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Feuerung mit Niederdruckgasbrenner Zur Erhitzung von kleineren Gefäßen
benutzt man meistens offene Gasflammen, wie z. B. bei der Kochtopfbeheizung auf
dem Gasherd. Hierbei wird das Gas in einem offenen Brenner nach dem Prinzip des
Bunsenbrenners so mit Luft (Erstluft) vorgernischt, daß die Flamme entleuchtet brennt,
also nicht rußt. Die Flamme selbst entnimmt die noch erforderliche Verbrennnungsluft
(Zweitluft) der Umgebung, wo sie in unbegrenzter Menge zur Verfügung steht.
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Diese offene Beheizungsart kommt jedoch praktisch nur für kleine Behälter,
z. B. in, Kochtopfgröße, in Betracht. Für die Beheizung großer Gefäße, wie sie z.
B. in der chemischen Industrie und den ihr verwandten Industrien, z. B. als Lösegefäße,
Säure-, Laugen- oder Schmelzkessel, Verwendung finden, ist eine vollkommene Einmauerung
erforderlich. Die hierbei notwendhgen großen Brenngasmengen lassen sich aber mangels
genügender Mischung mit Luft nur schlecht in Niederdruckgasbrennern verbrennen.
Bekanntlich kann man bei diesen Brennern nur geringe Gasmengen entleuchtet verbrennen,
da die Erstluftmenge von dem Düsendruck (Gasdruck) abhängig ist. Beispielsweise
können bei 6o mm WS Gasdruck höchstens o,8 ms Gas stündlich bei entleuchteter Flamme
verbrannt werden. Es ist bis heute nicht möglich, einen Niederdruckbrenner mit begrenzter
Erst- und Zweitluft für Leistungen von etwa ao bis etwa zoo mg Brenngas stündlich
zu bauen. Man verwendet daher Luftgebläse, d. h: Windenergie, um das Gas mit der
notwendigen
Verbrennungsluft innigst zu vermischen. Diese sogenannten
Gebläsebrenner verbrennen das Gas in einer Verbrennungskammer, wobei das Mauerwerk
dieser Kammer auf hohe Temperaturen, z. B. i2oo bis i4oo°, erhitzt wird. Die Wärmeübertragung
auf das Gefäß erfolgt dann vornehmlich durch die Strahlung des Mauerwerks der Verbrennungskammer.
Die Beheizung von Gefäßen durch Strahlung ist aber häufig sehr nachteilig, da die
strahlende Wärme nicht schnell und gleichmäßig genug durch die Gefäßwand zum Gefäßinhalt
gelangt, besonders wenn Abscheidungen aus den zu erhitzenden Flüssigkeiten auftreten,
wodurch örtliche Überhitzung des Gefäßbodens und dadurch empfindliche Betriebsstörungen
auftreten können. Sowohl hocherhitzte Strahlwände als auch unmittelbar gegen die
zu erhitzende Gefäßwand gerichtete Stichflammen sind zur Beheizung von Gefäßen viel
weniger geeignet als Flammen, die die Gefäßwand tangential bespülen..
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Gegenstand der Erfindung ist eine Feuerung mit einem Niederdruckgasbrenner,
wobei der als Pilzbrenner ausgebildete Brenner mit dem Brennerkopf. unmittelbar
unter dem zu beheizenden Gefäßboden in einem das zu beheizende Gefäß umgebenden,
geschlossenen, engen Feuerungsraum mit Abzug angeordnet ist, derart, daß durch den
sich ausbildenden Flammenzug Gas und Luft durch den Brenner hindurch angesaugt werden
und die aus dem Brennerkopf heraustretenden Flammen das zu beheizende Gefäß nach
allen Richtungen hin tangential bespülen.
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An Hand der Zeichnungen sei die neue Feuerung erläutert.
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Abb. i stellt die Feuerung und Abb. 2 und 3 den Brenner dar.
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Das Brenngas, am besten Leuchtgas oder ein anderes wasserstoffreiches
Gas, verbrennt unter dem Gefäßboden nicht offen oder frei, sondern in dem engen.
Feuerungsraum a zwischen dem Gefäßboden b und der ausgemauerten Feuerungsummantelung
c. Die Erst und Zweitluft werden hierbei der Flamme durch die Ventilsteuerung der
Brennereinrichtung begrenzt zugeführt.
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Der Brennerkopf des Pilzbrenners ist unterhalb des Gefäßbodens b luftdicht
in die ausgemauerte Ummantelung c eingemauert, so daß die sich bildende Flamme vollkommen
nach außen abgeschlossen ist und die Verbrennungsluft (Zweitluft) der Flamme nur
durch den Luftkanal h an der Brennermündung vor der Feuerbrücke t zugeführt wird.
Die Flamme entwickelt sich auf Grund der Saugwirkung im Feuerungsraum d, die nur
etwa 2 bis 5 mm WS beträgt, und brennt dort ohne nennenswerten Luftüberschuß. Die
Heizfläche des Gefäßbodens wird von der Flamme tangential bespült. Damit sich die
Saugwirkung gleichmäßig über den Gefäßboden verteilt, ist vor dem Abgassammelkanal
d ein Flachring e mit entsprechender lichter Weite um das Gefäß in der Weise exzentrisch
gelegt, daß er an der Abzugsseite dicht an der Gefäßwand anliegt und, auf der gegenüberliegenden
Seite den größten Abstand hat. Durch diese Anordnung hat die Flamme nach allen Seiten
hin gleichmäßigen: Zug.
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Der Pilzbrenner selbst ist in den, Abb. 2 und 3 für sich dargestellt;
er besteht aus Gas-Erstluft-Mischdüsenrohr f, das trompetenförmig endet, der Gasdüse
g und dem Zweitluftrohr h. Seitlich sind das Mischdüsenrohr f und das Luftrohr
la mit angebauten Ventilkammern f1 und hl versehen. In dem Gaszufuhrkanal i befindet
sich das Gasdüsenventil k mit Stößel L. Die beiden Luftventilkammern
f1 und h1 haben zwei miteinander gekuppelte Lufteinlaßventile n und
m, die durch den Stößel o geöffnet werden. Der Gasventilstößel L und der
Luftventilstößel o sind durch gegabelte Gelenkhebel q miteinander so verbunden,
daß bei Bedienung des Steuerrades r mit der Spindel s die Bewegung auf den Luftventilstößel
o durch den Nocken p übertragen wird. In der Stößelspitze o ist eine Stahlkugel
y eingelassen, damit sich der Stößel reibungslos auf dem Nocken p bewegen kann.
Der Nocken p mit den Gelenkhebeln q ist so berechnet, d.aß bei jeder Gasmenge, die
aus der Gasdüse g austritt, die Luftventile so weit geöffnet sind, daß gerade die
notwendige Erst- und Zweitluftmenge zur vollkommenen Verbrennung durch die Saugwirkung
der Feuerung zugeführt wird. Das aus der Düse g in das Rohr f austretende Gas hat
nach Bunsenbrennerart schon eine gewisse Saugwirkung, die durch die Saugwirkung
im Feuerungskanal a verstärkt wird, wodurch eine begrenzte Menge Erstluft durch
das Ventil n, dessen Hub entsprechend, eingesaugt wird. Die Zweitluft wird durch
Saugwirkung durch das Ventil m und das Rohr lt erst oben am Brennerkopf dem
austretenden Gas-Erstluft-Gemisch zugeführt. Die Flamme, die am Austritt des Brennerkopfes
entsteht, wird über die Feuerbrücke t zugeführt und brennt im Feuerungsraum a. Damit
in dem Trichtereinsatz u am Brennerkopf keine Druckstörungen eintreten, ist dieser
Einsatz durch das Verbindungsrohr v mit dem Zweitluftrohr h
verbunden.
Das z. B. beim Anzünden im Feuerungsraum entstehende Wasser kann durch das Rohr
la und von dort durch das Ablaufrohr x abfließen. Der Ventilstößel o der beiden
Luftventile n und m ist so gebaut, daß sich bei Inbetriebnahme zuerst das Zweitluftventil
in .anhebt und erst dann das Erstluftventil n, während umgekehrt beim Abstellen
zuerst das Erstluftventil und dann das Zweitluftventil geschlossen wird. Es hat
also das Zweitluftventil m, ähnlich wie bei einer Gasmaschine, eine gewisse Voreilung
dem Erstluftventil n gegenüber, so daß beim raschen Öffnen des Gasventils die Flamme
sofort die nötige Verbrennungsluft erhält. Diese Voreilung erfolgt durch die verstellbare
Büchse 5, die in ihrer Lage durch die Stellschraube 6 eingestellt wird. Dadurch
wird vermieden, daß,die Flamme jeweils bis zur Gasdüse g zurückschlagen kann. Das
Gasdnisenventil k ist mit einer kleineren Bohrung versehen, durch .die bei geschlossenem
Gas.düsenventil die kleinste Gasmenge strömt. Bei geschlossenem Gasdüsenventil k
sind auch dieLuftventile n und. m
geschlossen; diese
sind jedoch ebenfalls mit entsprechend, kleinen Bohrungen versehen, um der kleinsten
Gasmenge die nötige Erst- und Zweitluft zuzuführen.
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Man kann die Leistung des Brenners weitgehend, z. B. innerhalb eines
Bereiches von io bis Zooms Brenngas und Stunde, regeln. Soll der Brenner vollkommen
abgestellt werden, so kann dies nur durch Schließen des Gashahnes geschehen. Verbindet
man die Hebel q mit einem Seilzug nach oben, so kann man die Flamme, ohne sie zu
beobachten, von oben mittels des Handrades r' klein oder groß einstellen. Man kann
,auch das Hebelgestänge selbsttätig durch Fernsteuerung betätigen, z. B. in, an
sich bekannter Weise mittels Wärmefühlers w, durch den der Punkt Z des Hebelgestänges
verstellt wird, wie in Abb. i, 2 und 3 dargestellt ißt. Die Wirkungsweise des Hebelgestänges
ist im Grundriß Abb. 3 gezeichnet, und die einzelnen Teile sind mit Zahlen versehen.
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Die selbsttätige Regelung durch den Wärmefühler w, der in das Gefäß
eingetaucht wird, kann z. B.. mittels Druckluft arbeiten. Dabei ist ein kleiner
Luftzylinder 7 mit Kolben: über dem Gelenkhebel 2 angebracht, wobei der im Zylinder
7 befindliche Kolben das Hebelgestänge 2, 3, 4 abwärts drückt und dadurch den Gasstößel
1 mit Hilfe des Gelenks i aufwärts bewegt und somit die Gaszufuhr drosselt oder
umgekehrt öffnet, wenn Druckluft aus dem Druckzylinder wieder entweicht. Die letztere
Bewegung wird durch das Gewicht 8 ausgeglichen.
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Mit der neuen Feuerung lassen sich ungewöhnlich große Leistungen ohne
Anwendung von Gebläsed-ruck verwirklichen. Die tangentiale Berührung der Flamme
mit den Heizflächen des Gefäßes gestattet eine zuverlässige Wärmezufuhr und Vermeidung
von Betriebsstörungen bei großer Dauerhaftigkeit der Gefäße.