DE4138433A1 - Brenner fuer industrieoefen - Google Patents
Brenner fuer industrieoefenInfo
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
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- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
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Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für Industrieöfen, bei
dem im Ofenraum eine Brennkammer angeordnet ist, in der eine
Mischung aus Brenngas und Brennerluft verbrannt wird und aus
der eine Flamme in den Ofenraum gerichtet ist.
Ein Brenner der vorstehend genannten Art ist aus der EP-PS
01 64 576 bekannt.
Bei dem bekannten Brenner ist die Brennkammer als kurzes
Rohrstück ausgebildet, das am brennraumseitigen Ende verjüngt
ist und eine Öffnung zum Austritt der Flamme aufweist, während
das von der Brennraumseite abgewandte Ende der Brennkammer durch
eine radiale Platte gebildet wird, die auf die innere Stirnseite
des Rohres aufgesetzt ist.
In die radiale Platte sind auf einem Umfang derselben Öffnungen
angebracht, die einen Zutritt von Brennerluft in die Brennkammer
ermöglichen. Durch eine zentrische Öffnung in der Platte hindurch
ist eine rohrförmige Gaslanze bis in den Innenraum der Brenn
kammer geführt. Die Gaslanze reicht bis in den Außenraum des
Industrieofens und wird dort mit Brenngas beaufschlagt. Die
bereits erwähnte Brennerluft wird der Rückseite der radialen
Platte über einen Innenraum einer Rekuperator-Anordnung zuge
führt. Die auf diese Weise zugeführte Brennerluft wird jedoch
im Bereich der erwähnten radialen Platte in zwei Teilströme
aufgeteilt, von denen der eine Teilstrom durch die radiale Platte
hindurch in die Brennkammer eintritt, während der andere
Teilstrom axial an der Brennkammer vorbeiströmt und am vorderen
Ende der Brennkammer als Sekundärluft der Flamme beigemischt
wird. Hierzu ist ein Düsenträger vorgesehen, der die Brennkammer
um die vordere Öffnung herum ringförmig hält, und zwar mittels
elastischer Verspannung.
Die Gaslanze ist mit einer koaxial durch sie hindurchreichenden
Elektrode versehen, die bis in die Brennkammer hineinreicht
und dort für eine Zündung eines Luft/Gasgemisches bei der
Inbetriebnahme des Brenners dient.
Der bekannte Brenner weist damit die folgenden Nachteile auf:
Dadurch, daß die Brennkammer nur aus einem kurzen Rohrstück
besteht, das an der Innenseite über die radiale Platte abge
schlossen ist, kann das Volumen der Brennkammer nicht verändert
werden. Es sind daher für verschiedene Brennerleistungen und
ggf. auch für verschiedene Einsatzbedingungen unterschiedliche
Brenner erforderlich, deren Konstruktion jeweils an das gewünsch
te Brennkammervolumen angepaßt werden muß.
Die abgeschlossene Konstruktion der Brennkammer bei dem bekannten
Brenner am ofenraumseitigen Ende desselben hat ferner den
Nachteil, daß die Demontage der Brennkammer sehr kompliziert
ist, weil hierzu der gesamte Brenner ausgebaut, das heißt nach
außen aus dem Industrieofen herausgezogen werden muß, weil die
Brennkammer von der Außenseite her nicht zugänglich ist.
Ferner hat die Anordnung der Zündelektrode in der Brennkammer
den Nachteil, daß in Verbindung mit der Luftführung der Brenner
luft bei der Inbetriebnahme des Brenners stets ein ungünstiges
Gas/Luftgemisch in der Brennkammer vorhanden ist. Wenn nämlich
ein Teil der Brennerluft als Sekundärluft an der Brennkammer
vorbeigeführt wird und zum Beispiel nur 70% der zugeführten
Brennerluft in die Brennkammer gelangen, so kann dies zu
Zündproblemen beim Kaltstart des Brenners führen. Zwar hat man
versucht, dieses an sich bekannte Problem dadurch zu lösen,
daß man zum Starten des Brenners weniger Gas zuführt, so daß
das Gas/Luftgemisch in der Brennkammer für die Zündung optimiert
wird, dieser Kunstgriff erfordert jedoch zusätzlichen Aufwand
in der Regelung des Brenners, insbesondere beim Anlaufen, und
erschwert einen automatisierten Betrieb.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die
vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere
soll nach der Erfindung erreicht werden, daß der Brenner für
eine große Anzahl von Einsatzfällen, insbesondere Einsatz
leistungen, konstruktiv nicht verändert zu werden braucht, daß
die Brennkammer leicht zugänglich ist und daß Kaltstartschwierig
keiten vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine
von der Brennkammer getrennte Zündkammer vorgesehen ist, in
der ein vorbestimmtes Gemisch von Brenngas und Brennerluft
einstellbar ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise
vollkommen gelöst. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo die
Brennkammer zugleich die Zündkammer war und daher zum Zünden
bei der Inbetriebnahme des Brenners systematisch ein für die
Zündung ungünstiges Gas/Luftgemisch vorlag, ermöglicht die
Erfindung, durch die getrennte Zündkammer dort ein separates
Gas/Luftgemisch vorzusehen, so daß unter allen Betriebsbedin
gungen, auch bei sehr kaltem Brenner, eine Inbetriebnahme
problemlos möglich ist.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, bei der die
Brennkammer durch ein Brennerrohr gebildet wird, das an einem
Austrittsende verjüngt ist und in dem eine radiale Platte im
Abstand von dem verjüngten Ende angeordnet ist, ist besonders
bevorzugt, wenn die Zündkammer als Teil der Platte ausgebildet
ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine konstruktiv einfache
Dosierung des Gas/Luftgemisches in der Zündkammer möglich ist,
die sich auch im Dauerbetrieb des Brenners nicht ändert, weil
die bestimmenden Elemente (Bohrungen, Ringspalte und dergleichen)
als Teil der Platte unveränderbar sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung,
bei der die Platte am inneren Ende einer rohrförmigen Gaslanze
angeordnet ist, und Brennerluft an das innere Ende der Gaslanze
geführt ist, die durch Öffnungen in der Platte hindurchtritt,
ist bevorzugt, wenn die Platte einen Hohlraum aufweist, wobei
die Gaslanze an dem Hohlraum angeschlossen ist und der Hohlraum
eine erste, zur Brennkammer führende Bohrung sowie eine zweite,
zur Zündkammer führende Bohrung aufweist und schließlich eine
der von Brennerluft durchströmten Öffnungen zur Zündkammer führt.
Auch diese Maßnahme hat den bereits erwähnten Vorteil, daß die
Einstellung des Gas/Luftgemisches in der Zündkammer auch im
Langzeitbetrieb festliegt und nur eine einfache Dimensionierung
der Gasdurchtritte erforderlich ist, um dieses Gemisch eindeutig
festzulegen.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung weist die
Zündkammer eine umlaufende Kante auf, die eine Zündelektrode
umgibt und stromabwärts der zweiten Bohrung angeordnet ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine definierte Funkenstrecke
entsteht, weil eine Mittelelektrode mit der scharfen, umlaufenden
Kante zusammenwirkt und sich in einer Radialebene fächerförmig
verteilte Funken einstellen, die den gesamten Strömungsquer
schnitt des Gas/Luftgemisches durch die Zündkammer hindurch
durchsetzt.
Besonders bevorzugt ist bei diesem Ausführungsbeispiel, wenn
die Zündkammer sich stromabwärts aufweitend ausgebildet ist.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine Abschwächung der
Strömungsgeschwindigkeit des Gas/Luftgemisches im Bereich der
Zündkammer durch Querschnittserweiterung im Zündbereich geschaf
fen wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der
beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine äußerst vereinfachte seitliche Gesamtansicht,
teilweise aufgebrochen und geschnitten, eines Aus
führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 2 das brennraumseitige Ende des Brenners gemäß Fig.
1, in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 ein noch weiter im Maßstab vergrößertes Detail aus
Fig. 2, in einer Schnittdarstellung entlang der Linien
III-III von Fig. 4;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 3, in
Richtung der Pfeile IV-IV von Fig. 3.
In den Figuren bezeichnet 10 insgesamt einen Brenner, wie er
für Industrieöfen, beispielsweise zur Diffusionswärmebehandlung
von metallischen Werkstücken, eingesetzt wird.
Der Brenner 10 ist in eine äußere Oberfläche 11 eines nicht
näher dargestellten Industrieofens eingesetzt. Der Brenner 10
durchsetzt dabei eine Ofenwand 12, indem er mit einem Befesti
gungsflansch 13 auf die äußere Oberfläche 11 aufgesetzt und
dort beispielsweise aufgeschraubt ist. Der Brenner 10 steht
an seinem in Fig. 1 unteren Ende über eine innere Oberfläche
14 der Ofenwand 12 vor und ragt somit in einen Ofenraum 15
hinein. Die Zuführungen und Steuereinheiten des Brenners 10
sind hingegen in einem Außenraum 16 außerhalb der Ofenwand 12
angeordnet.
Im Außenraum 16 ist der Brenner 10 mit insgesamt vier Zu- bzw.
Abführungen von Medien versehen. So wird dem Brenner 10 Brenngas
20, Brennerluft 21 sowie Spülluft 22 zugeführt, während Abgas
23 vom Brenner 10 abgeführt wird.
Abgesehen von den Zu- und Abführungen im Bereich oberhalb des
Flansches 13 ist der Brenner 10 in seinen funktionalen Bau
elementen im wesentlichen koaxial ausgebildet. So weist der
Brenner 10 vorzugsweise eine äußere Rekuperatorwand 30 und ein
inneres Rekuperatorrohr 31 auf. Das innere Rekuperatorrohr 31
umschließt wiederum ein Brennerrohr 32, das vorzugsweise aus
einer Keramik besteht. Im Zentrum, das heißt in der Längsachse
des Brenners 10, befindet sich eine rohrförmige Gaslanze 33.
Zwischen äußerer Rekuperatorwand 30 und innerem Rekuperatorrohr
31 entsteht somit ein erster, hohlzylindrischer Zwischenraum
34, durch den Abgas abgeleitet wird. Ein zweiter hohlzylindri
scher Zwischenraum 35 zwischen innerem Rekuperatorrohr 31 und
Brennerrohr 32 dient zur Zuführung von Brennerluft, während
ein dritter, ebenfalls im wesentlichen hohlzylindrischer
Zwischenraum 36 zwischen Brennerrohr 32 und Gaslanze 33 einmal
ebenfalls zur Führung von Brennerluft, andererseits aber auch
zur Aufnahme einer Elektrode dient, wie dies weiter unten im
einzelnen noch erläutert werden wird. Schließlich weist die
Gaslanze 33 einen Innenraum 37 auf, durch den Brennergas oder
ein Gemisch von Brennergas und Spülluft zuführbar ist.
Die äußere Rekuperatorwand 30 erstreckt sich in Fig. 1 nach
oben bis an eine Innenseite 40 des Flansches 13. In diesem
axialen Bereich ist das innere Rekuperatorrohr 31 mit mehreren
radialen Wärmeübertragungsblechen 41 versehen, die einerseits
in den ersten Zwischenraum 34 und andererseits in den zweiten
Zwischenraum 35 ragen und mit dem inneren Rekuperatorrohr 31
wärmeleitend verbunden sind. Dadurch wird in an sich bekannter
Weise ein Wärmeaustausch zwischen den im ersten Zwischenraum
34 abgeführten heißen Abgasen und der über den zweiten Zwischen
raum 35 zuströmenden Brennerluft erreicht.
Das innere Rekuperatorrohr 31 läuft axial in Fig. 1 nach oben
weiter durch als die äußere Rekuperatorwand 30. Das innere
Rekuperatorrohr 31 ist an seinem in Fig. 1 oberen Ende gasdicht
in einem ersten Zwischenflansch 42 des Flansches 13 gehalten.
Auf diese Weise entsteht zwischen dem ersten Zwischenflansch
42 und der Innenseite 40 des Flansches 13 ein Ringraum 43, der
mit einem Abgasrohr 44 verbunden ist. Der Ringraum 43 dient
zur Aufnahme und zum Sammeln der im ersten Zwischenraum 34
abgeführten Abgase und zur Übergabe derselben an das Abgasrohr
44.
Das Brennerrohr 32 ragt axial noch weiter in Fig. 1 nach oben
als das innere Rekuperatorrohr 31. Das Brennerrohr 32 ist in
Fig. 1 oben mit einem nach außen umgekanteten Ende 48 versehen,
das somit eine Ringschulter bildet. Das umgekantete Ende 48
liegt über eine elastische Dichtung 49, beispielsweise einen
O-Ring, auf einem zweiten Zwischenflansch 51 des Flansches 13
auf. Das umgekantete Ende 48 wird dabei mittels eines Federringes
50 angedrückt, in dem ein Deckel 52 von oben auf den Flansch
13 aufgeschraubt wird. Der Federring 50 ist dabei nur äußerst
schematisch angedeutet, er kann beispielsweise durch einen
Metallring gebildet werden, der sich über mehrere einzelne Federn
gegenüber dem Deckel 52 abstützt und damit das umgekantete Ende
48 gegen die elastische Dichtung 49 und damit den zweiten
Zwischenflansch 51 drückt. Im Ergebnis ist damit das Brennerrohr
32 nur an seinem oberen Ende eingespannt, und zwar elastisch.
Zwischen den beiden Zwischenflanschen 42 und 51 befindet sich
ein weiterer Ringraum 54, der mit einem Einlaß 55 für die
Brennerluft 21 versehen ist. Die Brennerluft 21 kann somit über
den Einlaß 55 und den Ringraum 54 in den zweiten Zwischenraum
35 zwischen innerem Rekuperatorrohr 31 und Brennerrohr 32
strömen.
Das Brennerrohr 32 ist an seinem unteren, in den Ofenraum 15
hineinragenden Ende verjüngt ausgebildet, wie man besonders
deutlich aus Fig. 1 und 2 erkennt.
Im Deckel 52 ist ein Kanal 60 ausgebildet, der an das obere
Ende der Gaslanze 33 angeschlossen ist. Der Kanal 60 teilt sich
nach außen hin in zwei Teilkanäle auf, von denen einer einen
Einlaß 61 für das Brenngas 20 und der andere einen Einlaß 62
für die Spülluft 22 bildet.
Am unteren Ende der Gaslanze 33 ist diese mit einer Platte 65
versehen, die sich radial im Brennerrohr 32 erstreckt und damit
eine obere Endwand für eine Brennkammer 66 bildet. Die Brenn
kammer 66 erstreckt sich somit am unteren Ende des Brennerrohres
32 von der radialen Platte 65 bis zum verjüngten Ende 56.
Eine Elektrode 67 ist axial im dritten Zwischenraum 36 zwischen
Brennerrohr 32 und Gaslanze 33 angeordnet. Das untere Ende der
Elektrode 67 mündet in eine Zündkammer 68, die einen integralen
Bestandteil der Platte 65 bildet.
Das obere Ende der Elektrode 67 ist mit einem Anschluß 70
versehen. Der Anschluß 70 ist einerseits zu einem Zündgerät
71 und andererseits zu einem Ionenstrom-Meßgerät 72 geführt.
Mit einem Pfeil 74 ist angedeutet, daß der Deckel 52 vom Flansch
13 abgenommen werden kann, und zwar zusammen mit der Gaslanze
33 und der daran befestigten Platte 65 sowie der Elektrode 67.
Nach Demontage des Deckels 52 kann dann der Federring 50 entfernt
und das Brennerrohr 32 herausgezogen werden.
Andererseits soll mit dem Pfeil 74 angedeutet werden, daß an
den Deckel 52 Gaslanzen 33 bzw. Elektroden 67 unterschiedlicher
Länge angesetzt werden können oder daß sogar die Gaslanze 33
und die Elektrode 67 in ihrer Länge kontinuierlich einstellbar
sind, beispielsweise durch Teleskopanordnungen, gasdichte
Durchführungen und dergleichen mehr.
Die diversen Medienströme beim Brenner 10 gemäß Fig. 1 sollen
nun kurz erläutert werden:
Mit einem Pfeil 80 ist angedeutet, daß Brenngas 20 über den
Einlaß 61 in den Kanal 60 einströmt. Der Pfeil 81 deutet an,
daß dem Brenngas 20 dabei im Kanal 60 Spülluft 22 über den Einlaß
62 zugemischt werden kann. Das Gas/Luftgemisch strömt nun im
Kanal 60 in Richtung des Pfeils 82 in den Innenraum 37 der
Gaslanze 33 in Fig. 1 nach unten, wie mit einem Pfeil 83
angedeutet. Am unteren Ende der Gaslanze 33 tritt das Gas/
Luftgemisch, wie mit einem Pfeil 84 angedeutet, in die Brenn
kammer 66 ein.
Mit einem Pfeil 85 ist angedeutet, daß Brennerluft 21 über den
Einlaß 55 einströmt und im zweiten Zwischenraum 35 nach unten
in Fig. 1 geführt wird. Wie man besonders deutlich auch aus
Fig. 2 erkennen kann, wird der Brennerluftstrom am unteren Ende
des Brennerrohres 32, jedoch stromaufwärts der Platte 65, dadurch
geteilt, daß ein erster Teil-Luftstrom (Pfeil 86) weiter nach
unten im zweiten Zwischenraum 85 strömt, während ein anderer
Teilstrom (Pfeil 87) durch Öffnungen 92 (Fig. 2) im Brennerrohr
32 hindurchtritt und dort im dritten Zwischenraum nach unten
in Fig. 1 und 2 fließt.
Mit 88 ist angedeutet, daß der im dritten Zwischenraum 36
geführte Teil-Luftstrom wiederum teilweise (Näheres ist in Fig.
3 erläutert) durch die Platte 65 hindurchströmt und in die
Brennkammer 66 gelangt.
Im Betrieb des Brenners 10 wird somit ein Gas/Luftgemisch in
der Brennkammer 66 verbrannt und tritt als Flamme 89 nach unten
auß. Mit Pfeilen 90 ist angedeutet, daß der Teil-Luftstrom (Pfeil
86) der Brennerluft 21 im unteren Ende des zweiten Zwischenraumes
35 der Flamme 89 als Sekundärluft beigemischt wird. Dies ist
deswegen möglich, weil das verjüngte Ende 57 des Brennerrohres
32 vom unteren Ende des inneren Rekuperatorrohres über einen
Ringspalt getrennt ist.
Die im Ofenraum 15 anfallenden Abgase steigen in Richtung der
Pfeile 91 im ersten Zwischenraum 34 in Fig. 1 nach oben auf,
werden im Ringraum 43 umgelenkt und treten dann als Abgas 23
durch das Abgasrohr 44 aus.
In der vergrößerten Darstellung der Fig. 2 sind weitere Einzel
heiten konstruktiver Art am unteren Ende des Brenners 10 zu
erkennen.
So erkennt man zunächst, daß das Brennerrohr 32 an dem verjüngten
Ende 56 in ein Mündungsrohr 95 ausläuft, das über einen Ringspalt
96 in einem vorgewölbten Ende 97 des inneren Rekuperatorrohres
31 angeordnet ist. Die axiale Länge des Mündungsrohres 95 ist
dabei so dimensioniert, daß sich das Brennerrohr 32 im Bereich
seiner Betriebstemperaturen so weit ausdehnen bzw. zusammenziehen
kann, daß das Mündungsrohr 95 im Ringspalt 96 läuft.
Man erkennt ferner in Fig. 2 deutlich durch die strichpunktierten
Darstellungen 65′ und 65′′, daß die Platte 65 in ihrer axialen
Lage innerhalb des Brennerrohrs 32 unterschiedlich positioniert
werden kann. Auf diese Weise kann das Volumen der Brennkammer
66 eingestellt werden. Da die Platte 65 mit radialem Spiel
innerhalb des Brennerrohres 32 angeordnet ist und andererseits
lediglich von der Gaslanze 33 sowie der Elektrode 67 gehalten
wird, braucht lediglich die Länge der Gaslanze 33 bzw. der
Elektrode 67 variiert zu werden, um die axiale Lage der Platte
65 einzustellen, wie mit einem Pfeil 93 in Fig. 2 angedeutet.
Betrachtet man nun die noch weiter vergrößerte Detaildarstellung
der Fig. 3 und 4, so erkennt man zunächst, daß die Platte
65 im Bereich ihres Umfanges mit insgesamt fünf Schlitzen 100
versehen ist, die zur Oberfläche der Platte 65 geneigt verlaufen.
Die in Richtung des Pfeiles 88 durch die Schlitze 100 hindurch
tretende Primärluft für die Brennkammer 66 erhält somit einen
Drall, das heißt sie wird in Umfangsrichtung in die Brennkammer
66 eingeführt. Zusätzlich sind in der Platte 65 axiale Bohrungen
101 vorgesehen.
Im Zentrum ist die Platte 65 mit einem axial nach oben vorste
henden Hals 102 versehen, der einen Hohlraum 103 einschließt.
In das obere Ende des Halses 102 ist das untere Ende der Gaslanze
33 gasdicht eingefügt, beispielsweise eingeschweißt.
Der Hohlraum 103 steht über fünf Bohrungen 104 mit der Brenn
kammer 66 in Verbindung. Die fünf Bohrungen 104 sind gleichmäßig
in einem nach unten vorstehenden Ende 105 der Platte 65 ange
ordnet. Es versteht sich, daß die Bohrungen 104 auch in anderer
Anzahl oder Form vorgesehen werden können oder daß auch über
die Bohrungen 104 eine bestimmte Richtung des durch sie hindurch
strömenden Gases vorgegeben werden kann.
Über eine seitliche Bohrung 106 ist der Hohlraum 103 im Hals
102 mit der Zündkammer 68 verbunden. Die Zündkammer 68 befindet
sich radial neben dem Hohlraum 103. Die Zündkammer 68 wird axial
nach oben durch eine Kammerwand 109 begrenzt, die einstückig
an den Hals 102 angeformt ist. Unterhalb der radial verlaufenden
Kammerwand 109 wird die Zündkammer 68 innen durch den Hals 102
und außen durch die Wand des Brennerrohres 32 begrenzt.
Der Hals 102 läuft zu diesem Zweck in ein in der Draufsicht
der Fig. 4 U-förmiges Wandteil 108 aus, das vom Hals 102 bis
an die Wand des Brennerrohres 32 führt.
Das Wandteil 108, das somit die Zündkammer 68 seitlich um
schließt, ist unterhalb, das heißt stromabwärts der seitlichen
Bohrung 106, mit einer umlaufenden Kante 110 versehen. Die
umlaufende Kante 110 ist scharfkantig ausgebildet, damit sich
zwischen der umlaufenden Kante 110 als Masse-Gegenelektrode
und einer Mittelelektrode 112 der Zündelektrode 67 eine Funken
strecke 111 ausbilden kann. Dadurch ist die Anordnung ferner
so getroffen, daß sich das Volumen der Zündkammer 68 in der
Darstellung der Fig. 3 von oben nach unten vergrößert, weil
sich an die umlaufende Kante 110 nach unten ein Abschnitt der
Zündkammer 68 mit größerem Volumen anschließt.
Um die Zündelektrode 67 gegen die auf Massepotential liegende
Platte 65 zu isolieren, ist die Mittelelektrode 112 in diesem
Bereich mit einem Keramikmantel 113 umgeben. Der Keramikmantel
113 läuft mit Spiel in einer Bohrung 114 in der Kammerwand 109,
so daß ein Ringspalt 115 stehen bleibt.
Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig. 3 und 4 ist
folgende:
Es wurde bereits erwähnt, daß im dritten Zwischenraum 36 zwischen
Brennerrohr 32 und Gaslanze 33 kurz oberhalb der Platte 65 ein
Teilstrom 87 der Brennerluft 21 strömt, der zuvor die Öffnungen
92 im Brennerrohr 32 passiert hatte, wie Fig. 2 deutlich zeigt.
Dieser Teilstrom 87 verzweigt sich nun nochmals in einen Anteil
(Pfeil 88), der durch die Schlitze 100 sowie die Bohrungen 101
in der Platte 65 hindurch in die Brennkammer 66 strömt, sowie
einen zweiten Teil (Pfeil 87a), der durch den Ringspalt 115
in die Zündkammer 68 gelangt.
In entsprechender Weise teilt sich der Strom des Brenngases
20 (Pfeil 83) in der Gaslanze 33 in zwei Teilströme 83a und
83b auf. Der Teilstrom 83a durchsetzt die seitliche Bohrung
106 vom Hohlraum 103 in die Zündkammer 68, während der andere
Teilstrom 83b durch die Bohrungen 104 nach unten in die Brenn
kammer 66 strömt.
Durch geeignete Dimensionierung des Ringspaltes 115 sowie der
seitlichen Bohrung 106 kann man (in Verbindung mit den jeweiligen
Drücken von Brenngas 20 und Brennerluft 21) in der Zündkammer
68 ein Gas/Luftgemisch einstellen, das optimal zündfähig ist.
Davon unabhängig ist das Gas/Luftgemisch in der Brennkammer
66 einstellbar, und zwar ebenfalls durch Dimenisonierung der
entsprechenden Querschnitte bei den Schlitzen 100, den Bohrungen
101 sowie den Bohrungen 104.
Es versteht sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung
zahlreiche Abwandlungen möglich sind, ohne daß dies den Rahmen
der Erfindung sprengt.
So kann der Brenner 10 mit gasförmigen oder auch flüssigen
Brennstoffen betrieben werden. Sein Einsatzgebiet ist darüber
hinaus nicht auf die Beheizung von Industrieöfen beschränkt,
der Brenner 10 kann vielmehr auch bei Öfen anderer Art eingesetzt
werden.
Die Zündeleketrode 67 kann darüber hinaus nicht nur zum Zünden
eines Gas/Luftgemisches oder allgemein eines Brennstoff/Luft
gemisches in der Zündkammer 68 eingesetzt werden, wozu Zünd
spannungen in der Größenordnung zwischen 6 und 10 kV erforderlich
sind, die Zündelektrode 67 kann vielmehr auch, wie bereits mit
dem Ionenstrom-Meßgerät 72 angedeutet, dazu eingesetzt werden,
um den laufenden Betrieb des Brenners zu überwachen. Zu diesem
Zwecke wird bei laufendem Brenner der Ionenstrom gemessen, der
sich in der Brenneratmosphäre durch Anlegen einer niedrigen
Gleichspannung zwischen Mittelelektrode 112 und Masse ergibt,
wobei dieser Ionenstrom dann in der Größenordnung zwischen 6
und 16 µA liegt.
Während im Betrieb des Brenners 10 in der Zündkammer 68 das
dort vorhandene Gemisch möglichst vollständig verbrannt wird,
ist in der Brennkammer 66 vorzugsweise eine unvollständige
Verbrennung des Brennstoffes mit Primär- und Spülluft vorgesehen.
Die Ausführung kann beim Brenner 10 ferner so getroffen werden,
daß die Wärmeübertragungsbleche 41 zusätzlich eine radiale
Stabilisierung des inneren Rekuperatorrohres 31 in der äußeren
Rekuperatorwand 30 bilden. Die äußere Rekuperatorwand 30 kann
dabei entweder ein separates Rohr oder ein raumfester Bestandteil
der Ofenwand 12 sein.
Claims (5)
1. Brenner für Industrieöfen, bei dem im Ofenraum (15) eine
Brennkammer (66) angeordnet ist, in der eine Mischung aus
einem Brennstoff, insbesondere Brenngas (20) und Brennerluft
(21) verbrannt wird und aus dem eine Flamme (89) in den
Ofenraum (15) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
eine von der Brennkammer (66) getrennte Zündkammer (68)
vorgesehen ist, in der ein vorbestimmtes Gemisch von
Brenngas (20) und Brennerluft (21) einstellbar ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, bei dem die Brennkammer (66) durch
ein Brennerrohr (32) gebildet wird, das an einem Austritts
ende (56) verjüngt ist und in dem eine radiale Platte (65)
im Abstand von dem verjüngten Ende (56) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkammer (68) als Teil
der Platte (65) ausgebildet ist.
3. Brenner nach Anspruch 2, bei dem die Platte (65) am inneren
Ende einer rohrförmigen Gaslanze (33) angeordnet ist, und
Brennerluft (21) an das innere Ende der Gaslanze (33)
geführt ist, die durch Öffnungen (100, 101, 106) in der
Platte (65) hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Platte (65) einen Hohlraum (103) aufweist, daß die
Gaslanze (33) an den Hohlraum (103) angeschlossen ist,
daß der Hohlraum (103) eine erste, zur Brennkammer (66)
führende Bohrung (104) sowie eine zweite, zur Zündkammer
(68) führende Bohrung (106) aufweist, und daß eine der
von Brennerluft (21) durchströmten Öffnungen (115) zur
Zündkammer (68) führt.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zündkammer (68) eine umlaufende Kante (110) aufweist, die
eine Zündelektrode (112) umgibt und stromabwärts der zweiten
Bohrung (106) angeordnet ist.
5. Brenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündkammer (68) sich stromabwärts aufweitend
ausgebildet ist.
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