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Rückschlagsicherer Gas-Strahlungsbrenner Die Erfindung bezieht sich
auf einen rückschlagsicheren Gas-Strahlungsbrenner, bei dem die Verbrennung des
mit Verbrennungsluft bzw. Sauerstoff gemischten Verbrennungsgases im wesentlichen
in den Brennkanälen einer in einem Gehäuse gelagerten Brennerplatte erfolgt, die
in ihrem hinteren Bereich eine als Mischkammer dienende Erweiterung haben, in die
Brennstoff und Luft, getrennt voneinander, eingeführt werden.
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Bei diesen Brennem wird die getrennte Zuführung von Luft und Brennstoff
gewählt, um Rückzündungen zu vermeiden, durch deren Auftreten der Brenner unbrauchbar
würde. Andererseits ist die getrennte Zuführung von Brennstoff und Luft nachteilig,
weil die vollständige Verbrennung, die Voraussetzung für eine intensive Wärmeausstrahlung
ist, nur dann erfolgen kann, wenn eine gute Durchmischung von Brennstoff und Luft
erzielt wird. Um Rückschläge zu vermeiden, soll, die Vermischung von Brennstoff
und Luft erst innerhalb der in der Brennerplatte vorgesehenen Brennkanäle stattfinden.
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Bei einem bekannten Brenner soll das Problem einer guten Durchinischung
zwischen Brennstoff und Verbrennungsluft dadurch erreicht werden, daß hinter den
Verbrennungskanälen eine kleine Erweiterung angeordnet ist, die als Mischkammer
dient.
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Hierbei handelt es sich aber nur um einen sehr kleinen Raum. Es steht
der Verwirbelung von Brennstoff und Luft also nur ein außerordentlich kurzer Weg
zur Verfügung. Andererseits kann eine beliebige Erweiterung des Mischraumes nicht
durchgeführt werden, weil die Brennerabschlußplatte nur eine bestimmte Stärke haben
soll, weil sonst ein Brennstoff unter niedrigem Druck, wie z. B. Stadtgas, nicht
Verwendung finden kann.
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Um den Vorteil der getrennten Führung von Brennstoff und Luft zur
Verineidung von Rückzündungen zu erhalten und trotzdem eine gute Vermischung und
Verwirbelung des Brennstoffes mit der Luft zu erreichen, ohne wiederum die Brennerabschlußplatte
unnötig zu verstärken, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, jede Mischkammer
in der Brennerplatte mit vier kurzen, jeweils um 900 zueinander versetzten,
tangential in die Mischkammer mündenden Schlitzen zu versehen, wobei zwei einander
gegenüberliegende Schlitze jeder für sich mit je einer der zwischen den Mischkammern
mündenden Durchtrittsbohrungen einer Verteilerplatte für Verbrennungsgas und die
anderen einander gegenüberliegenden Schlitze jeder für sich mit je einem
Verteilerkanal für Verbrennungsluft in Verbindung steht. Bei der erfindungsgemäßen
Ausbildung der Mischkammer werden Brennstoff und auch Verbrennungsluft tangential
in die Mischkammer eingeführt. Sie erhalten dadurch eine gelenkte Strömung, die
eine vollständige Vermischung von Brennstoff und Luft erzielen läßt.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung stehen-die Durchtrittsbohrungen
in der Verteilerplatte in bezug auf die Mischkammem in der Brennerplatte auf Lücke.
Diese Anordnung trägt ebenfalls zur richtigen Verteilung von Brennstoff und Luft
und einer guten Vermischung bei.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gas-Strahlungsbrenner
in perspektivischer, teilweise aufgeschnittener Darstellung; F i g. 2 zeigt
einen Teil der Brennerplatte in perspektivischer Darstellung; F i g. 3 zeigt
einen Teil der Verteilerplatte in perspektivischer Darstellung; F i g. 4
zeigt einen Ausschnitt der Brennerplatte gemäß F i g. 2, jedoch in vergrößerter
Darstellung, wobei die aufgelegte Verteilerplatte gemäß F i g. 3
gestrichelt
angedeutet ist; F i g. 5 zeigt einen Ausschnitt einer Brennerplatte mit aufgelegter
Verteilerplatte gemäß F i g. 4 in perspektivischer Darstellung, wobei die
Verteilerplatte längs der Linie A-B in F i g. 4 geschnitten ist.
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In F i g. 1 ist mit 1 die Brennerplatte bezeichnet,
in der die Brennerkanäle 2 vorgesehen sind. Gemäß der Erfmdung wird das Verbrennungsgas
getrennt
von der Verbrennungsluft bis in die Brennerkanäle 2 geführt.
Das Verbrennungsgas und die Verbrennungsluft werden erst innerhalb der Brennerkanäle
2 gemischt und dann verbrannt. Aus diesem Grunde sind die Brennerkanäle 2 an der
Rückseite der Brennerplatte 1 erweitert ausgebildet und bilden die Mischkammern
3. Auf diese Weise ist für jeden einzelnen Brennerkanal 2 eine eigene Mischkammer
3 vorgesehen. Das in den Brennerkanälen 2 verbrennende Gas-Luft-Gemisch erhitzt
die Brennerplatte 1 so weit, daß die Brennerplatte 1 Wärme nach vom
(in F i g. 1 nach unten) abstrahlt. Vor der Brennerplatte 1
ist eine
poröse Strahlplatte 4 vorgesehen. In den Poren der porösen Strahlplatte 4 verbrennen
auch die Reste des Gas-Luft-Gemisches, die innerhalb dei Brennerkanäle 2 noch nicht
verbrannt sind, vollständig. Auch die poröse Strahlplatte 4 wird durch die in ihr
selbst und in den Brennerkanälen 2 stattfindende Verbrennung bis zur Glut erhitzt,
so daß Wärme nach vom abgestrahlt wird. Durch die Anordnung der porösen Strahlplatte
4 vor der Brennerplatte wird eine homogene Temperaturverteilung in der abstrahlenden
Fläche erzielt. Einer weiteren Verbesserung der Homogenität in der Temperaturverteilung
ist es dienlich, wenn die Brennerkanäle 2 derart konisch ausgebildet sind, daß sie
sich nach vom hin erweitern. Auf diese Weise können die zwischen den Brennerkanälen
2 in der Brennerplatte 1 verbleibenden Stege 5 klein gehalten werden.
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Die Brennerplatte 1 ist in ein Gehäuse 6 eingesetzt.
Auf der Rückseite der Brennerplatte 1 liegt gemäß der Erfindung die Verteilerplatte
7 auf, die mit Durchtrittsbohrungen 8 für die Zufuhr von Verbrennungsgas
und mit Verteilerkanälen 9 für die Zufuhr von Verbrennungsluft versehen ist.
Die Durchtrittsbohrungen 8 sind als Bohrungen in der Verteilerplatte
7 ausgeführt, wobei die Bohrungen reihenweise nebeneinander liegend angeordnet
sind. Zwischen den reihenweise nebeneinander liegenden Durchtrittsbohrungen
8 verlaufen die Verteilerkanäle 9, die als U-förrnige Schlitze auf
der Vorderseite der Verteilerplatte 7 vorgesehen sind. Die Größe und Anordnung
der Mischkammem 3 in der Brennerplatte 1 sowie der Durchtrittsbohrungen
8 für Verbrennungsgas und der Verteilerkanäle 9 für Verbrennungsluft
sind in konstruktiver Anpassung aneinander so gewählt, daß jeder Brennerkanal 2
über seine Mischkammer 3 mit wenigstens einer Durchtrittsbohrung
8 für Verbrennungsgas und wenigstens einem Kanal für Verbrennungsluft in
Verbindung steht, so daß eine Mischung von Verbrennungsgas und Verbrennungsluft
erst innerhalb der in der Brennerplatte 1 vorgesehenen Mischkammern
3 der Brennerkanäle 2 stattfindet. Die auf der Rückseite der Verteilerplatte
7 ausmündenden Durchtrittsbohrungen für die Zuführung von Verbrennungsgas
münden also alle in eine Gaskammer 10, an die die Zuführungsleitung
11 für Verbrennungsgas angeschlossen ist. Die in der Verteilerplatte
7 vorgesehenen Schlitze 9 für die Zuführung von Verbrennungsluft münden
seitlich an der Verteilerplatte 7 aus in eine Luftkammer 12 bzw.
15 ein, an die eine Sammelleitung 14 bzw. 15 für die Zufuhr von Verbrennungsluft
angeschlossen ist. In dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt
die dichte Abtrennung der Gaskammer 10 von der Luftkammer 12 durch eine Dichtung
16 aus Schamotte od. dgl., die zwischen der oberen Kante der Verteilerplatte
7 und dem Blechteil 17 des Gehäuses vorgesehen ist. Die Dichtung zwischen
der Gaskammer 10
und der Luftkammer 13 erfolgt auf entsprechende Weise.
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Die Verteilerplatte 7 ist in F i g. 2 von der Unterseite
her gesehen dargestellt. Die Durchtrittsbohrungen 8 für die Zuführung von
Verbrennungsgas gehen von der Rückseite der Verteilerplatte 7 quer durch
diese hindurch bis auf die Vorderseite. Die Verteilerkanäle 9 zur Zufuhr
von Verbrennungsluft sind als etwa U-förmige, zueinander parallele Schlitze vorgesehen,
die an beiden Seiten der Verteilerplatte 7 ausmünden. Daher muß die Einführung
von Verbrennungsgas in die Verteilerplatte 7 von der Rückseite her erfolgen
und die Einführung der Verbrennungsluft von den Seiten her. Entsprechend sind (vgl.
F i g. 1) die Gaskammem 10 und die Luftkammern 12 bzw. 13 angeordnet.
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In F i g. 3 ist die Brennerplatte 1 von oben her gesehen
in Ansicht dargestellt. In der Brennerplatte 1
sind die Brennerkanäle als
quer durch die Brennerplatte 1 hindurchgehende Bohrungen 2 ausgebildet. Der
rückwärtige Teil der Brennerkanäle 2 (in F i g. 3
der nach vom weisende Teil)
dient als Mischkammer 3. Die Mischkammern 3 in der Brennerplatte
1
sind jeweils mit vier kurzen, jeweils um 90' zueinander versetzten,
tangential in die Mischkammem 3
mündenden Schlitzen 18, 19, 20, 21
versehen, wobei jeder Schlitz des einen einander gegenüberliegenden Schlitzpaares
20, 21 einer Mischkammer 3 mit je
einer zwischen den Brennerkanälen
2 mündenden Durchtrittsbohrung 8 für Verbrennungsgas in Verbindung steht,
wenn die Verteilerplatte 7 auf die Brennerplatte 1 aufgelegt ist.
Jeder Schlitz des anderen einander gegenüberliegenden Schlitzpaares 18, 19
einer
Mischkammer 3 steht mit je einem Verteilerkanal 9 für Verbrennungsluft
in Verbindung, wenn die Verteilerplatte 7 auf die Brennerplatte
1 aufgelegt ist. Auf diese Weise strömt durch die Schlitze 20, 21 Verbrennungsgas
und durch die Schlitze 18, 19
Verbrennungsluft in die Mischkammem
3 ein.
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In F i g. 4 ist ein Ausschnitt aus der Brennerplatte
1
dargestellt, wobei die daraufgelegte Verteilerplatte 7
durch gestrichelte
Linien angedeutet ist. Die Durchtrittsbohrungen 8 für Verbrennungsgas liegen
jeweils »auf Lücke« zwischen den Mischkammem 3 bzw. den Brennerkanälen 2.
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In F i g. 5 ist die Anordnung von Brennerplatte 1
und
Verteilerplatte 7 gemäß F i g. 4 perspektivisch dargestellt, wobei
die Verteilerplatte 7 längs der Linie A-B in F i g. 4 geschnitten
ist.
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Das Verbrennungsgas strömt aus der oberhalb der Verteilerplatte
7 befindlichen Gaskammer 10 (in F i g. 5 nicht gezeichnet)
durch die Durchtrittsbohrungen 8 in die Schlitze 20, 21 der Brennerplatte
1
ein. Die Verbrennungsluft strömt aus der (in F i g. 5
nicht
gezeichneten) Luftkammer 12 bzw. 13 durch die Verteilerkanäle 9 in
die Schlitze 18, 19 in die Mischkammer 3 der Brennerplatte ein. Infolge
der tangentialen Anordnung der Schlitze 18, 19, 20, 21 strömt sowohl das
Verbrennungsgas als auch die Verbrennungsluft tangential in die Mischkammer
3 ein, so daß sich ein Wirbel von einströmenden Gasen ergibt, die sich durch
die Wirbelung innerhalb der
Mischkammer 3 gleichmäßig vermischen und
aus der Mischkammer 3 nach unten in den Brennerkanal 2 abströmen, wo sie
dann verbrennen.
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Ein Rückzünden ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gas-Strahlungsbrenners
nicht mehr
möglich, weil nur innerhalb der Brennerplatte
1 ein brennbares Gasgemisch vorhanden ist.
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Die Gase, die in der hinter der Brennerplatte 1 liegenden Verteilerplatte
7 strömen, sind nicht brennbar, denn das reine Verbrennungsgas in den Durchtrittsbohrungen
8 kann nicht ohne Luft, und die reine Luft in den Verteilerkanälen
9 kann nicht ohne Verbrennungsgas brennen.
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Da sich an der Rückseite der Brennerplatte auf Grund der erfindungsgemäßen
Ausbildung der Zuführungskanäle kein brennbares Gemisch befindet, können Rückzündungen
auf keinen Fall eintreten. Es ist also durch die Erfindung ein völlig betriebssicherer
Brenner geschaffen und außerdem die Mög-
lichkeit gegeben, Temperaturen von
über 1200' C zu erreichen.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es, daß sowohl die Verbrennungsluft
bzw. der Sauerstoff als auch das Gas vorgewärmt werden können, wodurch eine vollständigere
Verbrennung und dadurch ein besserer Wirkungsgrad erzielt wird. Bei den bekannten
Brennem ist eine derartige Vorwärmung nicht möglich, da im Gegenteil wegen der Rückzündungsgefahr,
die die Betriebssicherheit gefährdet, eine Kühlung durchgeführt werden muß.