur zu erreichen, sind sie keinen nachteiligen Auftriebskräften ausgesetzt. Bei langsameren Brennerauslaßgeschwindigkeiten und langsamerer Abkühlung, wie sie bei bekannten Geräten gegeben sind, ist der Strom von gasförmigen Produkten auf dem Wege zum Werkstück ziemlich lange den Einwirkungen der allgemeinen Umgebung ausgesetzt, so daß er sich infolge von Auftriebskräften nach oben zu krümmen beginnt und stark dazu neigt, durch Luftzug abgelenkt zu werden, so daß er unkontrollierbar wird.

Die Neuerung läuft also darauf hinaus, ein Handgerät zum Erhitzen mit einem Schnellbrenner auszurüsten und dadurch, daß Luft mit einem Strahl der schnellen Abgase mitgerissen wird, einen Luftstrom mittlerer oder niedriger Temperatur zu erzeugen. Vorzugsweise erfolgt das Mitreißen von Luft wie bei einem freien Strahl bei vorbestimmten! Abstand zwischen Brenner und Werkstück. Die Pump- oder Mitreißzone befindet, »ich vorzugsweise innerhalb eines offenen Metallkäfigs, der einerseits die Aufgabe hat, den Brenner in einem vorausbestimmbaren Abstand vom Werkstück zu halten, um die Beaufschlagung des Werkstückes mit einer vorbestimmten Strahltemperatur sicherzustellen, und der andererseits den Zutritt zusätzlicher Luft im Strahlweg ermöglicht. Die SpitzentsKipsratur des Gases hängt in voraussagbarer Weise von der Entfernung zum Werkstück ab, so daß man einen einstellbaren Käfig oder eine anderweitige Abstands- oder Lageeinstellvorrichtung für

unterschiedliche AuslaBtemperaturerfordernisse voreinstellen und eichen kann.

Gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein geschlossenes Mischrohr verwendet, dessen Querschnittsfläche grosser (um mindestens das Fünffache) ist als die Brennerauslaßfläche. Bei ausreichender Länge des Mischrohres, im allgemeinen das 3-bis 7-fache des Durchmessers oder, bei Verwendung von hochsteuenden Brennerauslassen, auch kürzer, stelle diese Ausbildung ein vollständiges Vermischen der Verbrennungsprodukte mit der mitgerxssenen Luft sicher, so daß der resultierende Strom eine sehr gleichmässige Temperatur hat. Der Grad der Temperaturerniedrigung (oder das Mischungsverhältnis) wird hier durch das Verhältnis der Querschnittsfläche des Mischrohres zur Querschnittsfläche des Brennerauslasses bestimmt, so daß aufgrund der vorbestimmten Bemessung eine gewünschte Temperatur reproduzierbar erhältlich ist.

Vorzugsweise hat der Auslaß der Brennkammer eine solche Formgebung, daß der Durchmesser der Querschnittsfläche am Auslaß und stromabwärts erheblich grosser ist als der Radius eines Kreises der gleichen Fläche. Solche Auslässe haben typischerweise die Form von Schlitten oder Mehrfachrundungen. Dadurch verringert sich die für die Erzielung einer gewünschten Temperaturerniedrigung erforderliche Mischlänge in direkt proportionalem Verhältnis zur Grenzfläche zwischen Umgebung und Abgas (Strahlpumpfläche) , die durch den exponierten Umfang des Stromquerschnitts gegeben ist. Dies lässt sich dadurch veranschaulichen, daß man die Mischlänge von zwei Brennern mit gleicher Verbrennungsleistung und gleicher Abgasgeschwindigkeit, jedoch mit verschiedenen Brennkammerauslaßformen miteinander vergleicht. Mit einem Auslaß, bei dem der Umfang des Durchflußquerschnitts um mindestens 25% grosser ist als bei einem Rundauslaß, erreicht man eine gewünschte Temperatur, beispeilsweise 315°C_r nit einer Länge von 1/3 m während für den Rundauslaß 30% mehr Länge erforderlich ist. Damit man einen praktischen Handbrenner für z.B. Reparaturen an Strom-

netzen, wo ein zu langes Gerät unhandlich ist, erhält, ist es somit wichtig, daö der umfang um mindestens 25% grosser ist als der Kreis des gleichen Durchflußquerschnittes.

Eine weitere Verringerung der Mischlänge lässt sich erzielen. wenn man der Brennkammer eine solche Form gibt, daß die Stromlinien der Abgase von der Mittellinie aus divergieren, so daß der Umfang des Stromquerschnitts stromabwärts des Auslasses grosser ist als am Auslaß und die Abgasmoleküle möglichst weit voneinander getrennt werden, so daß sie maximal der Umgebungsluft ausgesetzt sind und sich mit ihr vermischen. Bei Mehrfachauslässen lässt sich ein solcher Strömungsverlauf dadurch erzielen, daß man die Auslaßdüsen so anordnet, daß sie mit ihren Achsen von der Mittellinie weggeneigt sind. Bsi Schlitzer, lässt sich sin solcher Strömungsverlauf dadurch erzielen, daß man die Brennkammer so ausbildet, daß ihre Wände von der Mittellinie weggeneigt sind, während die Querschnittsfläche der Kammer im Bereich unmittelbar stromaufwärts des Auslasses konstant abnimmt, damit eine Streuung oder Zertrennung der Strömung innerhalb der Kammer vermieden wird.

In Weiterbildung der Neuerung ist vorgesehen, daß verschiedene Auslaßabschnitte, die jeweils zu verschiedenen Brennkammern gehören, Brennstoff-Luft-Gemisch von einer gemeinsamer Primärstrahlpumpe empfangen, die lediglich von einem Brenngasstrahl aktiviert wird.

Eine weitere Ausführungsfonr der Neuerung , bei der die Geschwindigkeit der Abgase aus der Brennkammer, und folglich die Sekundärpumpwirkung auf die Umgebungsluft, erhöht ist, ist auch unabhängig von allgemeiner Bedeutung für Brenner, die mit Flüssigbrenngas oder von anderen druckbegrenzten Einrichtungen gespeist sind. Gemäss dieser Ausführungsform werden Wirbelstrom-Flammenhaiter bekannter Art verwendet, insbesondere solche, bei denen das in die Brennkammer eintretende Brennstoff-Luft-Gemisch durch-

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wirbelt wird und Turbulenzeffekte erzeugt werden, um den Verbrennungsvorgang im Sog der Flügel oder Schaufeln zu stabilisieren. Bei solchen bekannten Konstruktionen sind die hinteren Teile bewußt sehr etumpf ausgebildet , um einen beträchtlichen Umlauf von Teilen der Gase in der Srennkäüsaes: zu ermöglichen. Während solche Wirbelstrombrenner eine gute Verbrennung ermöglichen, bringen sie andererseits einen erheblichen Druckverlust mit sich, so daß ein großer Teil des Druckes im stromauf wärtigen Strombildungskanal nicht in nutzbringender Weise in Gasgeschwindigkeit umgesetzt wird. Neuerungsgemäss wurde nun vorausgesetzt, daß ein erheblicher Teil der bisher als notvjendig angesehenen Umwälzung tatsächlich nur während der Anfangsstdian der Zündung benötigt wird, um die Flamme vom Auslaß zum Einlaß der Brennkammer zurückzutreiben. Neuerungsgemäss ist am Flaimanhalter stromaufwärts des Brennkammerauslasses eine Zündkammer vorgesehen, die sich ausserhalb des Hauptstromes der vom Flaramenhalter abströmenden Gase, jedoch in Verbindung damit befindet und mit einer Zundfünken^orrichtung zum anfänglichen Zünden des Brenngasgemisches versehen ist. Aufgrund dieser Maßnahme können kleinere oder dünnere Wirbelstromkörper mit kleinerem Druckgefälle und verringertem Wirbelstromeffekt verwendet werden. Bei solchen Flammenhaltern reicht die Verwirbelung nicht aus, um Gas vom Auslaß der Brennkammer umzuwälzen, während sie ausreicht, um Gas aus der Nachbarschaft der Zündkammer umzuwälzen. Es wurde gefunden, daß bei einer solchen Ausbildung die Verbrennung erfolgreich sowohl eingeleitet als auch unterhalten wird, während der Druckverlust am FlammenhELter stark verringert ist und eine entsprechende Erhöhung der Gasgeschwindigkeit erzielt werden kann.

Die Mauerung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine teilweise schematische Vertikalschnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit rohr- oder düsenförmiger Mischkammer und abgeflachtem, divergierendem Brennerauslaß;

Figur la, 2,3 und 4 Querschnitte in den Schnittebenen la, 2, bzw. 4 in Figur 1;

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Flgur 5 eine Draufsicht in der Ebene 5 In Figur 1; Figur 1 b ein Temperaturprof11 am Ende des Mischrohres;

Figur 6 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäjsen Vorrichtung;

Figur 6a ein Temperatürprof11 am Ende des Käfigs;

Figur 7,8 und 9 Querschnitte Ir den Schnittebenen 7,8 bzw. 9 In Figur 6;

~ lgur 10 Diagramme der Temperatur, der Geschwindigkeit und der Durchströmungsmenge bei der Ausführungsform nach Figur 1 mit und ohne Mischrohr;

Figur 11 eine der Figur 1 entsp;c ? aende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Figur 11a, 12 und 13 Stirn- und Querschnittsdarsteli-ingen in den entsprechenden Ebenen (Schnittlinien) in Figur 11;

Figur 14 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Figur 15 und 16 eine Querschnittsdarstellung bzw. eine Stirnansicht in den entsprechenden Ebenen (Schnittlinien) in Figur 14; und

Figur 17 ein Traggestell mit einem Gegenstand , auf den eine Kunststoffolie mit Hilfe eines erfindungsgemässen Brenners aufgeschrumpft 1st.

Bei der in Figur 1 bis 5 gezeigten Vorrichtung strömt Druckgas durch eine Düse 1, die in ein Mischrohr 3 mündet. Die Funktion der gewöhnlich als Düsen- oder Strahlpumpe bezeichneten Düsen-

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Misehrohranordnung besteht darin, Luft A₁ durch öffnungen 0 um die Düse zwischen Streben 2 (Figur la) anzusaugen. Das Mischrohr hat einen ersten Abschnitt 3a von abgerundeter Form, sodann einen geraden Abschnitt 3b, an den sich ein divergierender Abschnitt 3c und dann ein kurzer gerader Abschnitt 3d anschliessen. Die durch den runden Einlaß und die anschliessenden drei Abschnitte gebildete Pumpe liefert ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit so hohem Druck wie möglich, typischerweise 5 bis 10 cm Wassersäulendruck bei einem Pumpdruck von 1,4 kg/cm für das Druckgas G. Ein Handgriff 4 fcrÄgt das Mischrohr 3, das alle übrigen Teile haltert.

Dan Gemisch wird in den Brenner gerichtet. Dieser besteht aus einer inneren Brennkammer 5 und dem Wirbelstrom-Flammenhalter 8, Das Gas wird in der Brennkammer verbrannt. Ein Zurückschlagen der Flamme in die Strahlpumpe wird durch die Konstruktion des' Flammenhalters verhindert. Die Durchlässe (Abmessung e) sind so klein, daß die Geschwindigkeit des hindurchströmenden Gases grosser ist als die Verbrennungsgeschwindigkeit, so daß die Flamme sich nicht stromaufwärts bewegen kann.

Im Abschnitt 5a ist die Brennkammer 5 zylindrisch, um dann auszuflachen (Figur 3). Bei der vorliegenden Ausführungsform mit sich ausbreitender Abgasströmung ist es wichtig, daß im letztgenannten Teil des Brenners, nachdem die Verbrennung erfolgt ist, der Durchlaß oder Kanal eine gleichbleibende oder, wie gezeigt, abnehmerde Querschnittsfläche hat, während er sich in einer Richtung ausweitet, um den beaufschlagten Umfang zu erweitern oder zu vergrössern. Die Durchflußquerschnittsfläche in Figur 3 ist grosser als der Auslaß 5_Q in Figur 4. Die Gase werden dadurch beim Austritt aus dem Brenner beschleunigt. Die geometrische Beschaffenheit ist besonders wichtig in dieser letzteren Hälfte des Brenners, damit die Geschwindigkeit erhalten bleibt und ein Ablösen der Strömung von den divergierenden Wänden vermieden wird.

Bei dieser speziellen Brennerausbildung ist zunächst ein zylindrischer Abschnitt 5a, dessen Länge vom Flanunenhalter aus kleiner ist als der Durchmesser, und anschliessend ein übergangsabschnitt 5b von konischer Form, der nach einer Länge von weniger als dem Durchmesser, gemessen vom zylindrischen Abschnitt aus, endet, vorhanden. Von dieser Stelle an, die den grössten Querschnitt des Brenners aufweist, nimmt die Querschnittsfläche 5c des Kanales ab. Im Betrieb setzt die Verbrennung aia Flammenhalter ein und breitet sich stromabwärts aus.

Wie aus dem Geschwindigkeitsprofil nach Figur 10 zu ersehen, strömt die Luft A₁ am runden Abschnitt 3a mit langsamer Geschwindigkeit ein und wird dann innerhalb des Mischrohrs 3 auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt, um im Abschnitt 3b ein Maximum von ungefähr 2 500 m/min zu erreichen. Im Diffusor- oder Leitabschnitt 3c verlangsamt sich die Strömung, wobei die Bewegungsenergie in ein statisches Druckgefälle umgewandelt wird. Beim Eintreten in die Brennkammer 5 und beim Erhitzen dehnt sich das Gas aus, und seine Geschwinclgkeit steigt wieder an, bis zu einem Maximum im Auslaß 5 des Brenners mit der Abmessung g von ungefähr 1800 m/min. Von dort an beginnt das Gas grosse Mengen von Behandlungsluft A₂ mitzureißen oder einzusaugen, und die Geschwindigkeit des Gemische nimmt ab. Am Auslaß 7 ist die Luftgeschwindigkeit im allgemeinen grosser als 20 m/sec und zwar im Bereich von 30 bis 60 m/sec , entsprechend der gestrichelten Linie B. Die Diagrammkurven A geben das Verhalten eines freien Strahles wieder, d.h. bei freiem Einströmen von Luft in den Abgasstrom an sämtlichen Stellen entlang der Strahllänge , wie es bei der Ausführungsform nach Figur 6 der Fall ist. Die gestrichelten Kurven B gelten für das Mischrohr 7 mit geschlossener Wand nach Figur 1.

Die Heißgase von der Brennkammer 5 treiben effektiv eine zweite Strahlpumpe an, die Umgebungsluft A₂ einsaugt oder -pumpt, einmischt und erhitzt. Das Mischrohr 7 dieser zweiten Strahlpumpe in Figur 1 hat eine Querschnitte lache, die, wie in Figur 4 ge-

zeigt, erheblich grosser ist als die Fläche des Auslasses 5_Q
des Brenners, und zwar in einer Grössenordnung von 5 bis 50. Der Lufteinlaß 7a in das Mischrohr 7 hat infolge seiner ausgeweiteten Form mit Abstützung durch konzentrisch um die Brennkammer 5 angeordnete Streben 6 eine entsprechende Grosse. Durch die schnelle Heißgasströmung wird Kaltluft angesaugt und mitgerissen, und dieser Strom vermischt sich im Mischrohr, dessen Funktion darin besteht, die Geschwindigkeiten und die Temperatur des Gemisches auszugleichen. Wäre das Mischrohr zu kurz, so würde sich eine
Strömung mit heißem Kern und kaltem Aussenmantel bilden. Stattdessen erfolgt eine vollständige Vermischung, so daß nach einer Länge von mehr als ungefähr 3 bis 7 Durchmessern, je nach der
Konstruktion, gleiche Temperatur und gleiche Geschwindigkeit
herrschen. Die Menge der mitgerissenen Luft hängt hauptsächlich vom Flächenverhältnis des Mischrohrs 7 zur Brennerauslaßfläche ab.

Für eine typische Ausführung der Vorrichtung nach Figur 1 können die Abmessungen wie folgt gewählt werdenr

a	0,0475	cm	(0,0187 Zoll)	1I	0,635	cm	(0.250 Zoll)
b	0,596	cm	(0,235 « )	l2	3,81	cm	(1,500 ■ )
C	1,46	cm	(0,575 " )		7,81	cm	(2,800 ■ )
d	1,70	CSV	(0,670 " )		2,54	cm	(1,0OO " )
e	0,340	cm	(0,134 " )		3,81	cm	(1,500 " )
f	2,26	cm	(0,890 " )		10,16	cm	(4,000 " )
g	0,864	cm	(0,340 " )
h	3,30	cm	(1,300 " )	Winkel	« 7°
i	3,18	cm	(1,250 " )	β	2O°
j	8,90	cm	(3,500 " )

Bei dieser spfeziellen Konstruktion liefert, bei Einleitung von
Propan mit 1,575 kg/cm überdruck und einem Brennstoffdurchsatz von 5,26 g/min entsprechend 3960 Watt, das Heißluftbrennergerät 0,3 m /rain Luft von 54O°C. und einer Geschwindigkeit von
6 m/sec.

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BeI der Ausfiihrungsform nach Figur 6 kann der Mischvorgang ohne das geschlossenwandige Mischrohr in einem sogenannten freien Strahl erfolgen, wobei Luft in den Mischstrom an beliebiger stromabwärtiger Stelle durch eine Reihs von über die Länge des Mischkäfigs 11 verteilten Offnungen 19 eintreten kann. Die Vorrichtung nach Figur 6 hat die gleiche Strahlpumpe wie die Vorrichtung nach Figur 1. Jedoch ist die Geometrie der Brennkammer 9 anders. In Figur 6 hat der Brenner drei kleeblattförmig angeordnete Auslafcschlitze 9_Q, statt nur eines Schlitzes, mit übergang von der zylindrischen zu diese*- Form (siehe Figur 7,8 und 9). Wiederum ist in der ersten Hälfte der Brennkammer die Form oder Querschnittsfläche nicht kritisch, während die letzte Hälfte eine ständig abnehmende Querschnittsfläche hat. Setzt man voraus, daß eine Auslaßgasgeschwindigkeit von mindestens 23 m/sec erwünscht ist, so können die Querschnitte berechnet werden, nachdem die Heizleistung festgelegt ist. Ein Brenner von 4400 Watt hat eine Auslaßfläche von typischerweise 2 cm (Figur 7), zu welchem Wert man gelangt, wenn man die maximale Geschwindigkeit des Erzeugers und die Menge der Verbrennungsgase berücksichtigt..

Der Mischvorgang bei der Vorrichtung nach Figur 6 ist sehr längenabhängig. Je weiter stromabwärts vom Brenner, desto mehr Luft ist angesaugt und desto tiefer ist die Temperatur abgefallen (siehe Figur 10). Die Temperaturabfallkurve ist dabei für jede Grosse des Auslasses und jede Durrhströmungsgeschwindigkeit genau voraussagbar. Da die Temperatur ständig abfällt, kann man die gewünschte Temperatur wählen. Um einen gleichbleibenden Abstand sicherzustellen, verwendet man eine Vorrichtung von der in Figur 6 gezeigten Art, wo mit Hilfe des Mischkäfigs 11 der Brenner in bezug auf das Werkstück eingestellt wird und ausserdera noch Luft zum Vermischen einströmen kann. Dieser Mischkäfig ist verstellbar. Er hat eine Strebe 12, die auf einem Tragbolzen 13 abgestützt und mittels einer Schraube 14 befestigt ist. Diese Strebe ist mit Einkerbungen versehen, wie gezeigt, so daß sie

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für verschiedene Temperaturen geeicht werden kann. Diese Anordnung hält den Mischkäfig in der eingestellten Eichlage in bezug auf den Brenner.

Bei der Ausführungsform nach Figur 6 muss man den Mischkäfig nach rückwärts und vorwärts verschieben, um die gewünschte Warmlufttemperatur am Käfigende einzustellen. In der zurückgefahrenen Lage herrscht die maximale an das Werkstück abgebbare Temperatur, und duich Wegverschieben kann man auf niedrigere Temperaturen einstellen. Typischerweise ist für die Erzielung der gleichen niedrigen Temperatur bei gleicher Brennerausbildung die Länge des Mischrohres 7, so daß diese Anordnung für bestimmte Anwendungsfälle u.U. zweckmässiger oder vorteilhafter ist. We es dagegen auf Gleichmässigkeit der Temperatur sämtlicher aus dem Auslaß strömender Luft ankommt, kann die Anordnung nach Figur 1 der nach Figur 6 vorzuziehen sein (vergleiche Figur ib und 6a und 10). Ein weiterer Vorteil der Ausführungsform nach Figur 1 besteht darin, daß sie bei starkem Querwind windfest i.st, so daß εie sich beispielsweise für die Verwendung auf Flugplätzen, Eisenbahnen sowie bei Reparaturen an Strom- und Telephonleitungen eignet.

Die Ausführungsform nach Figur 11 bis 13 hat Ähnlichkeiten mit den Ausführungsformen nach Figur 1 und 6. Und zwar hat die Vorrichtung eine gleichartige Primärstrahlpumpe 3a, die mit einem Brenngasstrom gespeist ist, der in diesem Fall durch den im Schwerkraftzentrum des Gerätes angeordneten Handgriff 4a eingeleitet wird. Am Eintritt in die Brennkammer 5a befindet sich ein Flamraenhalter 8a, der, wie in Figur 12 gezeigt, mehrere um einen Mittelpunkt angeordnete schraubenförmige Flügel mit dünnen Hinterkanten 6 aufweist,Bei diesem Flammenhalter befindet sich eine Ausnehmung 13' ausserhalb des Hauptstromes, jedoch in Verbindung damit. In dieser Ausnehmung befindet sich eine Zündkerze 15, die durch einen Hammerschlag auf einen piezoelektrischen Kristall 17 im Handgriff mittels eines Stößels 21 betätigt wird.

Der stromabwärtige Teil des Brennkammerquerschnitte verjüngt
sich wie bei der Kammer nach Figur 1 zu einem Langschlitz 5¹ ,
wobei der Querschnitt dieses Auslasses kleiner ist als der Querschnitt stromaufwärts davon. Der Auslaß trägt mit Strahlpumpeffekt in ein umgebendes Mischrohr 11a aus, das über seine Länge
eine Reihe von öffnungen 19 für den fortschreitenden Exntritt der
Umgebungsluft aufweist.

Ein solches Gerät von der in Figur 11 bis 13 gezeigten Art kann
ohne weiteres erheblich grosser als die Geräte nach Figur 1 und 6 ausgebildet werden, beispielsweise für eine Leistung von 30 kW
mit Auslaßgeschwindigkeiten von z.B. 450 m/min und Auslaßtemperaturen von 540° C, oder bei entsprechender Verkürzung oder Verlängerung des Mischrohres 11a für entsprechend höhere und niedrigere Geschwindigkeiten und Tsrspsrstuirsn.

Das Gerät ist leicht im Gewicht ui-d kann ohne weiteres auf eine
auf einen Gegenstand auf einer Palette aufgezogene Plastikfolienhülle 20 mit einer Seitenlänge von je 1,5 m gerichtet werden (Figur 17). Hält man das Gerät nach Figur 11 im Abstand von 1/3 oder 2/3 m von der Folie und schwenkt es mit seinem Auslaßende quer
sowie nach oben und unten und rund um den Gegenstand, so schrumpft die Kunststoffolie (z.B. Polyäthylen mit einer Dicke von 0,15 mm) sehr rasch, bis sie sich dem Gegenstand unter Bildung einer wetterfesten Umhüllung dicht und fest anschmiegt.

Die Ausführungsform nach Figur 14 bis 16 gleicht der nach Figur bis zur Linie L. Von dort verzweigt sich der Gaskanal in eine
Anzahl von kleinen Brennkammern 30, deren jede ihren eigenen
Flammenhalter 35 mit schraubenförmigen Flügeln mit dünnen Hinterkanten aufweist. Eine der Brennkammern hat eine Zündausnehmung
oder Zündkammer wie bei der Vorrichtung nach Figur 11, und eine
andere Brennkammer hat einen Durchlaß 37, der mit der ersten Brennkammer in Verbindung steht, so daß die Zündung von dort aus erfolgt.

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üÄc nuai.auauowftuj.uwt: jeuci ölciuiKcuuiiksjl <axVtsi.^j.eji<=jfi _r wie uutsii beschrieben, und enden in einem langgestreckten Auslaßschlitz, wobei diese Auslaßschlitze so angeordnet sind, daß ihre Längsachsen X und Υ sich im Mittelpunkt der Anordnung schneiden. Diese einzelnen Auslässe und ihre Anordnung ergeben eine sehr grosse Strahl-Luft-Grenzfläche für ein wirksames Pumpen und Ansaugen von Luft, z.B. im Mischrohr 7*.

Claims (16)

r>, ,^ c „ « 8898-72/H/Elf Dimlter S.Zagoroff Schutzaneprüche

1.) Vorrichtung zum Erhitzen von Gegenständen mit Gasen in Form eines Handbrenners mit einer Mischkammer, aus der ein Brennstoff= Luftgemisch in eine Brennkammer gerichtet wird, aus der die verbrannten Gase ausgeblasen werder, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennkammer (5 in Fig.l; 9 in Fig.6; 5a in Fig.11; 35 in Fig.14) in an sich bekannter Weise als Hochintensitäts-Brennkammer mit einer Flammenhaltereinrichtung (8,8a, 35) ausgebildet ist, und daß der Abgasauslaß (5_Q, 9_Q, 5'_Q) der Brennkammer hinsichtlich seines Durchflußquerschnitts schlitzförmig ist oder eine andere langgestreckte Umfangsform hat und eine Strahlpumpeinrichtung bildet, an deren Strahl-Luft-Grenzfläche sich der ausgestoßene Gasstrahl über eire kurze Strecke vor Erreichen des zu erwärmenden Gegenstandes mit großen Mengen an Umgebungsluft (A₂) vermischt.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß im Bereich des Brennkammerauslasses Luftströmungswege (bei A₂ , Figur 1; 19, Figur 6,11) für den Lufteintritt vorgesehen sind, und daC die Vorrichtung so ausgebildet ist, daß ein Volumen an Umgebungsluft, eingesaugt wird, das grosser ist als das Volumen des Strahls.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Bauteil (7 in Figur 5; 11 In Figur 6; 11a in Figur 11; 7a in Figur 14), das den Abgasauslaß zur Einstellung der Ausgangstemperatur Jn vorgegebenem, vorzugsweise längs verstellbaren Abstand von dem zu erwärmenden Gegenstand hält.

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4.) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Brennkammer von einem Rohrteil (7 in Figur 5; 11 in Figur 6; 11a in Figur 11; 7a in Figur 14) umgeben ist, das einen Lufteinlaß-Durchflußquerschnitt (bei A₂, Figur 1; Figur 7,13,16) in der Nähe des Brennkammerauslasses hat, der 5-mal grosser ist als der Durchflußquerschnitt des Brennkaimerauslasses (S_Q in Figur 4; 9_O in Figur 7; 5'_o in Figur 13).

5,/ Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,dadurch g e kennz eichnet, daß das genannte Bauteil eine Reihe von über seine Länge verteilten Lufteinströmwegen (bei 19, Figur 6, 11) für den Eintritt von in der Strahlrichtung zunehmenden Luftmengen aufweist.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,dadurch gekennzeichnet , daß das genannte Bauteil beim Brennkammerauslaß eine große Lufteintrirtsöffnung aufweist und stromabwärts davon aus einer ein Rohr (7 in Figur 5; 7a in Figur 14) bildenden geschlossenen Wand besteht.

7.) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer im Bereich unmittelbar vor ihrem Auslaß Wände hat, die so angeordnet sind, daß der Durchflußquerschnitt zum Auslaß hin nicht grosser wird (Figur 3 und 4; Figur 8 und 9) und am Auslaß eine hohe Austrittsgeschwindigkeit für das Ansaugen und Mitreißen der Luft erreicht wird.

8.) Vorrichtung nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet , daß der Durchflußquerschnitt der Brennkammer zum Auslaß hin abnimmt, während zwei Wände voneinander in Richtung des Auslasses so divergieren, dab ein schneller, divergierender Strahl mit fortschreitend grosser werdender Strahl-Luft-Pumpgrenzfläche für eine erhöhte Luftansaugung erzeugt wird.

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9.) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Äusiauabschnltte (i_Q in Figur 7; Figur 16) für die schnellen Abgase, die vorzugsweise derart im Winkel zueinander angeordnet sind, daß eine große Strahl-Luft-Pumpgrenzfläche für ein erhöhtes Ansaugen von Luft gebildet wird.

10.) Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennz eichnet durch eine einzige Brennkammer mit im Winkel angeordneten Wänden zum Bilden von allmählich divergierenden Strömen (Fig. 6, 7,8; Figur 14,16) , wobei die Ariden der Wände die einzelnen Brennkammer-Auslaßabschnitte bilden.

11.) Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennz ei e h net durch mehrere Auslaßabschnitte in Form von Langschlitzen in solcher Anordnung (Figur 7; Figur 16), daß die Längsachse jedes Schlitzes im wesentlichen durch den Mittelpunkt der Anordnung verläuft.

12.) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer die Strömung von einer Mischkammer in Form einer Primärstrahlpumpe (3,Figur 1; 3a in Figur 11) an sich bekannter Art aufnimmt, wobei der Eintritt des Brennstoff-Luftgemisches in die Brennkammer lediglich durch die Strahlpumpe durchströmendes Druckbrenngas und das Pumpen und Vermischen mit Umgebungsluft stromabwärts der Brennkammer lediglich durch die Verbrennungsprodukte des durch die Strahlpumpe eingeleiteten Brennstoff-Luftgemisches bewirkt wird.

13.) Vorrichtung nach Anspruch 12 zum Verbrennen von Gas mit einer Verbrennungstemperatur oberhalb 165(9c, dadurch § e kennzeichnet . daß im Anschluß an die Priraärstrahlpumpe ein an sich bekannter Druckaufbaukanal (3d in Figur 1) mit vergrössertem Querschnitt vorgesehen ist, wo der von der Strahl-

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pumpe erzeugte Staudruck in ein Druckgefälle umgewandelt wird, ji=a dis Srsnnksssssr einen an den Druclcaufbauka.na.1 angsschlosse— nen verengten Einlaß (e,Figur 1) aufweist, dessen Querschnitt wesentlich kleiner ist als der des Druckaufbaukanals und der daran anschliessenden Brennkammer (5 in Figur 1), und der eine Einlaßgeschwindigkeit zur Brennkammer erzeugt, die grosser ist als die Flammengeschwindigkeit des Gases, und daß der Brenner durch Verbrennen des Gases Abgas mit einer Austrittsgeschwindigkeit von mehr als 1225 m/min erzeugt.

14.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , d a -durch gekennzeichnet, daß bestimmte Auslaßabschnitte für verschiedene Brennkammern (Figur 14,16) vorgesehen sind, deren jede Brennstoff-Luftgemisch aus einer gemeinsamen

nxouiiAouiuici J-Ii is>'iu cxiici [Luuuauau^uui^r νια« einen Brenngasstrahl aktiviert wird, empfängt.

15.) Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem im Strömungsweg des in die Brennkammer eintretenden Luft-Brennstoffgemisches angeordneten Wirbelstrom-Flammenhalter zum Erzeugen von Turbulenzeffekten zwecks Stabilisierung des Verbrennungsvorgangs, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer eine beim Flammenhalter (8a in Figur 11,12; in Figur 14,15) und stromaufwärts des Auslasses (5* in Figur 11,13; Figur 14) der Brennkammer angeordnete Zündausnehraung (13 in Figur 11) aufweist, die sich außerhalb des Hauptstromes der aus dem S lampenhalter strömenden Gase, jedoch in Verbindung damit befindet und mit einer Zündfunkeneinrichtung (15 in Figur 11) für die anfängliche Zündung des Luft-Brennstoffgemisches ausgerüstet ist; und daß die vom Flammenhalter erzeugten Turbulenzeffekte für eine Umwälzung des Gases vom Auslaß der Brennkammer nicht ausreichen, jedoch für eine Umwälzung des Gases von der Zündausnehmung, so daß die Zündung eingeleitet werden kann, während der Flammenhalter einen nur geringen Druckverlust des in die Brennkammer eintretenden Gases bewirkt.

16.) Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet: t dfiD cie£ nxxuexsklTOui—Flöüüüeiuiälber i.r» «ii eich bekannter Weise eine Reine von schraubenförmigen Flügeln aufweist, deren Enden verjüngt sind (bei t, Figur 12) und die nur einen beschränkten Wirbelstromeffekt hervorrufen.