EP0122320B1 - Brenner zur Erzeugung eines Heissgasstromes, insbesondere zum Schrumpfen von Kunststoffolie - Google Patents

Brenner zur Erzeugung eines Heissgasstromes, insbesondere zum Schrumpfen von Kunststoffolie Download PDF

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EP0122320B1
EP0122320B1 EP83108410A EP83108410A EP0122320B1 EP 0122320 B1 EP0122320 B1 EP 0122320B1 EP 83108410 A EP83108410 A EP 83108410A EP 83108410 A EP83108410 A EP 83108410A EP 0122320 B1 EP0122320 B1 EP 0122320B1
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burner
guide plates
combustion chamber
pipe
pressure distribution
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MSK Verpackungs Systeme GmbH
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MSK Verpackungs Systeme GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/74—Preventing flame lift-off
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • F23D14/583—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration of elongated shape, e.g. slits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D91/00—Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for
    • F23D91/02—Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for for use in particular heating operations

Definitions

  • the invention relates to a burner for generating a hot gas stream, in particular for shrinking plastic film.
  • a pressure distribution chamber connected to a feed for a gas mixture with a fan-shaped plan, which at its broad end merges into a combustion chamber with a burner outlet, the combustion chamber having an elongated cross section and wherein in the transition region between the pressure distribution chamber and the combustion chamber, the pressure distribution chamber extends over the entire width or combustion chamber extending tube is arranged as a flame holder, which forms passage gaps for the gas mixture with the adjacent walls.
  • Such burners are needed to shrink plastic films, e.g. B. in the form of hoods that are drawn onto a stack of goods located on a pallet.
  • the shrinking can be done with handheld devices, but also with stationary installed, automatically working systems.
  • shrinking plastic film it is important that a uniform, flame-free hot gas flow is generated.
  • the widest possible outlet of the burner exhaust gases is sought.
  • the combustion chamber and its outlet are therefore given an elongated cross section.
  • the flame holder in such burners is intended to even out the pressure distribution of the gases flowing into the combustion chamber and also to promote the mixing of combustible gases with oxygen-containing gases.
  • a burner of the type described above (DE-U-8 220 335) has a tube as a flame holder. a simple structure that guarantees reliable and consistent properties, because the rod-like flame holder can be positioned very precisely using simple means.
  • the tube divides the gas stream entering the combustion chamber. The partial flows entering the combustion chamber through the passage gaps between the tube and the adjacent walls are drawn into the center of the combustion chamber under the effect of the dead water formed behind the tube and put less strain on the walls of the combustion chamber during their combustion, but this is also associated with an intensive one Swirling of the gases, which accordingly leave the burner outlet with high turbulence. The high turbulence reduces the jet speed of the hot gas jets emerging from the burner outlet. At the same time, noise is also reduced.
  • the object of the invention is to improve a burner of the type described above in such a way that, with reduced or constant noise generation, the exit speed increases and thereby the admixture of cold ambient air in the hot gas jet leaving the burner is increased.
  • This object is achieved in that a series of curved baffles is placed on the tube downstream, the free ends of which are directed towards the burner outlet.
  • baffles initially support the effect of the tubular flame holder with regard to thorough mixing of the gases flowing into the combustion chamber. Accordingly, they also stabilize the flame downstream of the flame holder. At the same time, however, the guide plates ensure that the hot gas flow is still directed inside the combustion chamber, specifically towards the outlet, which as a result also significantly increases the exit speed. As a result, the hot gas jet outside the burner entrains more cold ambient air, which mixes with the hot gases and lowers their temperature.
  • baffles extend between the opposing walls of the combustion chamber and connect to them, the entire hot gas flow is detected, deflected and directed by the baffles. All guide vanes can have curvatures of the same size and the same size.
  • the free ends of the vanes should be about 3/5 the length of the vanes. It is favorable if the tubes are covered by the legs of the rider-like guide plates over a height that corresponds to about 1/4 tube diameter.
  • the burner 1 shown in the drawing is used to generate a hot gas stream. It is used for shrinking plastic film. e.g. B. of shrink hoods that are pulled onto a pallet stack.
  • the basic structure of the burner consists of a mixture supply pipe 2 to which a pressure distribution chamber 3 is attached fan-shaped plan (Fig. 1) connects.
  • the pressure distribution chamber 3 merges into a combustion chamber 4 with an outlet 5.
  • the pressure distribution chamber 3 and also the combustion chamber 4 have an elongated rectangular cross section, onto which the side walls 6, 7 of the pressure distribution chamber 3 converge. These side walls 6, 7 of the pressure distribution chamber 3 merge into adjoining side walls 9, 10 of the combustion chamber 4 with a bend 8.
  • the combustion chamber 4 has a length C which is greater than its height H. In the embodiment shown, the length C of the combustion chamber is 32 mm and its height H is 15 mm.
  • the width L of the combustion chamber and thus also the width of the pressure distribution chamber in the transition area is 185 mm in the embodiment shown.
  • a flame holder is arranged over the entire width of the tube 11, which is attached essentially symmetrically to the bend 8 and which with the adjacent side walls 6, 7 and 9, 10 passage gaps 12, 13 are more constant Forms gap thickness for the gas mixture.
  • the pressure distribution chamber 3 has internals which, in the embodiment shown, are formed from a sheet 14 which extends essentially transversely through the pressure distribution chamber 3 and with the side walls 6, 7 of the pressure distribution chamber 3 passage gaps 15 and 16 forms.
  • the sheet 14 is folded in the middle, so that two legs are formed at an angle of about 117 ° to each other, which are attached to the side walls 6, 7 of the pressure distribution chamber 3 in the area of their common folded edge 17.
  • the legs as shown, extend in the direction of the combustion chamber and ensure that the gases flowing out of the mixture supply pipe 2 are distributed such that they enter the combustion chamber 4 at the same pressure and the same amount. It is not shown that the sheet 14 can also be perforated.
  • a nozzle 18 can be attached in the thread 19.
  • a row of curved baffles 20 is placed on the downstream side of the tube 11 serving as the flame holder.
  • the free ends 21 of the guide plates 20 are directed towards the outlet 5 of the burner.
  • the baffles 20 extend between the opposing side walls 9, 10 of the combustion chamber 4 and adjoin these side walls.
  • all guide plates 20 are aligned and have radii of curvature of the same size.
  • the radius of curvature in the embodiment shown is 12.5 mm and thus essentially corresponds to the diameter K of the tube 11.
  • the tube diameter K is 12 mm in the embodiment shown.
  • the distance G of the guide plates 20 from each other in the illustrated embodiment is 17 mm and thus approximately 1.5 times the pipe diameter.
  • the guide plates 20 have a thickness F of 1 mm.
  • the free ends 21 of the baffles 20 have a length B of 10 mm and thus a length which corresponds to approximately 3/5 of the length D of 13 mm of the baffles 20 extending in the flow direction.
  • the baffles 20 are placed on the tube 11 so that the tube 11 is covered by the legs 22, 23 of the rider-type baffles 20 mounted over a height E of 3 mm, which corresponds to about 1/4 tube diameter.

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  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brenner zur Erzeugung eines Heißgasstromes, insbesondere zum Schrumpfen von Kunststoffolie. mit einer an eine Zuführung für ein Gasgemisch angeschlossenen Druckverteilungskammer mit fächerförmigem Grundriß, die an ihrem breiten Ende in eine Brennkammer mit einem Brennerauslaß übergeht, wobei die Brennkammer einen langgestreckten Querschnitt aufweist und wobei im Übergangsbereich zwischen Druckverteilungskammer und Brennkammer ein sich über die gesamte Breite der Druckverteilungskammer bzw. Brennkammer erstreckendes Rohr als Flammenhalter angeordnet ist, das mit den benachbarten Wandungen Durchtrittsspalte für das Gasgemisch bildet.
  • Derartige Brenner benötigt man zum Einschrumpfen von Kunststoffolien, z. B. in der Form von Hauben, die auf einen auf einer Palette befindlichen Gutstapel gezogen sind. Das Einschrumpfen kann mit Handgeräten, aber auch mit stationär installierten, automatisch arbeitenden Anlagen vorgenommen werden. Wichtig beim Schrumpfen von Kunststoffolie ist, daß ein gleichmäßiger flammenfreier Heißgasstrom erzeugt wird. Insbesondere bei Handgeräten wird ein möglichst breiter Austritt der Brennerabgase angestrebt. Deshalb erhalten die Brennkammer und ihr Auslaß einen langgestreckten Querschnitt. Der Flammenhalter bei derartigen Brennern soll die Druckverteilung der in die Brennkammer einströmenden Gase vergleichmäßigen und dabei auch die Vermischung von brennbaren Gasen mit sauerstoffhaltigen Gasen fördern.
  • Ein Brenner der eingangs beschriebenen Gattung (DE-U-8 220 335) besitzt als Flammenhalter ein Rohr. damit einen einfachen Aufbau, der zuverlässige und gleichbleibende Eigenschaften garantiert, denn der stabartige Flammenhalter läßt sich herstellungstechnisch mit einfachen Mitteln sehr genau positionieren. Das Rohr teilt den in die Brennkammer eintretenden Gasstrom. Die durch die Durchtrittsspalte zwischen dem Rohr und dem benachbarten Wandungen in die Brennkammer eintretenden Teilströme werden unter der Wirkung des hinter dem Rohr gebildeten Totwassers in die Mitte der Brennkammer gezogen und belasten bei ihrer Verbrennung die Wandungen der Brennkammer weniger, Damit verbunden ist aber auch eine intensive Verwirbelung der Gase, die dementsprechend mit hoher Turbulenz den Brennerauslaß verlassen. Durch die hohe Turbulenz wird die Strahigeschwindigkeit'der aus dem Brennerauslaß austretenden Heißgasstrahlen verringert. Gleichzeitig wird auch die Geräuschbildung verringert.
  • Andererseits ist es wünschenswert, wenn die Brennergase mit möglichst hoher Geschwindigkeit den Brennerauslaß verlassen, weil der Strahl dann in vermehrtem Maße kalte Umgebungsluft ansaugt, die sich mit den heißen Gasen mischt und deren Temperatur absenkt, so daß Verbrennungen der zu schrumpfenden Kunststoffolien vermieden werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß bei reduzierter oder gleichbleibender Geräuschbildung die Austrittsgeschwindigkeit erhöht und dadurch die Beimischung kalter Umgebungsluft in den den Brenner verlassenden Heißgasstrahl vergrößert wird.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß stromabwärts auf das Rohr eine Reihe von gekrümmten Leitblechen reiterartig aufgesetzt ist, deren freie Enden auf den Brennerauslaß gerichtet sind.
  • Diese Leitbleche unterstützen zunächst die Wirkung des rohrartigen Flammenhalters im Hinblick auf gute Durchmischung der in den Brennraum einströmenden Gase. Sie stabilisieren dementsprechend auch die Flamme stromabwärts des Flammenhalters. Gleichzeitig sorgen die Leit= bleche aber dafür, daß der Heißgasstrom noch innerhalb des Brennraumes gerichtet, und zwar auf den Aulaß gerichtet wird, wodurch im Ergebnis auch die Austrittsgeschwindigkeit wesentlich erhöht wird. Das hat zur Folge, daß der Heißgasstrahl außerhalb des Brenners mehr kalte Umgebungsluft mitreißt, die sich mit den heißten Gasen mischt und deren Temperatur absenkt.
  • Wenn die Leitbleche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wandungen der Brennkammer erstrecken und an diese anschließen, wird der gesamte Heißgasstrom von den Leitblechen erfaßt, umgelenkt und gerichtet. Alle Leitschaufeln können gleichgerichtete und gleichgroße Krümmungen aufweisen.
  • Besonders günstige Effekte werden erreicht, wenn der Krümmungsradius der Leitschaufeln etwa dem Rohrdurchmesser entspricht. Im übrigen sollte der Abstand der Leitschaufeln voneinander etwa dem 1,5-fachen des Rohrdurchmessers entsprechen.
  • Die freien Enden der Leitschaufeln sollten eine Länge von etwa 3/5 der Länge der Leitschaufeln aufweisen. Günstig ist es, wenn die Rohre über eine Höhe, die etwa 1/4 Rohrdurchmesser entspricht, von den Schenkeln der reiterartig aufgesetzten Leitbleche überfaßt sind.
  • Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert ; es zeigen :
    • Figur 1 eine Draufsicht auf einen Brenner,
    • Figur 2 einen Schnitt in Richtung 11-11 durch den Gegenstand nach Figur 1.
  • Der in der Zeichnung dargestellte Brenner 1 dient zur Erzeugung eines Heißgasstromes. Er wird eingesetzt beim Schrumpfen von Kunststoffolie. z. B. von Schrumpfhauben,die auf einen Palettenstapel gezogen sind.
  • Der Brenner besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Gemischzuführungsrohr 2, an das sich eine Druckverteilungskammer 3 mit fächerförmigem Grundriß (Fig. 1) anschließt. Die Druckverteilungskammer 3 geht in eine Brennkammer 4 mit Auslaß 5 über. Im Übergangsbereich zwischen Druckverteilungskammer 3 und Brennkammer 4 besitzt die Druckverteilunskammer 3 und auch die Brennkammer 4 einen langgestreckten rechteckigen Querschnitt, auf den die Seitenwandungen 6, 7 der Druckverteilungskammer 3 konvergierend zulaufen. Diese Seitenwandungen 6, 7 der Druckverteilungskammer 3 gehen mit einem Knick 8 in anschließende Seitenwandungen 9, 10 der Brennkammer 4 über. Die Brennkammer 4 hat eine Länge C, die größer ist als ihre Höhe H. Bei der dargestellten Ausführung beträgt die Länge C der Brennkammer 32 mm und ihre Höhe H 15 mm. Die Breite L der Brennkammer und damit auch die Breite der Druckverteilungskammer im Übergangsbereich beträgt bei der dargestellten Ausführung ein 185 mm.
  • Im Übergangsbereich zwischen Druckverteilungskammer 3 und Brennkammer 4 ist als Flammenhalter ein sich über die gesamte Breite erstreckendes Rohr 11 angeordnet, welches im wesentlichen symmetrisch zum Knick 8 angebracht ist und welches mit den benachbarten Seitenwandungen 6,7 bzw. 9,10 Durchtrittsspalte 12, 13 gleichbleibender Spaltdicke für das Gasgemisch bildet. Zur Verbesserung der Druckverteilung des Gasgemisches bei Eintritt in die Brennkammer 4 weist die Druckverteilungskammer 3 Einbauten auf, die bei der dargestellten Ausführung aus einem Blech 14 gebildet sind, welches sich im wesentlichen quer durch die Druckverteilungskammer 3 erstreckt und mit den Seitenwandungen 6,7 der Druckverteilungskammer 3 Durchtrittsspalte 15 bzw. 16 bildet. Das Blech 14 ist in der Mitte gekantet, so daß zwei unter einem Winkel von ca. 117° zueinander gerichtete Schenkel entstehen, die im Bereich ihrer gemeinsamen Faltkante 17 an den Seitenwandungen 6, 7 der Druckverteilungskammer 3 befestigt sind. Die Schenkel erstrecken sich, wie dargestellt, in Richtung auf die Brennkammer und sorgen dafür, daß die aus dem Gemischzuführungsrohr 2 strömenden Gase so verteilt werden, daß sie bei gleichem Druck und gleicher Menge in die Brennkammer 4 eintreten. Nicht dargestellt ist, daß das Blech 14 zusätzlich noch gelocht sein kann.
  • In der Zeichnung ist noch dargestellt, daß auf einer Seitenwandung 9 bzw. 10 der Brennkammer 4 ein Stutzen 18 mit in dem Gewinde 19 angebracht sein kann.
  • Stromabseitig ist auf das als Flammenhalter dienende Rohr 11 eine Reihe von gekrümmten Leitblechen 20 reiterartig aufgesetzt. Die freien Enden 21 der Leitbleche 20 sind auf den Auslaß 5 des Brenners gerichtet. Die Leitbleche 20 erstrecken sich zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwandungen 9,10 der Brennkammer 4 und schließen an diese Seitenwandungen an. Im übrigen sind alle Leitbleche 20 gleichgerichtet und besitzen gleichgroße Krümmungsradien. Der Krümmungsradius beträgt bei der dargestellten Ausführung 12,5 mm und entspricht damit im wesentlichen dem Durchmesser K des Rohrs 11. Der Rohrdurchmesser K beträgt bei der dargestellten Ausführung 12 mm.
  • Der Abstand G der Leitbleche 20 voneinander beträgt bei der dargestellten Ausführung 17 mm und damit etwa dem 1,5-fachen des Rohrdurchmessers. Die Leitbleche 20 besitzen eine Dicke F von 1 mm.
  • Wie man der Zeichnung entnimmt, besitzen die freien Enden 21der Leitbleche 20 eine Länge B von 10 mm und damit eine Länge, die etwa 3/5 der sich in Strömungsrichtung erstreckenden Länge D von 13 mm der Leitbleche 20 entspricht. Im übrigen sind die Leitbleche 20 so auf das Rohr 11 aufgesetzt, daß das Rohr 11 über eine Höhe E von 3 mm, die etwa 1/4 Rohrdurchmesser entspricht, von den Schenkeln 22. 23 der reiterartig aufgesetzten Leitbleche 20 überfaßt ist.
  • Die in der Zeichnung angegebenen Maße werden im folgenden noch einmal zusammengefaßt:
    • A= l6mm
    • B=10mm
    • C = 32 mm
    • D = 13 mm
    • E = 3 mm
    • F = 1 mm
    • G = 17 mm
    • H = 15mm
    • K = 12 mm
    • L = 185 mm

Claims (7)

1. Brenner (1) zur Erzeugung eines Heißgasstromes, insbesondere zum Schrumpfen von Kunststoffolie, mit einer an eine Zuführung (2) für ein Gasgemisch angeschlossenen Druckverteilungskammer (3) mit fächerförmigem Grundriß, die an ihrem breiten Ende in eine Brennkammer (4) mit einem Brennerauslaß (5) übergeht, wobei die Brennkammer (4) einen langgestreckten Querschnitt aufweist und wobei im Übergangsbereich zwischen Druckverteilungskammer (3) und Brennkammer (4) ein sich über die gesamte Breite der Druckverteilungskammer (3) bzw. Brennkammer (4) erstreckendes Rohr (11) als Flammenhalter angeordnet ist, das mit den benachbarten Wandungen Durchtrittsspalte (12, 13) für das Gasgemisch bildet, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts auf das Rohr (11) eine Reihe von gekrümmten Leitblechen (20) reiterartig aufgesetzt ist, deren freie Enden (21) auf den Brennerauslaß (5) gerichtet sind.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (20) sich zwischen den einander gegenüberliegenden Wandungen (9. 10) der Brennkammer (4) erstrecken und an diese anschließen.
3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Leitbleche (20) gleichgerichtete und gleichgroße Krümmungsradien aufweisen.
4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Leitbleche (20) etwa dem Rohrdurchmesser entspricht.
5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (G) der Leitbleche (20) voneinander etwa dem 1,5- fachen des Rohrdurchmessers (K) entspricht.
6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 'dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (21) der leitbleche (20) eine Länge (B) von etwa 3/5 der Länge (D) der Leitbleche (20) aufweisen.
7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (11) über eine Höhe (E), die etwa 1/4 Rohrdurchmesser (K) entspricht, von den Schenkeln (22, 23) der reiterartig aufgesetzten Leitbleche (20) überfaßt ist.
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DE3364192D1 (en) 1986-07-24
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