DESC001470MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 15. Juni 1939 Bekanntgemacht am 12. April 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft einen Brenner mit flammenloser Verbrennung zum Erzielen wärmeausstra'hlender Oberflächen, dessen Brennerabschlußwand mit zahlreichen Durchtrittsöffnungen versehen ist, innerhalb deren die Verbrennung eines Gemisches von Luft mit einem gasförmigen oder feinveirteiltein Brennstoff möglichst vollständig· und flammenlos erfolgt.

Es sind Brenner dieser Art 'bekannt, bei denen ίο ein Rückschreiten der Verbrennung entgegen der Strömungsrichtung des Gemisches dadurch vermieden wird, daß die Gemischkanäle innerhalb des Brennerabschlusses besonders gekühlt sind, wodurch die Gemischtemperatur unter der Zündtemperatur des Gemisches gehalten wird. Die An-Wendungsmöglichkeit derartiger Brenner ist naturgemäß begrenzt.

Bei anderen Ausführungen wird ein Rückzünden dadurch vermieden, daß die Durchtrittsquerschnitte eng bemessen werden und.dieStrömungsgeschwindigkeit in den Durchtrittsöffnungen der Brennerabschlußwand auf ihrer gesamten Länge bei oder über der Zündgeschwindigkeit gehalten wird. Da aber je Flächeneinheit nur eine bestimmte Gemischmenge flammenlos verbrannt werden kann, ist der Anteil der freien Durchtrittsquerschnitte an der Gesamtoberfläche dieser Brennerabschlüsse verhältnismäßig klein und der dem Wärmerückfluß zur

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Verfügung stehende , Materialquerschnitt entsprechend groß. Um eine starke Erwärmung der Innenseite der Brenneralbschluß wand zu vermeiden, muß diese daher verhältnismäßig dick ausgeführt

,5 sein. Die sich dadurch ergebenden engen und lan-

/' gen Gemischwege"weisen bei der hohen Strömungsgeschwindigkeit Reibungsverluste auf, die nur durch einen entsprechend hohen Vordruck des Gemisches überwunden werden können.

ίο Die Erfindung geht von der an sich bekannten Tatsache aus, daß bei Gasbrennern mit sichtbarer Flamme ohne äußere Kühlung ein Rückschlag vermieden werden kann. Derartige Brenner sind mit einem Drahtgeflecht oder einer mit zahlreichen Durchtrittsöffnung^^,'versehenen'Platte als Brennerabschluß verseheji, wobei die einzelnen Durchs trittsöffnungen eng sind. Voraussetzung für diese Wirkung bei den bisher bekannten Brennern mit geringer Gemischgeschwindigkeit ist, daß das Ge-

ao misch nur einen Teil der zur Verbrennung nötigen Luft enthält und dadurch der Brennerabschluß durch die Bildung von »Bunsenkegeln« gegen zu hohe Erwärmung durch die Flamme geschützt ist.

Gemäß der Erfindung wird die Temperatur des Gemisches im rückwärtigen Teil der Brenner- :' abschlußwand durch einen möglichst kleinen Wärmerückfluß querschnitt, durch mögl iahst kleine Durchtrittsquerschnitte und durch eine möglichst große Durchtrittskanaloberfläche unter.. der, Zündtemperatur des Gemisches gehalten. Die Einzelquersdmitte der Durchtrittsöffnungen werden in bekannter Weise sö~ldein gewählt, daß die Kühlungsflächen der Wandungen der Gemischwege hinreichend groß sindjjfum die Temperatur des Ge-' misches entgegen seiner Strömungsrichtung unter seiner Zündtemperatur zu'halten, so daß ein'Rückschreiten der Flamme bis zur Innenseite der Brennerabschlußwand vermieden ist. Die einzelnen Gemischwege werden einander so weit wie möglich genähert, so daß der verbleibende Materialquerschnitt des Brennerabschlusses außerordentlich klein wird im Verhältnis zu seiner Gesamtoberfläche und zu der Summe der Wandungsoberflächen der Gemischwege. Damit wird die von der Außenseite der Brennerabschliußwand zur Gemischkammer strömenden Wärmemenge entsprechend dem Materialquer schnitt gering¹ und die Kühlung¹ der Eintritts sei ten des Breninerabschlusseis trotz der geringen . Gemisdhgeschwindigkeiten entsprechend der Summe der Kühlungsflächen .groß.

. Werden Länge, !,Querschnitt und gegenseitiger Abstand der Gemischwege richtig aufeinander abgestimmt, so wird'^:es möglich, die gesamte Verbrennung in die Gemischwege selbst zu verlegen und selbst eine Brenner abschlußwand mit geringer Stärke auf der Außenseite zum Glühen zu bringen, ohne daß ein Rückwandern der Verbrennung entgegen der Strömungsrichtung des Gemisches nach erfolgtem Wärmegleichgewicht eintritt. Das Verhältnis der drei Größen zueinander kann in ziemlich weiten Grenzen 'wechseln und wird bestimmt einerseits durch die ;Zündtemperätur und durch die je FlächeneinheitVverbrennbare Menge des Gemisches andererseits durch Wärmeleitfähigkeit, ^; katalytische Eigenschaften und Bearbeitbarkeit des Werkstoffes der Brennerabsc'hlußwand. Erstrebenswert ist für alle Ausführungsformen eine möglichst große Summe der kühlenden bzw. gekühlten Flächen und eine möglichst kleine Summe der Wärmeleitquerschnitte.

Die fortschrittliche Wirkung des Erfindungsgegenstandes besteht vor allem in dem praktisch bedeutungslosen Reibungswiderstand, den die Brennerabschlußwand dem durchströmenden Gemisch bietet, der durch den außerordentlich großen Gesamtdurchtrittsquerschnitt . und die verhältnismäßig geringe Stärke der Brennerabschluß wand bedingt igt. Die damit erforderlichen, äußerst geringen Gemischdrücke erlauben beispielsweise im Gegensatz zu den meisten, bekannten Verfahren in einem Brenner nach vorliegender Erfindung mehr als die gesamte zur Verbrennung erforderliche Luftmenge mit einem einfachen Gasstrahl anzusaugen, der durch den geringsten praktisch vorkommenden Druck eines städtischen Gaswerkes gespeist wird, oder etwa die bekannten Injektionsvergaser für flüssige Brennstoffe ohne maschinelle Verdichter anzuwenden. Die Anwendungsmöglichkeiten des neuen Brenners sind daher nicht wie bei dem bisher bekannten an das Vorhandensein eines Hochdrucknetzes oder Verdichters gebunden, so daß wesentlich größere Interessenkreise und neue Gebiete erschlossen werden können, <die bisher nicht erfaßt werden. .

In Abb. I ist ein Brenner gemäß vorliegender Erfindung dargestellt, dessen Brennerabschlußwand α beispielsweise aus einem Gewebe feuerfester Faser, einem Drahtgeflecht oder einer gelochten Platte bestehen kann. Um die abgestrahlte Wärmemenge zu erhöhen, kann die Brennerabschlußwand α an der Außenseite mit einem Körper b versehen sein, der beispielsweise aus einem Gitter mit möglichst großer Oberfläche, aus einem feuerfesten Gewebe oder einer Platte bestehen kann, deren Einzelöffnungen größer als die des Brennerabschlusses sind. Ein ähnlicher Körper c kann an der Eintrittsseite der Brennerabschlußwand angeordnet sein, um die Kühlung der Brennerabschlußwand an der Eintrittsseite zu verstärken. Die Körper b und c können einzeln oder gemeinsam angewandt werden und mit dem Brenner aus einem Stück bestehen oder auf demselben befestigt sein. Wenn die Brennerabschlußwand nicht aus einem starren Körper besteht, so wird die Gefahr der Verformung der Brennerabschluß wand geringer, und die Brennerabsc'hlußwand bleibt eben.

Der Brennstoff wird durch die Düse e in den ■■· Injektor / eingeblasen; und reißt dabei die Verbrennungsluft aus der umgebenden Atmosphäre mit, wobei zweckmäßig die Lüfteintrittsquerschnitte oder der Düsenquerschnitt regelbar ausgeführt werden. Der Injektor f kann seine Verlängerung innerhalb der Mischkammer d finden, um bei möglichst gedrängter Bauart eine gute Durchmischung zu erzielen. Zur gleichmäßigen Verteilung des Gemiischeis auf die Brenneriabseihlußwanda

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wird der Gemischstrahl zweckmäßig zerlegt und umgelenkt. Die dazu nötigen Wandungen und Leitflächen sind der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellt.

■5 Infolge des geringen Gemischdruckes in der Gemischkammer d, der in der Umgebung der Düsenöffnung sogar negativ wird, kann der Brenner ohne besondere Dichtung drehbar in der Achse des Injektianssitiraihilis angeordnet werden, wobei das in

το der Abb. I dargestellte Beispiel dem Vorteil sicherer Zentrierung des Strahls im Injektor und leichter Demontierbarkeit des Brenners bietet.

Ein Hebel g, der vorzugsweise auf der axialen Verlängerung der Mischkammer d sitzt, dient zum Drehen und Feststellen des Brenners. Der Hebel g gleitet auf einer Schiene i, die mit Vertiefungen an den Stellen versehen ist, wo der Hebel und damit der Brenner festgestellt werden sollen. Ein Arm h drückt, zweckmäßig federnd, gegen den Brenner

ao und hält den Hebel g in der gewählten Vertiefung der Schiene i. Durch Abheben des Arms h und Herausziehen des Hebels g kann der Brenner ohne Anwendung von Werkzeugen vom Injektor abgezogen und herausgenommen werden.

^5 Abb'. I a· zeigt den vergrößerten Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels des Brennerabschlusses, bei dem der Körper'^ fortgelassen ist, während α und c aus einem Stück bestehen. 0 bedeutet die Oberfläche eines Gemischdurchtrittskanals (Kühlungsfläche),

:3ο q seinen Querschnitt, q_i den zwischen den Durchtrittsöffhungen verbleibenden Querschnitt im Material des Brennerabschlusses.

Die Abb. II bis IV zeigen im Querschnitt als Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen GriHapparat. Die Drehbarkeit der Brenner k erlaubt bei zweckmäßiger Anordnung die Verwendung ein und desselben Apparates zum doppelseitigen Grillen (Abb. II), eine besonders gute Ausnutzung der strahlenden Wärme zum Grillen am drehenden Spieß bei Schrägstellung (Abb. III) und eine verhältnismäßig große nutzbare Fläche zum Grillen, Rösten und Gratinieren bei waagerechter Stellung der Brenner (Abb. IV).

Die Abb. V und VI zeigen eine andere Anwendungsmögliehkeit der Brenner für Strahlungsheizöfen, die beispielsweise auf eine waagerechte Fläche des zu heizenden Raums gestellt (Abb. V) oder oberhalb des Bodens befestigt werden können (Abb. VI). Die Drehbarkeit der oder des Brenners in einem solchen Heizgerät erlaubt in einfacher Weise die Richtungsänderung des Hauptteils der abgestrahlten Wärme. Bei derartigen Heizöfen und Grillgeräten kann der Wirkungsgrad durch geeignete, an sich bekannte Vorrichtungen zur Ausnutzung der in den Verbrennungsprodukten enthaltenen Wärme weiter verbessert werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Brenner mit flammenloser Verbrennung zum Erzielen von wärmeausstrählenden Oberflächen, der mit einer zahlreiche Austrittskanäle aufweisenden Brennerabschlußwand versehen ist, in denen die Verbrennung eines Gemisches von Luft mit einem gasförmigen oder feinverteilten Brennstoff stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gemisches im rückwärtigen Teil der Brennerabschlußwand bei verhältnismäßig dünner Absc'hlußwand durch einen möglichst kleinen Wärmerückflußquerschnitt, durch möglichst kleine Durchtrittsquerschnitte und durch eine möglichst große Durchtrittskanadoberfläche unter der Zündtemperatur des Gemisches gehalten wird.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Brennerabschluß (α) an der Außenseite zur Wärmeabstrahlung mit einem gitterförmigen Körper (b), an der Innenseite zur Kühlung derselben mit einem gitterförmigen Körper (c) versehen ist und beide Körper Durchtrittsöffnungen besitzen, die größer als die im Brennerabschluß (a) vorhandenen sind, wobei die Körper (b und c) wahlweise und auch einzeln angewendet werden können und mit der Brennöriabschlußwand aus einem Stück bestehen oder auf ihm befestigt sein können.

3. Brenner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischkammer (d) drehbar um die Achse des Injektors angeordnet ist.

4. Brenner nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hebel (g) auf der vorzugsweise in Richtung der Drehachse befindlichen zangenartigen Verlängerung der Mischkammer (d) angeordnet ist und auf einer mit Vertiefungen versehenen Schiene (i) gleitet, wobei ein Arm (K) einen axialen Druck auf den Hebel und die Gemisch'kammer ausübt.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 464 692, 466 586, 567, 582920; \ .

U.SA.-Patentschriften Nr. 1 259 029, 2 103 365.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen