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Selbstregelnder Brenner Die Erfindung betrifft einen selbstregelnden
Brenner, dessen Brennerkopf als mit Brenndüsen besetzter Hohlkörper ausgebildet
ist, in den die Brennstoffleitung einmündet, und der für die verschiedensten Zwecke,
beispielsweise als Zündflammenbrenner oder als Wasserheizbrenner für gasbeheizte
Warmwasserapparate, wie Gasbadeöfen, "'armwassererhitzer usw., aber auch für andere
Zwecke, wie z. B. als Brenner für Gasöfen o. dgl., und zwar insbesondere überall
dort Verwendung finden kann, wo -bei geöffneter Brennstoffleitung die Gefahr der
Bildung eines explosiven Brennstoff-Luft-Gemisches besteht.
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Der Zweck der Erfindung ist, einen Brenner vorzusehen, bei dein die
Regelung der Brennstoffzufuhr zu den Brenndüsen in Abhängigkeit von der Temperatur
bzw. dein Betrieb des Brenners selbst erfolgt.
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Es sind selbstregelnde Brenner aus einem mit Brenndüsen besetzten,
als Hohlkörper ausgebildeten Brennerkopf bekannt, bei denen zwischen die Mündung
der Brennstoffzuleitung und den Brennerhohlraum ein Drosselventil geschaltet ist,
dessen den Brennstoffdurchlaß regelnde Teile mit je einer von der anderen räumlich
entfernten Stelle des Brennerhohlkörpers verbunden sind, derart, daß die Ausdehnung
und Zusammenziehung des Hohlkörpers infolge seiner Erwärmung oder Abkühlung entsprechende
Änderungen des Durchgangsquerschnittes des Drosselventils zwangsläufig hervorrufen.
Diese Brenner haben den Nachteil, daß entweder bei längerem Betriebe der Temperaturunterschied
zwischen
den die Körper des Drosselventils steuernden Teilen einen
sehr starken Ausgleich erfährt, was eine unvollständige Öffnung des Drosselventils
zur Folge hat, oder das Schließen des Drosselventils bei abgestellter Gaszufuhr
nur sehr langsam vor sich geht.
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Der Zweck der Erfindung ist in erster Linie, diese Nachteile zu beseitigen.
Es ist dies dadurch erreicht, daß sich der durch den Brennerhohlkörper erstreckende,
den einen Ventilkörper. nämlich beispielsweise den Ventilsitz oder- Ventilkegel
tragende Teil des Brenners als von innen gekühltes Rohr ausgebildet ist. Hierbei
kann der zum Betriebe des Brenners dienende Brennstoff selbst als kühlendes hlediuiti
Verwendung finden, und -zwar ist in diesem Falle die Anordnung zweckmäßig derart
getroffen, daß sich das Brennstoffzuleitungsrohr durch den. hohlen Brennerkörper
crstrz2ckt, an der Einmündungsstelle in den Brennerkopf starr mit diesem verbunden.
und an seinem freien Ende als Ventilkörper ausgebildet ist.
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Ventilsitz und Ventilkegel des Drosselventils können in bekannter
Weise derart ausgebildet sein, daß sie bei gegenseitiger Berührung den Gasdurchtritt
durch das Drosselc-entil vollständig unterbinden. In dieseln Falle genügt bereits
eine kurze und schwache Erwärmung des Brenners, beispielsweise durch ein Zündholz,
um eine solche Änderung des Durchgangsquerschnitts des Drosselventils hervorzurufen,
daß zu den Brennndüsen des Brenners eine kleine Brennstoffmenge gelangt, die durch
ihre Entzündung eine weitere Vergrößerung des Durchgangsquerschnitts des Drosselventils
bis zu dessen vollständiger i jffnung infolge der zunehmenden Erwärmung des Brenners
veranlaßt.
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Es kann aber auch gemäß der Erfindung einer der beiden relativ zueinander
beweglichen Teile des Drosselventils, also entweder j der Ventilsitz cder der Ventilkörper
oder beide, in an sich bekannter Weise in seiner I# läche einen Kanal für den Durchtritt
einer geringen Breiinstoffinenge in den Brennerraum besitzen, so daß ohne vorherige
Anwärinung des Brenners dieser bereits finit kleiner Flamme brciint und durch die
dadurch entstehende Erwärmung das Drosselventil vollständig geöffnet wird. Statt
des Kanals im Drosselventil kann auch irgendwo in dem voni Brennerraum umhüllten
Teil der Brennstoffleitung eine kleine Öffnung für den Durchtritt einer geringen
Brennstoffmenge aus der Brennstoffleitung in den Brennerrauin vorgesehen sein, oder
es kann das Drosselventil von vornherein so eingestellt sein, daß e: nicht vollständig
schließt, sondern eine kleine Brennstoffmenge durchläßt.
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Brennerkopf und Brennstoffzuleitung werden zweckmäßig aus einem Werkstoff
mit gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt, so daß die Schließung des
Drosselt entils bei abgestellter Brennstoffzufuhr nicht nur dann stattfindet, wenn
der Brenner kalt ist, sondern auch dann, wenn er durch längeres Brennen warm geworden
ist.
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In der Zeichnung ist ein Brenner gemäß der Erfindung in vier Ausführungsbeispielen
im Schnitt dargestellt.
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Der Brenner der Abb. i besteht aus einem als Hohlkörper ausgebildeten,
mit Brenndüsen ä besetzten Brennerkopf i, in den die Brennstoffzuleitung 2 mündet,
die von dein Brennerkopf nahezu vollständig umhüllt wird.
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Der Brennerkopf ist an seinem einen Ende bei 3. 3 mit der Brennstoffzuleitung
fest verbunden und trägt an seinem anderen Ende eine Stellschraube 6. Der Stellschraube
gegenüber befindet sich das freie Ende .l. der Brennstoffzuleitung a, das zusammen
mit der Stellschraube ein Drosselventil bildet, dessen Einstellung beispielsweise
derart erfolgen kann, daß, wenn der Brenner außer Betrieb ist, das Drosselventil
vollständig geschlossen ist.
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Der Brennstoff, beispielsweise Leuchtgas, vermag dann nur bis zu dein
Drosselventil d., 6 zti strömen, d. h. er kann, da dieses Ventil geschlossen ist,
nicht zu den Brenndüsen gelangen. Wird hierauf der Brennerkopf i, beispielsweise
mittels eines Zündholzes, schwach erwärmt, so dehnt er sich aus, was zur Folge hat,
daß sich das Drosselventil q., 6 etwas öffnet. Die Wärme wird zunächst nur dein
Brennerkopf übermittelt, nicht aber gleichzeitig der von diesem umhüllten Brennstoffzuleitung
a, so daß diese ihre ursprüngliche Länge beibehält. Die geringe Öffnung des Drosselventils
ermöglicht den Durchtritt einer geringen Gasmenge zu den Brenndüsen j. Das bis zu
den Brenndüsen gelangte Gas entzündet sich und erwärmt dadurch den Brennerkopf i
sehr stark, was zur Folge hat, daß sich dieser ausdehnt und allmählich das Drosselventil
vollständig öffnet. Solange der Breitner brennt, findet eine Mitausdehnung der Brennstoffzuleitung
nicht statt, weil diese durch das sie durchströmende kalte Gas gekühlt wird. Der
Brenner bleibt daher geöftit#2t, solange er brennt.
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Erlöschen die Flammen des Brenners unabsichtlich oder wird die Gaszufuhr
mittels eines nicht dargestellten Absperrhahnes unterbrochen, so findet zwischen
dein Brennerkopf i und der Brennstoffzuleitung z ein sehr schneller Wärmeaustausch
statt, der eine solche Ausdehnung der Brennstoffzuleitung zur Folge hat. daß sie
derjenigen des Brennerkopfes gleichkommt. Dies gilt insbesondere dann, wenn der
Brennerkopf und die Brennstoffzuleitung aus ein und demselben Werkstoff lergestellt
sind. Die Folge davon ist ein
schnelles vollständiges Schließen
des Drosselventils, so daß bei einem versehentlichen Öffnen des nicht dargestellten
Absperrhahnes nach dem Erlöschen der Flammen des Brenners kein Gas zu den Brenndüsen
gelangen kann.
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Gleichzeitig mit der Ausdehnung der Brennstoffleitung findet eine
wenn auch nur langsam fortschreitende Abkühlung und Zusammenziehung des Brennerkopfes
statt, so daß, `nenn der Brenner wieder in Betrieb genommen werden soll, solange
er noch warm ist, eine erneute Wärmezufuhr, beispielsweise mittels eines Streichholzes,
zu dem Brennerkopf genügt, um diesen sich stärker ausdehnen zu lassen als die Brennstoffzuleitung"
so daß das Drosselventil wieder geringfügig geöffnet wird. Dies hat ein. Nachströmen
von kaltem Gas zu der Brennstoffzuleitung zur Folge. Die Brennstoffzuleitung kühlt
sich also wieder ab und zieht sich -zusammen, so daß der Durchgangsquerschnitt des
Drosselventils vergrößert wird, bis sich der Brennerkopf i wieder so stark erwärmt,
und die Brennstoffzuleitung so stark abgekühlt hat, daß das Drosselventil völlig
geöffnet ist.
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Der Brenner der Abb. 2 unterscheidet sich von demjenigen der Abb.
i lediglich dadurch, daß in dem freien Rohrende 4 ein, .kleiner Ausschnitt 7 vorgesehen
ist, der einer gewissen kleinen Gasmenge ständig den Durchtritt zu den Brenndüsen
5 des Brennerkopfes i gestattet. Die Größe des Ausschnittes, 7 ist hierbei so gewählt,
daß die von ihm durchgelassene und aus den Brenndüsen 5 auftretende Gasmenge mit
der Luft kein explosives Gas-Luft-Gemisch zu bilden vermag. Ein solcher Brenner
findet vorzugsweise bei Einrichtungen Verwendung, die mit einem Absaugkanal für
die Abgase versehen sind. Die Wirkungsweise des Brenners entspricht im übrigen derjenigen
des Brenners der Fig. i. Die geringe durch die Öffnung 7 durchgelassene und aus
den Brenndüsen 5 austretende Gasmenge wird entzündet und erwärmt den Brennerkopf
i, der sich ausdehnt und schließlich das Drosselventil s, 7 vollständig öffnet,
wobei das kühle, die Brennstoffzuleitung 3 durchströmende Gas eine Ausdehnung der
Brennstoffzuleitung verhindert. Wird der Brenner nach vollständiger Inbetriebnahme
abgestellt, so findet zwischen dem Brennerkopf und der Brennstoffzuleitung ein Wärmeaustausch
statt, %vie dies bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. i beschrieben worden ist,
so daß sich das Drosselventil bis auf die Öffnung 7 wieder schließt. Wird der Brenner
in warmem Zustande wieder in Betrieb genommen, so. bewirken die durch die kleine
Flamme der Brennerdüse erfolgende Erwärmung des Brennerkopfes und die durch das
störmende Gas erfolgende Abkühlung der Brennstoffzuleitung ein neuerliches Öffnen
des Drosselventils.
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Selbstverständlich kann die Öffnung 7, statt in dem freien Rohrende
4 angeordnet zu sein, auch als Kanal in der Ventilfläche der Stellschraube 6 ausgebildet
sein. Man kann aber auch statt eines Kanals oder einer Öffnung in den Ventilflächen
des Drosselventils in dem Brennstoffzuleitungsrohr an irgendeiner Stelle innerhalb
des Brennerhohlraumes eine kleine öffnung vorsehen.
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Der Brenner der Abb. 3 ist ein sogenannter Tropfen- oder Sägefischbrenner,
dessen Aufbau im wesentlichen demjenigen der Abb. i entspricht, nur daß hier die
Brennstoffzuleitung q nicht parallel, sondern geneigt zur Flammenrichtung angeordnet
ist und die Stellschraube 6 des Drosselventils 4, 6 mit einem in die Öffnung des
freien Endes 4 der Brennstoffzuleitung 2 hineinragenden Kegel versehen ist.
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In Abb. 4. ist eine andere Ausführungsform eines Brenners gemäß der
Erfindung veranschaulicht. Der hier dargestellte Längsbrenner besteht aus dem mit
Brenndüsen 5 versehenen Brennerkopf i, in den bei 3 die Brennstoffzuleitung 2 mündet.
Diese ragt nicht, wie im Falle der Abb. i bis 3, in den Brennerkopf hinein, sondern
schließt mit diesem ab. Im Inneren des Brennerkopfes ist parallel zu den Brenndüsen
5 ein an seinem freien Ende 4 verschlossenes Rohr 8 vorgesehen, das bei g mit dem
der Mündung der Brennstoffzuleitung in den Brennerkopf gegenüberliegenden -Ende
des. Brenners starr verbunden ist, und dem während des Betriebes des Brenners Kühlluft
oder ein sonstiges Kühlmedium zugeführt wird. Das verschlossene freie Ende 4 des
Rohres 8 bildet zusammen mit der Mündung der Brennstoffleitung 2 im Brenner ein
Drosselventil, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel stets einer kleinen
Gasmenge den Zutritt zu den Brennerdüsen 5 gestattet, aber auch so ausgebildet sein
kann, daß es die Brennstoffzufuhr zu den Brenndüsen vollständig unterbricht, wenn
der Brenner außer Betrieb ist.
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Wird der Brenner in Betrieb genommen, so erwärmt sich das Brennergehäuse
i und dehnt sich aus. Da sich das gekühlte Rohr 8 nicht mit ausdehnen kann, vergrößert
sich die Durchlaßöffnung des Drosselventils. Wird die Brennstoffzufuhr und gleichzeitig
die Zufuhr des Kühlmediums zu dem Rohr 8 unterbrochen, so bewirkt der zwischen dem
Rohr 8 und dem Brennergehäuse i stattfindende Wärmeaustausch ein Schließen des Drosselventils.
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Ein Brenner gemäß der Erfindung kann auch dazu benutzt werden, andere
ihm benachbarte Brenner zu beeinflussen, d. h. anzuzünden,
zu regeln
oder zu schließen, und zwar kann diese Regelung anderer, beispielsweise anschließender,
Brenner leicht durch die Beweglichkeit und Flammenregulierfähigkeit des Brenners
gemäß der Erfindung bewirkt «,-erden.