DE1007931B - Brenner fuer Industrieoefen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner für Industrieöfen, bei dem ein Verbrennungsmedium (z. B. Gas) axial und ein anderes (z. B. Luft) zur Achsrichtung geneigt in den Mischraum eintreten und die Flammeneigenschaften durch Änderung der Mischgeschwindigkeit \^reränderbar sind.

Bei der Verbrennung von Strömungsmedien, z. B. in Industrieöfen, können die Flammeneigenschaften durch Änderung der Mischgeschwindigkeit und allgemein durch Beeinflussung des Mi sch Vorganges beeinflußt werden. Zu diesem Zweck kann man z. B. die absolute und relative Geschwindigkeit der aus dem Brenner austretenden Strahlen, den Strahlwinkel, den Drall und den Aufprall der Strahlen regeln.

Bei einer vielfach verwendeten Ausführungsform von Brennern werden ein erstes Verbrennungsmedium axial und ein anderes zur Achsrichtung geneigt in den Mischraum eingeführt. Bei einer Bauart dieser Brenner, den Axial-Tangentialstrom-Brennern, wird die Luft durch tangentiales Eintreten in den Mischraum in schnelles Kreisen versetzt und dreht sich um den axial einströmenden Gaskern. Um die Mischgeschwindigkeit in gewissen Grenzen beeinflussen zu können, kann z. B. der Brenner mit Vorrichtungen versehen werden, die eine Verschiebung der Gasdüse ermöglichen. Diese Brenner haben den Nachteil, daß eine Regelung der Flammeneigenschaften unmittelbar die Brennerleistung beeinflußt, so daß zusätzliche Regelvorgänge erforderlich sind, um bei Flammenregelung die Brennerleistung im wesentlichen konstant zu halten, falls dies gewünscht ist.

Die Erfindung bezweckt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Brenners, bei dem ein Verbrennungsmedium axial und ein anderes zur Achsrichtung geneigt in den Mischraum eintreten. Insbesondere bezweckt die Erfindung die Verstellung der Flammenlänge ohne wesentliche Änderung des Mengenverhältnisses der Brennmittel (Brennstoff und Luft) und der Brennerleistung.

Gemäß der Erfindung ist ein Brenner für Industrieöfen vorgesehen, bei dem ein Verbrennungsmedium (z. B. Gas) axial und ein anderes (z. B. Luft) zur Achsrichtung geneigt in den Mischraum eintreten und die Flammeneigenschaften durch Änderung der Mischgeschwindigkeit veränderbar sind, wobei der Axialstrom in wenigstens zwei im wesentlichen konzentrische Teilströme geteilt ist und im Strömungsweg eines der Teilströme eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist.

Vorzugsweise wird dabei eine an der Verzweigungsstelle zweier Teilströme angeordnete Drosselvorrichtung verwendet, die wahlweise eine Drosselung, gegebenenfalls eine Absperrung eines der Teilströme erlaubt.

Brenner für Industrieöfen

Anmelder:

»OFU« Ofenbau-Union G.m.b.H.,
Düsseldorf, Graf-Adolf-Str. 67

Julius Müller, Essen,
ist als Erfinder genannt worden

Der äußere Teil des Axialstromes kann nach einer bevorzugten Ausführungsform in mehrere am Umfang verteilte Austrittsstellen aufgeteilt sein, die zwisehen Teilströmen des zur Achsrichtung geneigt eintretenden Teilstromes in den Mischraum eintreten. Dabei können auch die Austrittsstellen des äußeren Teiles des Axialstromes zur Achsrichtung geneigt in den Mischraum eintreten.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird gegenüber den bekannten Brennern, bei denen die Flammenlänge durch Änderung der Relativgeschwindigkeit der beiden Ströme eingestellt werden kann, in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Verstellung der Flammenlänge keine wesentliche Änderung des Mengenverhältnisses der Brennmittel (Brennstoff und Luft) und der Brennerleistung bedingt, weil nur ein Teil der Brenngas- oder gegebenenfalls Luftmenge eine andere Austrittsgeschwindigkeit bekommt, während der überwiegende Teil seine ursprüngliche Austrittsgeschwindigkeit beibehält.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Unterteilung des Axialstromes in zwei konzentrische Teilströme die Drosselvorrichtung im Strömungsweg des äußeren Teilstromes vorgesehen ist, weil dann die Austrittsgeschwindigkeit des äußeren Teilstromes derart gedrosselt werden kann, daß der Tangentialstrom schneller in den Axialstrom eindringen kann und somit die Mischvorgänge beschleunigt und die Flamme verkürzt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Regelung ist zu berücksichtigen, daß sich im Zuströmquerschnitt des axial strömenden Mediums unvermeidlich Drosselverluste einstellen, so daß eine Drosselung, die gemäß der Erfindung in einem Teil des Axialstromes vorgenommen wird, zu einem Ansteigen der Strömungsgeschwindigkeit des anderen Teilstromes führt, da sich der Leitungsdruck für dieses Medium am Ende des Zuströmquerschnittes erhöht.

709 508/178

In den Zeichnungen sind als Ausführungsbeispiele der Erfindung zwei Gasbrenner dargestellt.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel eines Brenners gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel ;

Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

Das Gas tritt durch einen Stutzen 1 in eine Kammer 2. Die Kammer 2 ist durch eine Wand 3 in zwei kleinere Kammern 4 und 5 unterteilt. Aus der Kammer 4 tritt das Gas in eine ringförmige Düse 6 und aus der Kammer 5 in eine die Düse 6 umschließende ringförmige Düse 7. In der Kammer 5 ist eine Drosselklappe 9 angeordnet. Schließt man diese Klappe, so wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in der Düse 6 und somit die kinetische Energie des Gasstrahles dieser Düse erhöht, weil der Druckabfall in der Zuleitung bei Verminderung der Durchflußmenge geringer wird.

Die Luft tritt durch einen Stutzen 10 ein, verteilt sich in einem Ringkanal 11 und tritt durch gegen die Brennerachse geneigte Schlitze 12 in den Mischraum ein. Die Schlitze 12 können so gerichtet sein, daß bei der Mischung ein Wirbel entsteht.

Im Innern des Brenners kann in an sich bekannter Weise eine Reinigungs- und Beobachtungsöffnung 13 vorgesehen sein, die durch einen mit einem Schauglas versehenen Deckel 14 verschließbar ist.

Anstatt in der Kammer 5 kann die Drosselklappe 9 auch in der Kammer 4 oder in beiden Kammern vorgesehen sein, oder aber es wird an der Scheidewand 3 eine gemeinsame Drosselklappe 15 angeordnet, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.

Bei der in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform des Brenners ist der Rand der äußeren Düse 18 wellenförmig ausgestaltet, so daß eine abwechselnde Folge von Strömungsquerschniten 16 und 17 entsteht, von denen die Querschnitte 16 aus dem Stutzen 10 mit Luft und die Querschnitte 17 aus dem Ringraum 5 gespeist werden.

Durch entsprechende Formgebung der Strömungsführungen kann den strömenden Medien ein Drall und eine einen gemeinsamen Wirbelkreis tangierende Richtung verliehen werden.

Nachfolgend werden drei charakteristische Einstellmöglichkeiten des Brenners nach Fig. 3 und 4 beschrieben, wobei auch beliebige Zwischeneinstellungen möglich sind.

1. Bei der in der Zeichnung dargestellten Schließstellung durch Drosselklappe 15 arbeitet der Brenner mit großer kinetischer Energie des axial strömenden Mediums. Die Mischung von Gas und Luft erfolgt durch Injektorwirkung des Gasstrahles. Die Flamme ist verhältnismäßig lang.

2. Bei mittlerer Stellung der Drosselklappe 15 fließt das axial strömende Gas infolge des voll zur Verfügung stehenden Gasquerschnittes langsamer. Durch die beschriebene Ausbildung der äußeren Gasdüse 18 sind die Gas- und Luftströme teilweise verzahnt, so daß eine bessere Vormischung stattfindet. Die Flamme ist verhältnismäßig kurz, da der Tangentialstrom schneller in den Axialstrom eindringen kann und somit der Mischvorgang beschleunigt wird.

3. Bei der strichpunktiert gezeichneten Stellung der Drosselklappe 15 wird das Gas gezwungen, ausschließlieh durch die zwischen den Luftdüsen liegenden Gasdüsenquerschnitte auszutreten. Gas und Luft werden in abwechselnd nebeneinanderliegende Strähnen aufgeteilt und in einem Wirbel in den Mischquerschnitt des Brenners eingeblasen. Dabei wird ebenfalls eine verhältnismäßig kurze Flamme erzeugt. Diese Einstellung ist bei kleiner Belastung vorteilhaft.

Die Erfindung ist nicht auf die an Hand der Zeichnungen beschriebenen Gasbrenner beschränkt. So kann z. B. die innere Kammer des axial strömenden Mediums an Stelle des kreisringförmigen Querschnitts auch einen kreisförmigen Querschnitt haben, oder aber es kann die Luft in Stutzen 1 und das Gas in Stutzen 10 eingeleitet werden. Anstatt der dargestellten zwei können auch mehrere konzentrische Ringkammern vorgesehen sein.

Claims (4)

Patentansprüche-

1. Brenner für Industrieöfen, bei dem ein Verbrennungsmedium (z. B. Gas) axial und ein anderes (z. B. Luft) zur Achsrichtung geneigt in den Mischraum eintreten und die Flammeneigenschaften durch Änderung der Mischgeschwindigkeit veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialstrom in wenigstens zwei im wesentliehen konzentrische Teilströme geteilt ist und im Strömungsweg eines der Teilströme eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an der Verzweigungsstelle zweier Teilströme angeordnete Drosselvorrichtung, die wahlweise eine Drosselung, gegebenenfalls eine Absperrung eines der Teilströme erlaubt.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil des Axialstromes in mehrere am Umfang verteilte Austrittsstrahlen aufgeteilt ist, die zwischen Teilströmen des zur Achsrichtung geneigt eintretenden Teilstromes in den Mischraum eintreten.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Austrittsstrahlen des äußeren Teiles des Axialstromes zur Achsrichtung geneigt in den Mischraum eintreten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 403 495;
britische Patentschrift Nr. 670 312;
Zeitschr. Archiv für Eisenhüttenwesen, Januar 1940, S. 283 bis 292: »Die Mischvorgänge in Gasbrennern verschiedener Bauart«.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen