DE7930338U1 - Brenner fuer fluessige und/oder gasfoermige brennstoffe, insbesondere fuer industrielle oefen - Google Patents

Description

Patentanwälte	Mölbergerstr. 65	Dipl.-Ing. Volkhard Kratzsch
Kratzsdi	D-7300 Esslingen	Dipl.-Ing. Klaus Schulz
Schulz
	Telefon Stuttgart (0711) 359992	Deutsche Bank Esslingen 210906
	cable «krapatent» esslingenneckar	Postscheckamt Stuttgart 10004-701

Peter Witkowski 22. Oktober 1979

7300 Esslingen Anwaltsakte 2947

Brenner für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe, insbesondere für industrielle öfen

Die Erfindung betrifft einen Brenner für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe, insbesondere für industrielle Öfen, wie Wärmeöfen, GJuhbehandlungsöfen od.dgl., der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.

In herkömmlichen Brennern dieser Art werden in der Misch- und Brennkammer der flüssige und/oder gasförmige Brennstoff und Kaltluft durch geeignete Vorrichtungen miteinander verwirbelt und abgebrannt. Der Wirkungsgrad eines solchen Brennen ist relativ niedrig, vor allem deshalb, weil die der Misch- und Brennkammer zugeführte Kaltluft in dieser auf die Entflammtemperatur des Brennstoffs aufgeheizt werden muß und somit dem Brennstoff einen wesentlichen Teil der ihm innenwohnenden Heizenergie entzieht. Bei einer Betriebstemperatur von ungefähr 1100°C betrugt der Wirkungsgrad nur etwa 50 %.

Bei einem bekannten Brenner dieser Art werden die den Ofeninnenraum durchströmenden Abgase unmittelbar am oder nahe dem Brennermund abgesaugt und zur Aufheizung der dem Brenner zuströmenden kalten Verbrennungsluft herangezogen. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Brenners zwar beträchtlich gesteigert werden, doch müssen hierbei einige Nachteile In Kauf genommen werden. Die an dem Brennermund abströmenden heiSen Abgase, die bei einer Betriebstempe-

ratur des Ofens von etwa 1100 C eine Temperatur von 1300 C - 1400 C aufweisen, bewirken innerhalb kurzer Betriebszeit eine Zerstörung des Brenners, insbesondere durch Verzunderung des Brennermetaiis, da diese Temperaturen selbst für das hitzebeständige Material des Brenners auf Dauer nicht vertraglich sind. Darüberhinaus läßt sich ein solcher Brenner nur in industriellen Öfen verwenden, in denen das Wärmegut während der Erwärmung in einer geschlossenen Kammer einliegt. Nur bei dieser Art Herdoder Kammeröfen können in der vorgesehenen Weise die Abgase am Brennermund abgesaugt werden. Hingegen ist der bekannte Brenner für sogenannte Stoßofen mit einem stetigen Wärmegutdurchsatz völlig ungeeignet.

Der Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs genannten Art mit gegenüber den herkömmlichen Brennern verbessertem Wirkungsgrad zu schaffen, der nicht die Nachteile des vorstehend beschriebenen Brenners aufweist, α Iso eine relativ große Lebensdauer besitzt und universell an allen industriellen Öfen verwendbar ist.

Diese Aufgabe ist bei einem Brenner der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner wird die Misch- und Brennkammer mit Brennermund durch die vorbeistreichende kalte Verbrennungsluft gekühlt. Dadurch kann die Misch- und Brennkammer mit Brennenmund auf eiiw Betriebstemperatur von 800 C - 900 C gehalten werden, die von dem wärmebeständigen Material des Brenners ohne weiteres vertragen werden kann. Zugleich wird mit dem Kühl effekt ein Verbrennungsluft-Vorwärmeffekt verbunden. Die an der Misch- und Brennkammer vorbeistreichende kalte Verbrennungsluft wird vor ihrem Eintritt in die Misch- und Brennkammer beträchtlich aufgeheizt, wodurch in bekannter Weise der Wirkungsgrad des Brenners insgesamt verbessert wird. Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades wird auch dadurch erzielt, daß die bei herkömmlichen Brennern

üblicherweise auftretenden Wärmeabstrahlverluste vollständig zur Aufheizung der Verbrennungsluft ausgenutzt werden. Die hierbei erzielbare Vbrwärmtemperatur der in die Misch- und Brennkammer eintretenden Verbrennungsluft beträgt ca. 200°C - 300°C. Infolge der erfindungsgemäßen Brennerkühlung durch die dem Brenner zugeführte Verbrennungsluft und der dadurch zugleich bewirkten Vorwärmung der Verbrennungsluft selbst können bei dem erfindungsgemäßen Brenner bei gutem Wirkungsgrad Betriebstemperaturen von bis zu 1300°C - 1400°C erzieh werden, ohne daß die Lebensdauer des Brenners beeinträchtigt wird.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 - 6,einzeln oder in Kombination. Alle diese Äusführungsfcrmen tragen zu einem guten Wärmeaustausch zwischen der Misch- und Brennkammer und der Verbrennungsluft bei. Durch die konzentrisch verlaufenden Luftleitkanäle läßt sich bei kurzer Baulänge des Brenners ein genügender Wärmekontakt .".wischen Misch- und Brennkammer und Verbrennungsluft selbst bei großem Luftdurchsatz sicherstellen. Gleichzeitig wird ein Wärmegefälle von der Misch- und Brennkammer zur Außenwand des Brenners erzielt, durch welches die Wärmeabstrahlverluste des Brenners drasthch gesenkt werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich auch aus den Ansprüchen 7-11. Einzeln oder in Kombination ergeben diese Ausführungsformen insgesamt einen kompakten Brenner, der außer seiner Befestigung an der Brenneröffnung des Ofens keiner gesonderten baulichen Maßnahmen an diesem bedarf. Somit kann der Brenner als kompaktes Aggregat innerhalb kürzester Zeit bei jedem Ofentyp montiert und ebenso schnell ausgewechselt werden. Der Brenner ist konstruktiv einfach aufgebaut und preiswert zu fertigen. Der dünnwandige Mantel des Zw! sehen topf es, der die konzentrischen Luftleitkanäle voneinander trennt, gewährleistet einen guten Wärmeaustausch zwischen den beiden Luftleitkanälen, was die Verbesserung des vorstehend bereits angesprochenen Wärmegefälles zwischen Misch- und Brennkammer und dem äußeren Gehäuse des Brenners fordert.

Vorteilhaft sind auch die Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 12 und 13. Die Dra!Ischeibe mit den entsprechenden Luftdurchtrirfsschlitzen und -bohrungen gewährleistet eine gute Verwirbelung der Verbrennungsluft und damit eine verbesserte Zerstäubung des flüssigen oder gasförmigen Brennstoffes und eine verbesserte Vermischung von Brennstoff und Verbrennungsluft. Dadurch wird der Verbrennungsgrad des Brennstoffes wesentlich gesteigert, die Menge der nicht verbrennenden Rückstände wesentlich gesenkt und der Wirkungsgrad des Brenners insgesamt verbessert.

Besonders vorteilhaft ist d'Jsei die Ausfuhrungsform der Erfindung gemäß Anspruch 14. Durch den erfindungsgemäßen Ringspalt wird an der Innenwand der Misch- und Brennkammer ein Luftvorhang aufgebaut, der verhindert, daß sich nicht verbrannter, insbesondere flüssiger Brennstoff, wie Öl, an der Innenwand der Misch- und Brennkammer, insbesondere aber an der schamotteausgekleideten Ofenöffnung für den Brenner ablagern und hier den gefürchreten Ölkohleansatz bilden kann, der allmählich den Brennermund zusetzt. Durch den erfindungsgemäßen Luftvorhang werden ÖlrUcksttJnde von der Innenwand der Misch- und Brennkammer abgeblasen und bei der vorgesehenen Luft-Ie; rf lache etwa zur FJammitte hin geblasen, wo sie verbrannt werden. Eine Ölkohleablagerung In der Brenneröffnung des Ofens wird damit vollständig verhindert.

Vorteilhaft ist auch die Ausführt'ngsform der Erfindung gemäß Anspruch 15 und 16, insbesondere in Verbindung mit der AusJührungsform des Anspruchs 21. Durch diese Maßnahmen erfolgt bei dem mit flüssigem Brennstoff versorgten Brenner die Vermischung von Brennstoff und Öl in zwei Stufen. Am Ausgang des Öl Stockes vermischt sich in einer Primärsrufe die durch die Bohrungen in dem Rohrstutzen eintretende und durch die Zentralbohrung in der Drallscheibe austretende Verbrennungsluft mi; dem aus dem Öl stock austretenden Öl. In der Sekundarstufe wird dieses Öl-Luft-Gemisch mit der durch die Luftdurchtrittsschlitze und -bohrungen in der Drallscheibe hindurchfretenden, stark verwirbelten Verbrennungsluft gemischt. Durch diese

Maßnahmen wird eine wesentlich erhöhte Brennstoffauinutzung erzielt und damit der Wirkungsgrad des Brenners betrachtlich gesteigert.

Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 23. Durch diese Maßnahme wird ebenso bei einem mit gasförmigem Brennstoff, wie Leuchtgas, Stadtgas, Erdgas od.dgl., gespeisten Brenner die Vermischung von Gas und Luft verbessert und somit der Wirkungsgrad des Brenners gesteigert.

Besonders vorteilhaft ist auch die Ausfuhrungsform der Erfindung gemäß Anspruch 19. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, den Brenner ohne konstruktive Änderungen mit einem öl- oder Allgasstock auszurüsten. Dadurch ist es auch möglich, jederzeit einen mii dem erfindungsgemößen Brenner ausgerüsteten Ofen von öl- auf Gasfeuerung oder umgekehrt umzustellen. Diese Umstellung ist mit geringstem Montageaufwand möglich, da lediglich der Brennstoffsrock ausgetauscht werden muß.

Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung ergibt sich auch aus Anspruch 20. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, je nach Bedarf einen Zünd-Pilotbrenner oder eine ZUnd-Elektrade,allein oder gemeinsam mit einer lonisations-Elektrode,zusammen mit dem zugehörigen Brennstoffstock in die Misch- und Brennkammer einzusetzen. Es ist auch möglich, durch eine der erfindungsgemäß vorgesehenen öffnungen hindurch die öl flamme mittels eines UV-Überwachungsgerätes zu kontrollieren.

Besonders vorteilhaft ist auch die Ausföhrungsfonm der Erfindung gemäß Anspruch 25. Durch diese Maßnahmen können am Brenner Wartung»- und Reparaturarbeiten vorgenommen werden, ohne den Brenner selbst vom Ofen demontieren zu müssen.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Nennung der Anspruchsnummer darauf Bezug genommen.

Hierdurch haben jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten.

Weitere Ausfuhrungsformen der Erfindung mit erfindungswesentlichen Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand weiterer, vorstehend nicht explizit aufgeführter Ansprüche, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die Er. indung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Brenners mit einem Brenneinsatz für flüssigen Brennstoff,

Fig. 2 einen Längsschnitt des gleichen Brenners wie in Fig. 1, jedoch mit einem Brenneinsatz für gasförmigen Brennstoff,

F^;g. 3 eine Draufsicht des Brenners in Fig. 1 und 2 in Richtung Pfeil III bei fehlendem Brenneinsatz.

Der in den Figuren dargestellte Brenner für industrielle Öfen, insbesondere für Wärmeöfen, Gluhbehandlungsöfen od.dgl., kann sowohl mit flüssigen Brennstoffen,wie öl od.dgl.,als auch mit gasförmigen Brennstoffen, wie Stadt-, Leucht-, Erdgas od.dgl., betrieben werden.

Der Brenner weist eine Misch- und Brennkammer 10 auf, die in einem Brenneimund 11 endet. Der Brenner ist an einem in Fig. 1 und 2 durch Strichlinierung gekennzeichneten Ofen derart angesetzt, daß der Brennermund 11 mit der mit Schamottesteinen ausgekleideten Flammeintrirfsöffnurig 12 im Ofen fluchtet. Auf der dem Brennermund 11 abgekehrten Seite der Misch- und Brennkammer 10 sind nachstehend noch näher beschriebene Bntrittsöffhungen vorgesehen, zu welchen hin die Zuleitung der Verbrennungsluft erfolgt.

Der Brenner weist ein etwa topf artiges, zylindrisches Gehäuse 13 auf, dessen Gehä'Jsemantel 14 die Misch- und Brennkammer 10 in Abstand konzentrisch umgibt und dessen Gehäuseboden 15 eine mit der Brennerachse 16 koaxiale öffnung 17 aufweist. In der öffnung 17 ist die Misch- und Brennkammer 10 nahe dem Brennermund 11 in das Innere des Gehäuses 13 hinein abstehend gehalten. Der Gehäuseboden 15 und die Außenwand 18 der Misch- und Brennkammer 10 sind miteinander verschweißt. Auf der Innenseite weist der Gehauseboden 15 eine einwärts gewölbte Luftumlenkfläche 19 auf, die ringförmig um die Misch- und Brennkammer 10 herum verläuft. An dem vom Gehäuseboden 15 abgekehrten Ende trägt das Gehäuse 13 einen Innen-Ringflansch 20, der eine Vielzahl von Über den Umfang vorzugsweise gleichmäßig verteilten Durchgangsbohrungen 21 aufweist, deren Achsen parallel zu der Brennerachse 16 ausgerichtet sind. Das Gehäuse 13 trägt nahe dem Gehäuseboden 15 einen nach außen abstehenden Befestigungs-Ringflansch 22 mit Befestigungslöchern 23, durch welche hindurch der Befestigung des Gehäuses am Ofen dienende Befestigungsmittel, wie Schrauben od.dgl., hindurchgeführt werden können.

Zwischen dem Gehäuse 13 und der Misch- und Brennkammer 10 ist in Abstand

% zu diesen ein zylindrischer Zwischen topf 24 eingeschoben, der durch der

ύ Innen-Ringflansch 20 am Gehäuse 13 hindurchtritt und sich an diesem abstützt,

Der Mantel 25 des Zwischentopfes 24 ist dünnwandig ausgebildet und endet In Abstand vor dem Gehäuseboden 15. Gehäuse 13 und Zwischentopf 24

stehen Über das vom Brennermund 11 abgekehrte Ende der Misch- und Brennkammer 10 weit Über. Hier, auf der vom Gehäuseboden 15 abgekehrten Stirnseite, ist auf dem Gehäuse 13 eine diese überdeckende zylindrische Kappe 26 aufgesetzt. Diese Kappe 26 trägt einen radial von der Kappe abstehenden, quer zur Brennerachse 16 sich erstreckenden Luftzuführstutzen 27, der in einer LuftzufÖhröffnung 28 in der Kappe 26 mündet. Die Kappe 26 ist über eine zur Brennerachse 16 koaxiale Hülse 29 an dem Boden 30 des Zwischenfepfes 24 befestigt und umgreift das Gehäuse 13 auf einem am Gehäusemantel 14 angeordneten Zentrierbund 31 dichtend. In der Hülse 29 sind über den Umfang vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnete Radialbohrungen 32 vorgesehen.

An dem Boden 30 des Zwischentopfes 24 ist ein mit der Brennerachse 16 koaxialer Rohrstutzen 33 befestigt, der in das Innere des Zwischentopfes 24 hinein quer von dem Boden 30 absteht. An dem freien Ende des Rohrstutzens

33 ist eine DralIscheibe 34 verschraubt, die parallel zum Boden 30 des Zwischentopfes 24 ausgerichtet ist und an dem vom Brennermund 11 abgekehrten Ende der Misch- und Brennkammer 10 in diese hineinragt. Die Drallscheibe 34 weist eine mit der Brennerachse 16 koaxiale Zentralöffnung 35 und um diese konzentrisch angeordnete/ Über den Umfang gleichmäßig vorteilte Luftdurchtrittsbohrungen 36 und Luftdurchtrittsschlitze 37 auf (Fig. 3). Die Luftdurchtrir.sschlitze 37 sind nicht axial ausgerichtet, sondern verlaufen in einem spitzen Winkel zur Brennerachse 16, so daß die durch diese Luftdurchtrittsschlitze 37 hindurch tretende Luft einen der besseren Luftverwirbel ung dienenden Drall erhält. Der Durchmesser der Drallscheibe 34 ist derart bemessen, daß zwischen der Innenwand 38 der Misch- und Brennkammer 10 und der Umfangsfiäche 39 der Drallscheibe 34 ein Ringspalt 40 verbleibt. An den Ringspalt schließt sich eine zur Brennerachse 16 hin gerichtete umlaufende Luftleitfläche 41 an. Diese Luftleitfläche 41 ist an einer im wesentlichen stumpfwinkligen Einsenkung 42 in der Innenwand 38 der Misch- und Brennkammer 10 angeordnet. Die Zentralöffnung 35 in der Drallscheibe

34 ist derart bemessen, daß sie von dem Rohrstutzen 33 umschlossen ist. Der Rohrstutzen trägt am Umfang vorzugsweise gleichmäßig verteilte Bohrungen 43 mit radialer Bohrungsachse.

Durch diesen vorstehend beschriebenen Aufbau des Brenners weist dieser einen die Misch- und Brennkammer 10 etwa konzentrisch umgebenden, im Querschnitt kreisringförmigen inneren Luftleitkanal 44 und einen den inneren Luftleitkanal 44 etwa konzentrisch umgebenden, im Querschnitt kreisringförmigen äußeren Luftleitkanal 45 mit einer der Luftströmungsrichtung des inneren Luftleitkanals 44 entgegengesetzten Luftströmungsrichtung auf. Der dünnwandige Mantel 25 des Zwischeniopfes 24 stellt zugleich eine Wandung des inneren und des äußeren Luftleitkanals 44, 45 dar. Durch die Dünnwandigkeit des Mantels wird ein guter Wärmeaustausch zwischen den beiden Luftleifka-

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nälen 44, 45 ermöglicht. Der Gehäusemantel 14 bildet die äußere Wandung des äußeren Luftleitkanals 45, während die innere Wandung des inneren Luftleitkanals 44 von der Wandung der Misch- und Brennkammer 10 selbst gebildet ist. Die beiden Luftleitkanäle 44, 45 sind nahe dem Brennermund 11 durch den bis auf die Außenwand 18 der Misch- und Brennkammer 10 reichenden Gehäuseboden 15 miteinander verbunden.

Der Anschluß der beiden Luftlettkanäle 44, 45 einerseits an die Lufteintrittsöffnungen in der Drallscheibe 34 und andererseits an die Luftzuführöffnung 28 in der Kappe 26 sind durch zwei axial hintereinander angeordnete koaxiale Luftverteilungskammem 46, 47, in Form von Ringkammern, sichergestellt. Die innere Luftverteilungskannner 46 verbindet den inneren Luftleitkanal 44 mit den Lufteintrittsuffnungen in Form der Luftdurchtrittsbohrungen 36 und Luftdurchtrittsschlitze 37 in der Drallscheibe 34. Die äuße-e Luftverteilungskammer 47 verbindet den äußeren Luftleitkanal 45 Über die Durchgangsbohrungen 21 mit der Luftzufuhröffnung 28 in der Kappe 26 bzw. dem Luftzufuhrstutzen 27. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich wird somit die innere Luftverteilungskammer 46 von dem Mantel 25 und dem Boden 30 des Zwischentopfes 24 und der Drallscheibe 34 begrenzt, während die äußere Luftverteilungskammer 47 von der Kappe 26 einerseits und dem Boden 30 des Zwischentopfes 24 und dem Innen-Ringflansch 20 des Gehäuses 13 andererseits begrenzt ist.

Wie aus dem vorstehend beschriebenen ersichtlich, ist somit die Luftzuleitung in unmittelbarem Wärmeaustausch mit der Misch- und Brennkammer Über die Außenwand 18 dieser gefuhrt. Dabei verläuft die Luftzuleih;ng in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft gesehen gegenläufig zu der Flammrichtung in der Misch- und Brennkammer 10 von oder nahe dem Brennei¹-mund 11 bis hin zu dem vom Brennermund 11 abgekehrten Ende der Misch- und Brennkammer 10. Die durch den Luftzufuhrstutzen 27 zuströmende kalte Verbrennungsluft tritt durch die LuftzirfUhröffnung 28 in der Kappe 26 in die äußere Luftverteilungskammer 46 ein und strömt hier durch die Durch-

gangsbohrungen 21 im Innen-Ringflansch 20 am Gehäuse 13 in den äußeren LuftJeitkanal 45 ein. An der Luftumlenkfläche 19 am Gehäuseboden 15 wird die Luft umgelenkt und durchströmt nunmehr in unmittelbarem Wärmeaustausch mit der Misch- und Brennkammer 10 den inneren Luftleitkanal 44 bis hin zur inneren Luftverteilungskammer 46. Von hier strömt ein Teil der Verbrennungsluft über die Bohrungen 43 in den Rohrstutzen 33 und von hier aus Über die Zentral öffnung 35 in der Drallscheibe 34 in die Misthund Brennkammer 10, während ein weiterer Teil der Verbrennungsluft direkt aus der inneren Luftverteilungskammer 46 durch die Luftdurchtrittsbohrungen 36 und Luftdurchtrittsschlitze 37 in der DrcIUcheibe 34 und durch den Ringspalt 40 zwischen Drallscheibe 34 und Innenwand 38 der Misch- und Brennkammer 10 in diese eintritt. Die an der Außenwand 18 des Misch- und Brennraumes 10 entlangstreifende Luft kühlt die Misch- und Brennkammer 10 unter Wärmeaufnahme. Ein Teil der hier aufgenommenen Wanne gibt die im inneren Luftleitkanal 44 strömende Luft Über den Mantel 25 des Zwischentopfes 24 an die in den äußeren Luftleitkanal 45 einströmende, wesentlich kältere Verbrennungsluft ab, so daß diese bereits im äußeren Luftleitkanal 45 vorgewärmt wird. Dadurch entsteht auch ein Wärmegefälle von der Misch- und Brennkammer 10 zu dem Mantel 14 des Gehäuses 13, durch welchen die Wärmeabstrahlverluste des Brenners weitgehend reduziert sind. Hierdurch wird nicht nur der Wirkungsgrad des Brenners wesentlich verbessert, sondern auch die Temperatur, der vor allem die Misch- und Brennkammer und der Brennermund 11 ausgesetzt sind, bei vorgegebener Betriebstemperatur des Brenners wesentlich reduziert, wodurch sich die Lebensdauer des Brenners wesentlich erhöht. Z.B. beträgt bei einer vorgegebenen Betriebstemperatur des Brenners von ca. 1100 C die Temperaturbelastung für die Misch- und Brennkammer 10 mit Brennermund 11 nur etwa 800°C - 900°C. Die etwa mit Raumtemperatur durch den LuftzufUhrstutzen 27 zuströmende Verbrennungsluft wird bis zu ihrem Einströmen in die Misch-und Brennkammer 10 auf eine Temperatur von ca. 200⁰C - 300°C aufgeheizt. Diese Vorwärmung der Verbrennungsluft mit der bei herkömmlichen Brennern sonst verlorenen Abstrahlwärme des Brenners selbst fuhrt zu einer Verbesserung des

Wirkungsgrades des Brenners. Dieser Wirkungsgrad wird noch dadurch gesteigert, daß durch die beschriebene Luftzuleitung die Brennstoffausnutzung wesentlich erhöht wird. Zum einen erfolgt über die durch den Rohrstutzen 33 und die Zentralöffnung 35 in der Drallscheibe 34 in die Misch- und Brennkammer 10 einströmende Luft eine Vor- oder Primärmischung von Ver- £ brennungsluft und Brennstoff, was insbesondere bei flüssigem Brennstoff vor-

p teilhaft ist, während die durch die Luftdurchtrittsbohrungen 36 und Luft-

sp durchtrittsschlitze 37 verwirbelre Luft noch eine weitere Vermischung des

Luft-Srennstoff-Gemisches mit gut verwirbelter Verbrennungsluft herbeiführt. Insbesondere flüssiger Brennstoff wird hierdurch sehr fein verstäubt und kann

besser verbrannt werden. Zum anderen wird durch die durch den Ringspalt 40 in die Misch- und Brennkammer 10 einströmende Luft verhindert, daß

'4 sich primär nicht verbrannte Brennstoffreste, insbesondere Ölreste, an

der Innenwand 38 der Misch- und Brennkammer 10 oder gar in der Flammeintrlttsöffnung 12 des Ofens ablagern können. Diese unverbrannten Brenn-Stoffreste werden vielmehr durch den mittels des Ringspaltes 40 erzeugten starken Luftstromes von der Innenwand 38 der Misch- und Brennkammer 10 weg zurück in die Flamme geblusen, wo sie dann sekundär verbrennen. Diese beiden vorstehend beschriebenen Maßnahmen ermöglichen eine hohe Brennstoffausnutzung und verbessern dadurch den Wirkungsgrad des Brenners beträchtlich.

In der Stirnseite der Kappe 26 und in dem Boden 30 des Zwischentopfes 24 sind jeweils eine zur Zentralöffnung 35 in der Drallscheibe 34 koaxiale Durchgangsöffnungen 48 bzw. 49 vorgesehen. Die Durchmesser dieser Durchgangsöffnungen 48, 49 entsprechen dem Innendurchmesser des Rohrstutzens Ein Brennstoffstock 50, der ein öl stock 51 (Fig. 1) oder ein Allgasstock 52 (Fig. 2) sein kann, ist durch die beiden Durchgangsöffnungen 48 und 49 hindurchgeführt und in diesen gehalten. Weiterhin weist die Kappe 26 in ihrer Stirnseite zwei einender im wesentlichen diametral gegenüberliegende Öffnungen 53, 54 mit zur Brennerachse 16 geneigten Öffnungsachsen 55, 56 auf, die sich auf der Brennerachse 15 in einem Punkt schneiden.

In dem Boden 30 des Zwischentopfes 24 und in der Drallscheibe 34 sind mit diesen Öffnungen 53 bzw. 54 längs den Öffnungsachsen 55 bzw, 56 fluchtende Bohrungen 57, 59 bzw. 58, 60 vorgesehen. Die Kappe 26, die Hülse 29 und der Zwischentopf 24 mit daran gehaltenem Rohrstutzen 33 bilden eine Baueinheit, die von dem Gehäuse 13 komplett abziehbar ausgebildet ist. Dies ermöglicht in einfacher Weise Wartungs- und Reparaturarbeiten am Brenner ohne dessen vollständige Demontage vom Ofen. Das Gehäuse 13 und die Misch- und Brennkammer 10 bestehen aus hitzebeständigem Materie!.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Brenner unterscheiden sich nur dadurch, daß in dem Brenner gemäß Fig. 1 ein Brenneinsatz für flussigen Brennstoff, wie Öl od.dgl., und in dem Brenner gemäß Fig. 2 ein Brenneinsatz für gasförmigen Brennstoff, also verschiedene Arten von Gas,vorgesehen ist. Der Brenneinsatz für Öl besteht gemäß Rg. 1 aus dem Öl stock 51 und einem ZUnd-Pilotbrenner 61. Der zur Ölzufuhr dienende Ölstcck 51 ist in seinem vorderen Endbereich im Außendurchmesser wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Rohrstutzens 33 und endet nahe dessen MUndunci, also nahe der Zentralöffnung 35 in dem Rohrstutzen 33. Hierdurch entsteht zwischen der Innenwand des Rohrstutzens 33 und dem vorderen Bereich des öl Stockes 51 ein relativ breiter Ringkanal, durch welchen die durch die Bohrungen 43 in das Innere des Rohrstutzens 33 zur Primärmischung eintretende Verbrennunsluft hindurch-und durch die Zentral Öffnung 35 in die Misch- und Brennkammer 10 einströmt. Der Zünd-Pi lötbrenner 61 ist durch die öffnung 54 in der Kappe 26 und den damit fluchtenden Bohrungen 58 und 60 im Boden 30 des ZwischentcpfbS 24 und in der Drallscheibe 34 hindurchgeführt und ragt mit seinem Ende in die Misch- und Brennkammer hinein.

Der Brenneinsatz für gasförmigen Brennstoff in dem Brenner gemäß Fig. 2 besteht aus dem Allgasstock 52, durch welchen verschiedene Arten von Gas der Misch- und Brennkammer 10 zugeführt werden können, einer Zünd-Elektrode 62 und einer lonisations-Eiektrode 63. Der Allgasstock 52 Ist In seinem

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vorderen Bereich - im Gegensatz zu dem ölstock 51 in Fig. 1 - im Außendurchmesser nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Rohrstutzens 33. Der Allgasstock 52 ragt weit tn die Misch- und Brennkammer 10 hinein und trägt hier unmittelbar vor der Zentralöffnung 35 in der Drallscheibe 34 radiale GasaustritrsdUsen 24, die Ober den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Zwischen der zur Misch- und Brennkammer 10 hin sich verjüngenden Zentral öffnung 35 und dem Außenur.ifang des Allgasstockes 52 ist nur ein äußerst kleiner Restringspalt vorhanden. Die Zünd-Elektrode 62 ist durch die Bohrung 54 in der Kappe 26 und den damit fluchtenden Bohrungen 58 und 60 in dem Boden 30 des Zwischentopfes 24 und in der Drallscheibe 34 bis in dit Misch- und Brennkammer 10 hindurchgeführt. Die lonisations-Elektrode 63 ist durch die öffnung 53 in der Kappe 26 und den damit fluchtenden Bohrungen 57 und 59 im Boden 30 des Zwischentopfes 24 bzw. in der Drallscheibe 34 ebenfalls bis in die Misch- und Brennkammer 10 hindurchgesteckt.

Bei den Brennern gemäß Fig. 1 und 2 kann in dem Brenneinsatz für öl der Zünd-Pi lötbrenner 61 auch gegen eine gleichartige Zünd-Elektrode 62, wie sie bei dem Brenneinsatz für Allgas Verwendung findet, ausgetauscht werden. Ebenso kann in dem Brenneinsatz für Allgas anstelle der ZUnd-Elektrode 62 auch der Zünd-Pilötbrenner 61 verwendet werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Brenner ist es selbstverständlich auch möglich, die dem Luftzufuhrstutzen 27 zuströmende Verbrennungsluft zuvor in bekannter Weise mittels Rekuperatoren zusätzlich vorzuwärmen.

Claims (26)

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1. Brenner für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe, insbesondere für industrielle Öfen, wie Wärmeöfen, Gluhbehandlungsöfen od.dgl., mit einer in einerr. Brennermund endenden Misch- und Brennkammer und mit einer zu Eintrittsöffnungen ση der dem Brennermund abgekehrten Seite der Misch- und Brennkammer hinfuhrenden Luftzuleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuleitung in unmittelbarem Wärmeaustausch mit der Misch- und Brennkammer (10) über die Außenwand (18) dieser geführt ist.

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2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzu-

leitungen Strömungsrichtung der Luft gesehen, gegenläufig zu der Flammrich-

£ tung in der Misch- und Brennkammer (10) von oder nahe dem Brennermund

(11) bis hin zu dem vom Brennermund (11) abgekehrten Ende der Misch- und

Brennkammer (10) verläuft.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen die, vorzugsweise rohrförmige, Misch- und Brennkammer (10) etwa konzentrisch umgebenden, vorzugsweise im Querschnitt kreisringförmigen, Luftleitkanal (44), dessen innere Wandung von der Wandung der Misch- und Brennkammer (10) selbst gebildet ist.

4. Brenner nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen den Luftleitkanal (44) etwa konzentrisch umgebenden, vorzugsweise im Querschnitt kreisringförmigen, äußeren Luftleitkanal (45) mit einer der Luftströmungsrichtung des inneren Luftleitkanals (44) entgegengesetzten Luftströmungsrichtung, dessen innere Wandung von der äußeren Wandung des inneren Luftleitkanals (44) selbst gebildet ist und der an oder nahe dem Brennermund (11) mit dem inneren Luftleitkanal (44) verbunden ist.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Luftleitkanal (45) mit einer Luftzuführöffnung (28) und der innere Luftleitkanal (44) mit Lufteintrittsöffnungen (35, 36, 37) in der Misch- und Brennkammer (10) in Verbindung steht.

6. Brenner nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei axial hintereinander angeordnete koaxiale Luftverteilungskammern (46, 47), vorzugsweise Ringkammern, von denen die eine den inneren Luftleitkanal (44) mit den Lufteintrittsöffnungen (35 - 37) ir der Misch- und Brennkammer (10) und die andere den äußeren Luftleitkanal (45) mit oier Luftzufuhröffnung (28) verbindet.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 -6, gekennzeichnet durch ein etwa topfartiges, vorzugsweise zylindrisches, Gehäuse (13), dessen Gehäuseboden (15) eine Öffnung (17) aufweist, in welcher die Misch- und Brennkammer (10), vorzugsweise nahe dem Brennermund (11), ins Gehäuseinnere abstehend gehalten, vorzugsweise darin eingeschweißt, ist_/ und dadurch,, daß der Gehäusemantel (14) die äußere Wandung des äußeren Luftleitkanals (45) darsteflt.

8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden (15) die Misch- und Brennkammer (10) dicht umschließt und auf der Innenseite eine einwärts gewölbte, vorzugsweise umlaufende, Luftumlenkfläche (19) aufweist.

9. Brenner nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Gehäuse (13) und der Misch- und Brennkammer (10) in Abstand zu diesen eingeschobenen, vorzugsweise zylindrischen, Zwischentopf (24), der in Abstand vor dem Gehauseboden (15) endet und dessen Mantel (25) zugleich eine Wandung des äußeren und des inneren Luftlei tkanals (44, 45) bildet,und vorzugsweise dadurch, daß der Mantel (25) des Zwischentopfei (24) dünnwandig ausgebildet ist.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) an seinem vom Gehöuseboden (15) abgekehrten Ende einen Innen-Ringflansch (20) trägt, der eine Vielzahl von Ober den Umfang verteilten Durchgangsbohrungen mit zur Brennerachse (16) parallelen Achsen aufweist, und vorzugsweise daß des Zwischentopf (24) durch den Innen-Ringflansch (20) hindurchtritt und sich an diesem abstutzt.

11. Brenner nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) und der Zwischentopf (24) Über das vom Brennermund (11) abgekehrte Ende der Misch- und Brennkammer (10) Überstehen und daß die eine, innere Luftverteilungskammer (46) von dem Mantel (25) und dem Boden (30) des Zwischentopfes (24) begrenzt ist.

12. Brenner nach einem der Ansprüche 9 - 11, dadurch gekennzeichnet, dcß an dem vom Brennermund (11) abgekehrten Ende der Misch- und Brennkammer (10) eine die Lufteintrittsdffnungen (35 - 37) aufweisende Dra!Ischeibe (34) angeordnet ist und daß die im wesentlichen parallel zum Boden (30) des Zwischentopfes (24) ausgerichtete Drd Ischeibe (34) eine Begrenzungswand der einen, inneren Luftverteilungskammer (46) bildet.

13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallscheibe (34) ds Lufteintrittsöffnungen eine zur Brennerachse (16) koaxiale Zentrdöffnung (35) und konzentrisch um diese Ober den Umfang

verteilte/ zur Luftverwirblung entsprechend geformte Luftdurchtrittsschlitze (37) und -bohrungen (36) aufweist.

14. Brenner nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwand (38) der Misch- und Brennkammer (10) und der Umfangsfläche (39) der Drallscheibe (34) ein Ringspalt (40) vorhanden ist und vorzugsweise daß die Innenwand (38) eine umlaufende, sich unmittelbar an den Ringspult(40) anschließende, zur Brennerachse (16) hin ausgerichtete Luftleitfläche (41) aufweist, die vorzugsweise an einer im wesentlichen stumpfwinkligen Einsenkung (42) in der Innenwand (38) der Misch- und Brennkammer (10) angeordnet ist.

15. Brenner nach einem der Ansprüche 12 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallscheibe (34) an einem Rohrstutzen (33) gehalten, vorzugsweise verschraubt, ist, der seinerseits an dem Boden (30) des Zwischentopfes (24) befestigt ist.

16. Brenner nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen (33) die Zentralöffnung (35) der Drallscheibe (34) umschließt und am Umfang verteilte Bohrungen (43) mit radialer Bohrungsachse aufweist.

17. Brenner nach einem der Ansprüche 9 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vom Gehäuseboden (15) abgekehrten Stirnseite des Gehäuses (13) eine diese öberdecktnde Kappe (26) aufgesetzt ist, die mit dem Irmen-Ringflansch (20) des Gehäuses (13) und dem Boden (30) des Zwischentopfes (24) die andere, äußere Luftverteilungskammer (47) einschließt, und vorzugsweise daß die Luftzufuhröffnung (28) an einem von der Kappe (26) radial abstehenden, vorzugsweise rohrförmigen, Lufhzuführshitzen (27) angeordnet ist.

18. Brenner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (26) mittels einer zur Brennerachse koaxialen Hülse (29) an dem Boden (30) des Zwischentopfes (24) befestigt ist und das Gehäuse (13), vorzugsweise auf einem Zentrierbund (31), dichtend Übergreift und vorzugsweise daß die Hülse (29) Über den Umfang verteilt angeordnete Radi albohrungen (32) aufweist.

19. Brenner nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnseite der Kappe (26) und in dem Boden (30) des Zwischentopfes (24) zur Zentralöffnung (35) in der Drallscheibe (34) koaxiale Durchgangsöffnungen (48, 49) vorgesehen sind, in welche ein Brennstoffstock (50), wie öl- oder Allgasstock (51, 52), ein- und hindurchführbar und darin gehalten ist.

20. Brenner nach einem der Ansprüche 17 - 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (26) in ihrer Stirnseite zwei einander im wesentliehen diametral gegenüberliegende öffnungen (53, 54) mit zur Brennerachse (16) geneigten Öffnungsachsen (55, 56), die sich auf der Brennerachse (16), vorzugsweise in einem Punkt, schneiden, aufweist, und daß in dem Boden (30) des Zwischentopfes (24) und in der Drallscheibe \34) damit längs den Öffnungsachsen (55, 56) fluchtende Bohrungen (57 - 60) vorgesehen sind.

21. Brenner nach einem der Ansprüche 19 od. 20, dadurch gekennzeichnet, daß der ölstock (51) in seinem vorderen Endbereich im Außendurchmesser wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Rohrstutzens (33) ist und nahe dessen Mündung in diesem endet und vorzugsweise daß durch eine der Offnungen (54) in der Kappe (26) und der damit fluchtenden Bohrungen (58, 60) im Boden (30) des Zwischenfopfes (24) und in der Drallscheibe (34) ein Zündelement, vorzugsweise ein Zünd-Pilotbrenner (61), bis in die Misch- und Brennkammer (10) hindurchgeführt ist.

22. Brenner nach einem der Ansprüche 19od2d, dadurch gekennzeichnet, daß der Allgasstock (52) in seinem vorderen Bereich im Außendurchmesser nur wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrstufzens (33) und in die Misch- und Brennkammer (10) hineinragt und hier radiale GasaustrittsdUsen (64) aufweist und vorzugsweise daß durch die beiden öffnungen (53, 54) in der Kappe (26) und durch die damit fluchtenden Bohrungen (57 - 60) im Boden (30) des Zwischentopfe! (24) und in der Dra!!scheibe (34) jeweils ein Zündelement, vorzugsweise eine Zünd-Elektrode (62),bzw. eine lonlsaHons-Elektrode (63) bis in die Misch- und Brennkammer (10) hindurchgefUhrt ist.

23. Brenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentral öffnung (35) in der Drallscheibe (34) zur Misch- und Brennkammer (10) hin unter Bildung eines Restringspaltes bis auf den Außendurchmesser des Allgasstockes (52) verengt ist.

24. Brenner nach einem der Ansprüche 7 - 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (13) einen Befestigungs-Ringflansch (22) mit Befestigungsmittel aufnehmenden, Über den Umfang verteilten Befestigungslöchern (23) aufweist und vorzugsweise daß der Befestigungs-Ringflansch (22) nahe dem Gehäuseboden (15) angeordnet ist.

25. Brenner nach einem der Ansprüche 17 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (26), die Hülse (29) und der Zwischentopf (24) mit daran gehaltenem Rohrstutzen (33) mit Drallscheibe (34) eine Baueinheit bilden, die von dem Gehäuse (13) abziehbar ausgebildet ist.

26. Brenner nach einem der Ansprüche 7 - 25, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Misch- und Brennkammer (10) und das Gehäuse (13) aus wärmebeständigem Material besteht.