DE2134749C3 - Brenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brenner aus einem geschlossenen Gehäuse aus undurchlässigem Werkstoff und einem mit dem Gehäuse verbundenen inneren hohlen Kern aus von Gas durchströmbaren poröser. Wänden, der ein offenes und verschlossenes bodenseitiges Ende aus undurchlässigem Werkstoff aufweist und so angeordnet ist, daß zwischen dem Gehäuse und der Außenfläche des Kerns eine Gasverteilerkammer gebildet ist, die mit einer Zuleitung für ein brennbares Gasgemisch in Verbindung steht, die zentral und koaxial an der dem bodenseitigen Fndc de- Kerns gegenüberliegenden Stelle in das Gehäuse einmündet.

Ein solcher Brenner ist bereif bekannt (US-PS 33 80 810. Fig. 5). Der bekannte Brenner ist ein Nachbrenner für Abgase von Kraftfahrzeugen, wozu die hohlzylindrischc poröse Kernschicht an ihrem Innenumfang mit einer Katalysatorschicht verschen ist und die Doppclschicht am Inncnumfang wie am Außenumfang durch metallische Lochplattcn eingefaßt ist, mit denen der Kern an seiner einen Stirnseilc mit dem Gehäuse aus Metall verbunden ist.

Die Ausbildung mit einem vom brennbaren Gasgemisch durchströmten Kern, dessen Porcngcfügc den auftretenden Betriebsbedingungen angepaßt sein kann, bietet eine Reihe von Vorteilen. Wegen der Vielzahl von Gaszuführungskanälcn wird eine gleichmäßige Gaszuführung über die gesamte Bcgrenzungsflächc des Kernhohlraums erzielt. Dabei kann mit vergleichsweise geringem Druckabfall und laminarem Austritt des Gases aus den Kernporen gearbeitet werden, was zu einer Stabilisierung der Verbrennung ohne unerwünschte Schwingungen führt. Ferner läßt sich eine hohe Verbrennungsintensität je Volumcncinhcil des Ver brcnnungshohlraumcs erzielen, was vergleichsweise kleine Brenncrabmessungcn zur Folge hai. Von besonderer Bedeutung ist auch die vorteilhafte Selbstkühlung des Brenners durch das zugeführte Gas das einem Eindringen der Verbrennungswärme in den Kern entgegenwirkt und dabei in erwünschter Weise vorgewärmt wird. Außerdcin arbeitet ein solcher Brenner weitgehend geräuschlos, wobei auch wegen der guten Regelbarkeil der Gaszuführung eine im wesentlichen vollständige Verbrennung verbunden mit einem hohen Gasdurchsatz bzw. mit hoher Brcnncrlcistung erzielt werden kann. Es ist daher nicht verwunderlich, daß der eingangs beschriebene Brenner auf den

verschiedensten Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen kann.

Gleichwohl ergeben sich beim bekannten Brenner Einschränkungen, wenn mit hoher Verbrennungsintensilät bzw. großem Massendurchsatz gearbeitet werden soll. In diesem Falle ergeben sich bei Inbetriebnahme des Brenners wegen der hohen Brennertemperaturen unterschiedliche Wärmedehnungen und Spannungen zwischen den Brennertcilen.da das Brcnncrgehäcise und der Kern im wesentlichen aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Insbesondere die Verbindungsstelle zwischen dem Gehäuse und dem Kern, die einen Abschluß zwischen der Glasverteilerkammer am Außenumfang des Kerns und dem Kernhohlraum bildet, 'st durch Wärmedehnungsunterschiede beansprucht. Diese Verbindungsstelle bildet daher einen Schwachpunkt, und es besteht die Gefahr, daß es zu Rißbildungen und Undichtheiten kommt, wenn der bekannte Brenner mit hoher Verbrennungsintensität betrieben wird.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bekannten Brenner so zu verbessern, daß er mit hoher Verbrennungsintensität unter Erzeugung eines Gasstrahls von hoher Temperatur und Geschwindigkeit sicher betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse und der Kern durch Sintern miteinander verbunden sind.

Durch das Zusammensintern des Brennerkerns und des Brennergehäuses ergibt sich eine einstöckige Ausbildung, bei der selbst sehr hohe Brennertemperaturen nicht zu schädlichen Spannungen und Rißbildungen führen. Dabei ergibt sich insbesondere auch die Möglichkeit, zur Vermeidung von unterschiedlichen Wärmedehnungen für das Gehäuse und den Kern ein gleiches Material, beispielsweise einen feuerfesten Werkstoff mil einem hohen Gehalt an Tonerde oder Zirkonerdc zu verwenden. Der erforderlichen Porosität des Kerns einerseits und des Gehäuses andererseits kann dadurch entsprochen werden, daß für die entsprechenden Teile Sinlcrpulver unterschiedlicher Korngröße bzw. Dichte verwendet werden. Der crfindungsgcinäße Brenner zeigt sich daher allen Anforderungen und insbesondere auch den Beanspruchungen im Falle einer hohen Verbrcnnungsintcnsiläl gewachsen.

Zwei Alisführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischcn Zeichnung näher erläutert.

F i g. I zeigt einen crfindimgsgcmäßcn Brenner im Längsschnitt,

F i g. 2 und 3 zeigen jeweils in einem Schnitt längs der Linie l-l in Fig. I eine Ausfiihrungsform mil einem rechteckigen Querschnitt bzw. eine Ausführiingsform mit einem kreisrunden Querschnitt.

In den Zeichnungen erkennt man ein Brcnncrgchäusc I aus einem undurchlässigen feuerfesten Werkstoff, das mil einem Kern 2 versehen ist, der aus einem porösen fcuerfcslen Wcrksloff hergestellt ist. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kern 2 erstreckt sich ein ^w) Gasvcrlcilungsraum 3 im wesentlichen über die ganze Außenfläche des Kerns 2, der als Hohlkörper mit einem zentral angeordneten Verbrennungsraum 4 ausgebildet ist. Der Kern 2 ist an einem Ende mit Hilfe einer Abdeckung 5 dicht verschlossen. Der Gasvcrlcilcrraum 3 steht in Verbindung mit einem Einlaß 6 zum Zuführen eines brennbaren Gemisches. An seinem von der Abdeckung S abgcwandlcn Ende ist der Verbrennungsraum 4 offen, und er steht an diesem Ende in Verbindung

mit einem Auslaß 7, der in einem Düsenteil 8 ausgebildet ist.

In Fig.2 ist eine langgestreckte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners dargestellt, bei dem das Gehäuse I auf beiden Seiten durch Wände 9 abgedeckt ist.

Fig.3 zeigt eine zylindrische Brennerkonstruktion, bei welcher der Gasverteilerraum durch einen Ringspalt 3 zwischen einen äußeren Zylinder 1 und einem inneren Zylinder 2 gebildet wird.

Beim Betrieb jedes der beschriebenen Brenner tritt ein Gemisch aus Brennstoff (Erdgas oder aus Erdöl gewonnenes Gas) und Luft oder einem anderen Oxidationsmittel über das Einlaßrohr 6 am hinteren Ende des Brenners ein und strömt weiter längs des Spaltes zwischen dem äußeren und dem inneren Bauteil, d.h. zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kern 2, woraufhin das Gasgemisch den Werkstoff des porösen inneren Bauteils durchdringt. Die Verbrennung spielt sich nahe der Innenfläche des Bauteils aus porösem Werkstoff ab, und die Verbrenniingsgnse entweichen über den Auslaß 7 des Düsenteils 8.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse alternativ auch einteilig ausgebildet sein, statt sich aus dem Bauteil 1 und den stirnseiligen Abdeckungen 9 zusammenzusetzen. Ferner könnte man mehrere Einlaßrohrc 6 vorsehen, die über die ganze Länge des Brenners verteilt sind.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsbeispielcn besteht eine weitere Abänderungsiiiöglichkeit darin, das nicht unbedingt erforderliche gesonderte Düsenteil 8, das /.. B. aus Zirkonerdc besteht, fortzulassen und dieses Bauteil durch einen Bestandteil des Gehäuses I zu ersetzen oder aber den Kern 2 bis zum äußeren Austriitsende des Brenners zu verlängern. Der Auslaß 7 kann ferner die gleiche Breite bzw. den gleichen Durchmesser haben wit· der Verbrennungsraum 4 und beiden Hohlräume können entweder kreisrund sein 5 oder einen rechteckigen Querschnitt haben. Stan das eine Ende des Kerns 2 mit Hilfe einer Abdeckung 5 dicht zu verschließen, ist es ferner möglich den Kern einstückig auszubilden; in diesem Fall kann die Außenwand des Kerns an seinem geschlossenen Ende

lu stromlinienförmig ausgebildet sein und eine etwas größere Wandstärke erhallen als der verbleibende Teil des Kerns. Die Wandstärke des Kerns, die sich nach der jeweiligen Konstruklion und der Leistung des Brenners richtet, liegt gewöhnlich zwischen etwa 6 mm und etwa

Ii 50 mm.

Jeder erfindungsgemäße Brenner kann sowohl mit slöchioiiietrischcn Gemischen als auch mit nichtstöchiometrischen Gemischen betrieben werden, so daß es möglich ist. durch eine nur teilweise Verbrennung ein

j« reduzierendes Gas zu erzeugen, bzv Jaß die Möglichkeit besteht, mit einem Überschuß des Oxidationsmittels zu arbeiten, so daß der Brenner eine oxidierende Atmosphäre erzeugt.

Die Brenner nach der Erfindung eignen sich

2ϊ insbesondere zur Benutzung als Tunnelbrenner, und sie erfüllen die Anforderungen, die auf dem Gebiet dos schnellen Erhitzens von Metallen an mit hohe Strömungsgeschwindigkeit und hohem Massendurchsatz arbeitende Brenner gestellt werden, da ein solcher

jo Brenner z.B. stündlich 100 kg Brennstoff verarbeiten kann. |edoch können erfindungsgemäße Brenner auch als mit hoher Intensität arbeitende Brenner von beliebiger anderer Form und/oder Größe ausgebildet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Brenner aus einem geschlossenen Gehäuse aus undurchlässigem Werkstoff und einem mit dem Gehäuse verbundenen inneren hohlen Kern aus von Gas durchströmbaren porösen Wänden, der ein offenes und ein verschlossenes bodenseiliges Ende aus undurchlässigem Werkstoff aufweist und so angeordnet ist, daß zwischen dem Gehäuse und der Außenfläche des Kerns eine Gasverteilerkammer gebildet ist, die mit einer Zuleitung für ein brennbares Gasgemisch in Verbindung steht, die zentral und koaxial an der dem bodenseitigcn Ende des Kerns gegenüberliegenden Stelle in das Gehäuse einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und der Kern (2) durch Sintern miteinander verbunden sind.