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Rückschlagsichere Gasdüse für Gasbrenner Es ist bekannt, daß die Rückschlagsicherheit
von Gasdüsen für Gasbrenner im wesentlichen. von dem Verhältnis zwischen Strömungs-
und Zündgeschwindigkeit des Gases bzw. des Gas-Luft-Gemisches und der Beimischung
von Luft zu dem Gasstrahl abhängig ist. Es sind auch schon zahlreiche Konstruktionen
bekannt, welche die Rückschlagsicherheit der Gasdüsen gewährleisten sollen.
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So hat man z. B. vorgeschlagen, dem Gasstrahl vor Austritt aus der
Düse eine schraubenlinienförmige Drehung zu vermitteln. Dieser Vorschlag hat sich
jedoch nicht durchgesetzt, zumal die hierbei erforderlichen Bauteile eine verwickelte
Bauweise besitzen und daher teuer und, empfindlich sind. Außerdem wurde hierbei
die Strömungsenergie des Gases im allgemeinen erheblich vermindert, wodurch wieder
die Rückschlaggefahr erhöht wurde. Ferner ist vorgeschlagen worden, den Gasstrahl
vor Austritt aus der Gasdüse in Schwingungen zu versetzen, wodurch bei ausreichender
Stärke dieser Schwingungen die Rückschlaggefahr beseitigt werden soll.
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Weiterhin sind Gasbrennerdüsen bekannt, bei denen in der konischen
Düsenöffnung ein konisch zugespitzter Dorn verstellbar angeordnet ist, wobei zwecks
Vermeidung von Druckverlusten die Flächen des Dornes derart ausgebildet sind, daß
der Gasstrahl kauen aus seiner Richtung abgelenkt wird.
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Außerdem hat man vorgeschlagen, bei Gasdüsen mit einem kegelförmig
zugespitzten Düsenkörper und einer auf dein Düsenkörper verstellbaren
Überwurfhülse
am Austrittsende des Düsenkörpers mehrere Schlitze vorzusehen, welche den Gasstrahl
in mehrere Teilströme zerlegen. Hierdurch wird angestrebt, im Mischrohr des Brenners
eine gute Durchmischung des Gasstrahls mit der angesaugten Erstluft zu erzielen.
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Bei sämtlichen -der bisher bekannten Gasdüsen besitzt der aus der
Gasdüse austretende Gasstrahl eine in sich gleichgerichtete Strömung, er besteht
also aus laminaren Stromfäden. Auch bei den Gasdüsen, bei denen der Gasstrom in
der Düse in mehrere Teilströme zerlegt wird, von denen der eine in Achsrichtung
verläuft, während die beiden anderen in gleichem Winkel gegen den mittleren Strahl
gerichtet sind, fügen sich die Teilgasströme wieder zu einem Gasstrahl mit laminaren
Stromfäden zusammen. Die Teilgasströme bewirken nämlich keine Ablenkung des Gasstrahls
oder von
Teilen desselben aus der Achsrichtung der Düse, sondern nach Zusammentreffen
der in gleichem Winkel zur Mittelachse geneigten Teilgasströme vereinigen sich diese
zu einem Gasstrahl, der in der Achsrichtung der Gasdüse weiterströmt und eine ausgebreitete
flache Form besitzt. Die Form des Gasstrahles gleicht hier nämlich dem allgemein
bekannten Bild .einer Acetylenbrennerflamme, dessen Brenner mit zwei in gleichem
Winkel zur Brennerachse geneigten Gasdüsen versehen ist.
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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß die Rückschlagneigung
eines Brenners wesentlich darauf zurückzuführen ist, daß die äußere Umfangsschicht
eines durch die Gasdüse strömenden Gasstrahles infolge- Reibung an der Innenwand
der Düse eine gewisse Geschwindigkeitsverzögerung erleidet. Der aus der Gasdüse
austretende Gasstrahl besitzt also in der Mitte seine Höchstgeschwindigkeit, während
die Geschwindigkeit am äußeren Umfang verzögert ist. Diese verzögerte Geschwindigkeit
am äußeren Umfang des Gasstrahles liegt oft unterhalb der Zündgeschwindigkeit des
Gases,- so daß die Flamme dann über die äußere Umfangsschicht des Gasstrahles zur
Düse zurückschlägt.
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Nach der Erfindung sind die genannten Nachteile dadurch beseitigt,
daß die Düse um einen stabförmigen Körper herum angeordnet ist, der an seinem der
Düsenöffnung zugewendeten, in dem keg5lfö.rmig verjüngten Teil der Düse liegenden
freien Ende einen. radial vorspringenden ringförmigen Prallrand aufweist. Es hat
sich gezeigt, daß die Rückschlaggefahr hierdurch beseitigt worden ist, was folgendermaßen
zu erklären ist: Die innere Schicht des Gasstrahles wird durch den Prallrand aus
ihrer Strömungsrichtung abgelenkt und gegen die kegelförmig verjüngte Innenwand
der Düse geleitet. Dadurch wird die infolge der Randreibung mit verzögerter Geschwindigkeit
strömende äußere Randschicht des Gasstrahles von der Innenwand der Düse abgelöst
und mit der mit unverzögerter Geschwindigkeit strömenden inneren Schicht des Gasstrahles
vermischt. Hinter dem Prallrand ist also der Gasstrahl auf seinem ganzen Querschnitt
durchwirbelt, so daß sämtliche laminaren Stromfäden aufgelöst sind und der Gasstrahl
an jeder Stelle seines Querschnitts gleiche Geschwindigkeit besitzt. In diesem Zustand
befindet sich der Gasstrahl auch nach Austritt aus der Gasdüse, da infolge der geringen
Entfernung zwischen dem Praldrand und ider Austrittsöffnung der Düse eine Wiedergleichrichtung
des Gasstrahles nicht erfolgen kann. Der aus der Düse in das Mischrohr eintretende
Gasstrahl besitzt also keine verzögerte Außenschicht mehr, so daß die bisher hierdurch
hervorgerufene Rückschlaggefahr beseitigt ist. Außerdem tritt noch der weitere Vorteil
auf, daß der durchwirbelte Gasstrahl auf seinen ganzen Umfang Luft in den Gasstrahl
hineinspült, so, daß der Gasstrahl rasch und gleichmäßig mit Luft angereichert wird,
was eine weitere Sicherung gegen das Rückschlagen der Flamme ergibt und das Flammenbild
günstig beeinflußt.
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Bei Gasdüsen mit einer innerhalb einer Hauptgasdüse angeordneten Kleingasdüse
ist zweckmäßig, die Kleingasdüse an ihrem freien Ende mit einer ringförmigen Verstärkung
zu versehen, so daß ein ohnehin vorhandener Bauteil gleichzeitig auch die erfindungsgemäße
Aufgabe erfüllt. Außerdem ist die Vorrichtung einfach und billig, da keine Änderung
der Gesamtkonstruktion erforderlich ist.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
und zwar an einem im Querschnitt dargestellten Zweidüseneinfachhahn.
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Das Hahngehäuse z ist mit einem Rohrstutzen :2 zum Anschluß an die
nicht näher dargestellte Gaszufuhrleitung versehen. In dem Hahngehäuse ist das Hahnküken
3 drehbar gelagert. Durch entsprechendes Einstellen des Hahnkükens 3 kann die Gaszufuhr
entweder mit einer an das Hahnküken angeschlossenen Kleingasdüse q. oder mit dem
Raum zwischen der Kleingasdüse und einer konzentrisch zu dieser in das Gehäuse i
eingeschraubten Großgasdüse 5 in Verbindung gebracht werden. Zum Feststellen der
Großgasdüse 5 in einer gewünschten Lage dient die auf dem Außengewinde der Großgasdüse
verschraubbare Mutter 6, die gegen das untere Stirnende des Hahngehäuses i gegengeschraubt
wird.
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Die Kleingasdüse q. ist an ihrem der Ausströmöffnung 7 der Großgasdüse
5 zugekehrten freien Ende, welches in dem kegelförmig verjüngten Teil 8 der Großgasdüse
liegt, mit einer ringförmigen Verstärkung 9 als Prallrand versehen.
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Der Prallrand 9 kann natürlich auch eine andere Form bzw. einen anderen
Querschnitt haben, als in der Zeichnung dargestellt ist. Bei Einfachdüsen ist als
Träger des Prallrandes ein stabförmiger Körper in Achsrichtung der Gasdüse anzuordnen.
Man könnte aber auch andere Mittel, z. B. radiale Stäbe od. dgl., als Träger des
Prallrandes in Anwendung bringen.