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Brenner, insbesondere Gasbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen
Brenner, insbesondere für gasförmige Brennstoffe, mit konzentrisch im Luftzuführungskanal
gelagertem rohrförmigem Brennstoffzuführungskanal und an der Brennermündung angeordneten
schwenkbaren, von einem axial beweglichen Gestänge betätigbaren, rohrförmigen Düsen,
die gegeneinander schwenkbar gelagert sind.
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Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner so auszubilden, daß
man ihn während des Betriebes den jeweiligen Anforderungen anpassen und die Flamme,
insbesondere deren Richtung, Länge und Durchmesser, derart verändern kann, daß bestimmte
Stellen des Feuerraums bevorzugt beheizt werden können.
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Es ist bekannt, Brenner für den Betrieb von Drehöfen mit verstellbaren,
birnenförmigen Einsätzen auszustatten und Lenkbleche zu benutzen, mit denen die
Richtung des austretenden Gases verändert werden kann. Die bekannten Einrichtungen
haben den Nachteil, daß, abgesehen von ihrem komplizierten Aufbau und dem zu großen
Gewicht, gleichzeitig mit der Richtungsänderung auch die Durchsatzmengen beeinflußt
werden, so daß sie im praktischen Betrieb unbefriedigend arbeiten.
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Es gehört ferner zum Stand der Technik, bei Gasbrennern eine Teilvormischung
von Luft und Brenngas vorzunehmen und durch Veränderung dieses Verhältnisses die
Flammenform, insbesondere die Länge der Flamme, zu beeinflussen. Auf diese Weise
kann - auch nur in bestimmten Grenzen - die Länge der Flamme variiert werden, während
eine Vergrößerung des Durchmessers der Flamme kaum möglich ist.
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Bei einem ebenfalls bekannten Brenner für pulverförmige Brennstoffe,
bei dem durch eine besondere Konstruktion eine Durchmischung des festen Brennstoffes
mit den Vergasungsmitteln erreicht werden soll, werden die zugeführten Medien in
einem Mischraum in mehrere Ströme aufgeteilt. Diese Aufteilung erfolgt durch Deflektoren.
Soweit diese beweglich angeordnet sind, dienen sie dazu, der Flamme eine andere
Richtung zu geben; eine Veränderung der Flammenform ist dabei nicht möglich.
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Es ist ferner bekannt, die Größe und die Form der Flamme dadurch veränderbar
zu machen, daß ein Brennerkopf mit leicht gebogenen Austrittsstükken für die Verbrennungsluft
versehen wird, die verstellbar sind. Bei diesem Brenner ist innerhalb jedes Austrittsstückes
eine Düse für den Brennstoff angeordnet, und der Brennerkopf besteht aus einer Vielzahl
derartiger, kreisförmig angebrachter Einheiten, von denen jede mit einem eigenen
Verstellorgan versehen ist. Dadurch ergibt sich eine sehr störanfällige und komplizierte
Konstruktion, die für den praktischen Betrieb ausscheidet, weil die Anpassung der
Flamme an die jeweiligen Verhältnisse äußerst schwierig ist.
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Es ist für eine Einrichtung zur Flammenregelung bei einem Gasbrenner
auch schon vorgeschlagen worden, die über Winkelhebel mit dem Betätigungsgestänge
verbundenen, im Brennermund fächerartig betätigbaren Leitelemente aus sich in Strömungsrichtung
verjüngenden, am Einlauf zur Brennerwandung abgeschrägten Rohrabschnitten herzustellen,
deren Schwenkbereich 90° beträgt.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß die schwenkbaren Düsen
in der Kopfplatte des Brennstoffzuführungskanals gelagert sind und daß die Düsen
über Gestänge mit im Strömungsweg der Verbrennungsluft angeordneten Strömungsleiteinrichtungen
derart verbunden sind, daß diese gleichsinnig mit den Düsen verschwenkt werden.
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Dadurch, daß die Strömungsleiteinrichtungen die gleiche Schwenkbewegung
ausführen wie die Düsen, wird verhindert, daß die Gasflamme bei gespreizter Düsenstellung
durch den axial eintretenden Luftstrom nach innen gedrückt wird. Um der in den Feuerraum
eintretenden Luft die gleiche Richtung zu geben wie dem Gasstrom bzw. der Gasflamme,
sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Strömungsleiteinrichtungen parallel
zur Längsachse der zugehörigen Düse gerichtet.
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Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Schnittpunkte der Schwenkachsen
mit den Achsen der Düsen auf einem konzentrisch zur Brennerachse liegenden Kreis
gleichmäßig verteilt angeordnet sind und daß die Strömungsleiteinrichtungen an dem
aus dem Luftzuführungskanal herausragenden Teil des den Brennstoffzuführungskanal
umschließenden Rohrmantels gelagert sind.
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Die Vorteile eines so ausgebildeten Brenners bestehen in der Hauptsache
darin, daß während des
Betriebs durch Spreizen der Düsen mit Hilfe
einer nach außen geführten Bedienungsvorrichtung der Durchmesser der austretenden
Flamme vergrößert werden kann, während eine maximale Länge der Flamme dann erzielt
wird, wenn die Düsen parallel stehen. Dadurch, daß beliebige Zwischenstellungen
möglich sind, läßt sich die Flammenform den jeweiligen Betriebsbedingungen mit einfachen
Mitteln anpassen, ohne den Brenner auswechseln oder außer Betrieb setzen zu müssen.
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Das beschriebene Prinzip kann auf alle gebräuchlichen Brennertypen
angewandt werden; bei dem Brenner mit rechteckigem Querschnitt sieht die Erfindung
vor, jeweils zwei Düsen in der gleichen Ebene schwenkbar und mindestens zwei Düsenpaare
parallel nebeneinander in der Kopfplatte zu lagern.
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Das Anwendungsgebiet des Brenners gemäß vorliegender Erfindung ist
unbegrenzt; besonders vorteilhaft ist die Benutzung der Brenner in Industrieöfen,
z. B. Siemens-Martin-Öfen oder Drehöfen, bei denen die Möglichkeit, während des
Betriebes die Flammenführung zu verändern, zu Ergebnissen führt, die besser sind
als die, die mit bekannten Brennern erzielt wurden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen im Querschnitt kreisförmigen Brenner,
F i g. 2 einen Querschnitt durch den auf F i g. 1 dargestellten Brenner entlang
der Linie A-B, F i g. 3 eine andere Ausführungsform eines Brenners mit rechteckigem
Querschnitt.
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Der in F i g. 1 dargestellte Brenner besteht aus einem äußeren Rohr
1, in dem konzentrisch ein weiteres Rohr 2 mit kleinerem Durchmesser angeordnet
ist, das feuerseitig ein Stück aus dem Außenrohr herausragt. Durch den zwischen
den beiden Rohren verbleibenden Ringraum 3 wird die zur Verbrennung erforderliche
Luft zugeführt. Das Innenrohr 2 ist zum Feuerraum hin durch die Kopfwand
4 des Brenners abgeschlossen, in der die Düsen 5 sitzen, und bildet den Gaszuführungsraum
6. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sechs Düsen kreisförmig am Umfang
der scheibenförmigen Kopfwand 4 derart angeordnet, daß sie um Achsen 7 oder
in Kugelgelenken schwenkbar sind. Zur Führung der Düsen während einer Schwenkbewegung
dienen Führungselemente 8, z. B. an der Kopfwand 4 und dem Innenrohr
2 im Gaszuführungsraum angebrachte Bleche.
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Die in das Innenrohr hineinragenden Düsen 5 sind über Gelenkstangen
10 od. dgl. mit dem Ende einer nach außen geführten Bedienungsstange 9 verbunden,
die in der Mittelachse des Brenners angeordnet ist und in Achsrichtung verschoben
werden kann. Beim Verschieben der Bedienungsstange führen die Düsen eine radiale
Schwenkbewegung auf die Mittelachse des Brenners zu aus, d. h., der Austrittswinkel
des Gases läßt sich von der in der Zeichnung dargestellten Stellung durch Ziehen
an der Bedienungsstange beliebig verkleinern, während der Brenner in Betrieb ist.
Um zu verhindern, daß bei gespreizter Düsenstellung die Richtung der Gasflamme durch
den axial eintretenden Strom der Verbrennungsluft zusammengedrückt wird, ist es
notwendig, daß die in den Feuerraum strömende Luft ebenfalls abgelenkt wird. Zu
diesem Zweck sind auf dem aus dem Außenrohr 1 herausragenden Abschnitt des Innenrohres
2 Strörrungsleiteinrichtungen 11 angeordnet, die um Achsen 12 verstellbar
sind. Wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, wird jeder Düse eine Strömungsleiteinrichtung
11 zugeordnet und mit der entsprechenden Düse über Gelenkstäbe 13 od. dgl. verbunden.
Wenn die Strömungsleiteinrichtungen in gleicher Weise ausgerichtet sind wie die
Düsen, tritt der Luftstrom stets parallel zum Gasstrom bzw. zu der Gasflamme in
den Feuerraum ein.
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Die Bedienungsstange 9 kann hohl ausgebildet sein, um zusätzliche
Luft in den Feuerraum einleiten oder darin einen Brenner für gasförmige oder flüssige
Brennstoffe zur zusätzlichen Beheizung anordnen zu können.
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Der Brenner gemäß vorliegender Erfindung kann einen beliebigen Querschnitt
haben. Beispielsweise kann er in der auf F i g. 3 gezeigten Weise rechteckig ausgebildet
sein, wobei im Prinzip die gleiche Anordnung möglich ist, wie sie im Zusammenhang
mit einem Rundbrenner beschrieben wurde. Bei der auf F i g. 3 dargestellten Ausführungsform
sind jeweils zwei Düsen übereinander angeordnet, wobei mehrere Düsenpaare in der
gleichen Ebene nebeneinanderliegen. Jeder in der rechteckigen Kopfwand 16 schwenkbar
angeordneten Düse ist eine Strömungsleiteinrichtung 11 zugeordnet, die zusammen
mit der Düse 5 in der im Zusammenhang mit dem Rundbrenner beschriebenen Weise verstellbar
ist.
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Der Brenner kann auch zum Mischen von Gasen oder Dämpfen benutzt werden,
beispielsweise läßt sich eine gute Durchmischung von Stark- und Schwachgas zwecks
Einstellung eines bestimmten Heizwertes dann erzielen, wenn man durch die Düsen
das Starkgas leitet und das Schwachgas über den Luftzuführungsraum beimischt.