DE3232439C2

DE3232439C2 - Brenner

Info

Publication number: DE3232439C2
Application number: DE3232439A
Authority: DE
Inventors: Carroll Davis Princeton N.J. Spainhour
Original assignee: AT&T Technologies Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1982-09-01
Publication date: 1987-05-14
Also published as: JPS6255052B2; NL191285C; CA1187393A; US4401267A; GB2106631A; JPS5855606A; DE3232439A1; IT1190991B; NL191285B; IT8223154A0; NL8203484A; FR2512520B1; FR2512520A1; GB2106631B

Abstract

Sauerstoff-Wasserstoff-Brenner (10), bestehend aus einer Düsenplatte (16), die zwischen zwei äußeren deckelförmigen Gliedern (12, 14) eingespannt ist. Jedes äußere deckelförmige Glied weist eine Aussparung (18) auf, die sich zur Düsenplatte (16) hin öffnet, welche die beiden Aussparungen voneinander trennt. Die Düsenplatte (16) weist auf ihrer hauptsächlichen Oberfläche (34) eine Schar von im Abstand voneinander angeordnete Nuten (32) auf, die zu einer entsprechenden Schar von Nuten (36) auf der entgegengesetzten, hauptsächlichen Oberfläche (38) wie ineinandergefügt angeordnet sind. Die Nuten (32, 36) erstrecken sich von der Innenoberfläche der Düsenplatte (16) zu den jeweiligen Aussparungen (18) in den äußeren deckelförmigen Gliedern (12, 14). Sauerstoff wird in die eine Aussparung (18) und Wasserstoff in die andere Aussparung unter Druck geleitet. Die Gase treten durch die jeweiligen Nuten (32, 36) zur Innenoberfläche (46) des Brenners (10) aus und mischen und entzünden sich dort.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Lichtleiter-Vorformen werden beispielsweise nach einem Verfahren hergestellt, das in der US-PS 42 17 027 beschrieben ist. Dieses Verfahren geht von einem chemisch gereinigten Rohr aus erschmolzenem Quarz aus, welches in einer Drehbank zur Bearbeitung von Glas rotiert. Ein Brenner mit Oberflächenmischung von Sauerstoff und Wasserstoff bewegt sich wiederholt entlang dem Rohr in einer Richtung, so daß sich eine wandernde heiße Zone von ungefähr 1400 bis 1800°C ergibt. Während der Brenner entlangfährt, werden chemische Dämpfe in das sich drehende Rohr geleitet, was zur Niederschlagung von gleichförmigen Kernschichten von dotiertem Quarz auf der Innenseite des Rohres führt. Auf diese Weise wird eine Vielzahl von Schichten niedergeschlagen, um das gewünschte Massenverhältnis von Rohr zu Kern und ein gewünschtes Brechungsindex-Profil zu erzeugen. Es werden 50 bis 100 Gänge mit dem Brenner ausgeführt, und die Menge des Dotierungsmittels bei jedem Gang kann variiert werden, wobei der Brechungsindex in jeder der aufeinanderfolgenden Schichten zunimmt, wenn die herzustellende Vorform einen zunehmenden Brechungsindex aufweisen soll, oder der Dotierungspegel wird in jeder Schicht konstant gehalten, wenn eine Stufenindex-Vorform hergestellt werden soll. Das Rohr mit den darin niedergeschlagenen Schichten wird dann zu einem festen Stab kollabiert, indem die Temperatur der heißen Zone auf ungefähr 2000°C gesteigert wird, wenn der Brenner in mehreren Gängen entlang dem Rohr geführt wird.

Bei einem bekannten Brenner (US-PS 42 31 777), von dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, werden die von den Hohlräumen zur Verbrennungszone führenden Kanäle für das gasförmige Oxidationsmittel in Form von Sauerstoff durch eine Anzahl von aneinander liegenden Röhrchen und für den Brennstoff in Form von Wasserstoff durch die Zwischenräume zwischen den Röhrchen gebildet. Dieser Brenner hat sich bei der Herstellung von Lichtleiter-Vorformen bewährt, er ist jedoch teuer in der Herstellung und schwer zu reparieren. Ferner ist es schwierig, eine gleichmäßige Geschwindigkeit der aus dem Brenner austretenden Gase wegen der Durchmesserschwankungen der Röhrchen zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß bei kostengünstiger Herstellung und leichter Wartung und Reparatur gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten der Gase erreichbar sind. Die Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Ein so ausgebildeter Brenner ist weniger kostenaufwendig herzustellen als der zu diesem Zweck bekannte Brenner. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der vorliegende Brenner leicht und schnell repariert werden kann. Die Nuten können mit engen Toleranzen gefräst werden, was zu einer gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeit in den Nuten führt.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel mit Varianten wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung der Einzelteile des Brenners,
Fig. 2 den montierten Brenner in seiner Wirkstellung zur Erhitzung eines Glasrohrs,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Brenner und
Fig. 4 bis 6 alternative Ausbildungen der Nuten in der Düsenplatte des Brenners.
Der vorliegende Brenner wird mit Bezug auf seine Anwendung zur Erhitzung von Glasrohren beschrieben, wenn Material auf der Innenseite dieses Glasrohrs niedergeschlagen wird, und zur Erzeugung von erhöhten Temperaturen, um derartige Rohre kollabieren zu lassen. Der Brenner kann jedoch auch für andere Erwärmungszwecke verwendet werden.
Der Brenner 10 weist zwei im wesentlichen gleiche äußere Deckplatten 12 bzw. 14 und eine Düsenplatte 16 auf, die jeweils zueinander fluchtende, bogenförmige Außenflächen besitzen. Die Deckplatten 12 und 14 weisen jeweils einen U-förmigen Hohlraum 18 auf, in welchen jeweils eine Zuführleitung 22 einmündet. Ferner besitzen die Deckplatten 12 und 14 jeweils einen bogenförmigen Kanal 24, in welchen ein Kühlrohr 26 eingepreßt ist. Eine Mehrzahl von Bohrungen 28 für hindurchzusteckende Schrauben 44 ist in den Deckplatten 12, 14 vorgesehen.
Die Düsenplatte 16 weist eine erste Schar von radial angeordneten Nuten 32 auf, die in einer ersten Seitenfläche 34 eingearbeitet sind, wobei eine einzelne Nut am besten in Fig. 3 dargestellt ist. Eine zweite Schar von radial angeordneten Nuten 36 ist in der zweiten Seitenfläche 38 vorgesehen. Die Düsenplatte 16 besitzt außerdem eine Anzahl von Bohrungen 42 fluchtend zu den Bohrungen 28.
Fig. 2 stellt eine perspektivische Ansicht des Brenners 10 dar. Die ebene Düsenplatte 16 ist zwischen den äußeren Deckplatten 12 und 14 angeordnet, und die Bauteile werden durch eine Anzahl von Schrauben 44 zusammengehalten, die durch die Bohrungen 28 und 42 hindurchgesteckt sind.
Fig. 3 stellt einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 dar. Wie ersichtlich, trennt die Düsenplatte 16 die beiden Hohlräume 18 voneinander. Die Nuten 32, 36 sind genügend lang, um von der gebogenen inneren Oberfläche des Brenners als Verbrennungszone 46 bis zu den Hohlräumen 18 der Deckplatten 12 bzw. 14 zu reichen.
Die Nuten 32 und 36 können ineinandergreifend angeordnet sein, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt; es sind jedoch auch andere Anordnungen möglich, beispielsweise zueinander fluchtend (Fig. 5) oder gegeneinander versetzt (Fig. 6). Es hängt von den verwendeten Gasen, ihren Vermischen an der inneren Oberfläche und den gewünschten Temperaturen ab, welcher dieser Anordnungen der Vorzug gegeben wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind die Deckplatten 12 und 14 sowie die Düsenplatte 16 aus Aluminium gefertigt, und das Rohr 26 besteht aus rostfreiem Stahl.
Im Betrieb wird Sauerstoff über die Leitung 22 in den halbrunden Hohlraum 18 der Deckplatte 12 geführt, während Wasserstoff in den entsprechenden halbrunden Hohlraum 18 der anderen Deckplatte 14 über die Leitung 22 gelangt. Die Sauerstoff- und Wasserstoffgase treten aus den jeweiligen Hohlräumen 18 durch die Nuten 32 bzw. 36 nach außen und bilden abwechselnde Düsenstrahlen. Die Gase vermischen sich an der inneren Oberfläche des Brenners 10 und werden zur Bildung einer ringförmigen Flamme entzündet. Das rotierende Glasrohr 50, in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet, wird dann innerhalb der Flamme angeordnet, und der Brenner wird wiederholt entlang dem Glasrohr 50 verfahren, wie im einzelnen in der US-PS 42 17 027 beschrieben ist. Ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, fließt durch das Rohr 26, wie durch Pfeile angedeutet, um die Temperatur der inneren Oberfläche genügend niedrig zu halten, damit keine oxidierten Teile mitgerissen werden und die Oberfläche des Glasrohrs während der Fabrikation kontaminieren. Solche Partikel können die Zugfestigkeit der zu ziehenden Fasern nachteilig beeinträchtigen. Anstelle eines Kühlrohrs 26 können auch andere Kühlmittel angewendet werden, beispielsweise innen verlaufende Kühlkanäle.
Der beschriebene Brenner 10 ist mindestens so wirksam, wie der eingangs erläuterte, bekannte Brenner, seine Herstellung ist jedoch wesentlich einfacher und billiger. Ferner kann der Brenner 10 einfach durch Ersatz einer der drei grundlegenden Bauteile repariert werden, d. h. der Deckplatte 12 bzw. 14 oder der Düsenplatte 16. Ferner können die Verbrennungszone 46 bzw. die Flammflächen des Brenners einfach modifiziert werden, indem die Größe der Nuten 32 und 36 und/oder die Dicke der Düsenplatte 16 entsprechend geändert werden.
In vier Ausführungsbeispielen sind die Abmessungen der Nuten 32 und 36 in einer 0,318 cm dicken Düsenplatte 16 wie folgt aufgeführt. &udf53;np90&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz8&udf54; &udf53;vu10&udf54;
Außer der Verwendung von Sauerstoff-Wasserstoff- Mischungen kommen auch andere Gaskombinationen in Betracht, beispielsweise mit Methan oder Propan.
Am Brenner können zahlreiche Modifikationen durchgeführt werden. Der Brenner 10 braucht keine halbringförmige innere Oberfläche von 180° aufzuweisen, der Winkel kann kleiner oder größer als 180° sein, beispielsweise auch 360°, wobei ein Vollring gebildet wird, durch welchen das Rohr 50 hindurchtritt. Diese Fläche braucht auch nicht kreisbogenförmig zu sein (was im Hinblick auf die Verarbeitung eines im wesentlichen zylindrischen Teils, beispielsweise das Glasrohr 50, günstig ist), auch andere Formen der Fläche sind möglich. So kann die Fläche eben sein oder in Abhängigkeit von der Geometrie des zu erhitzenden Teils eine andere Kontur aufweisen.

Claims

1. Brenner für gasförmigen Brennstoff, bestehend aus einer Düsenplatte (16) zwischen zwei Deckplatten (12, 14), die je einen sich zur Düsenplatte (16) hin öffnenden Hohlraum (18) zur Zuführung des Brennstoffs bzw. eines gasförmigen Oxidationsmittels aufweisen, und getrennten Kanälen (32, 36) der Düsenplatte (16) für Brennstoff und Oxidationsmittel, die vom jeweiligen Hohlraum (18) zur Verbrennungszone (46), welche an zueinander fluchtende Oberflächen der Düsenplatte (16) und der Deckplatten (12, 14) angrenzt, führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch jeweils wenigstens eine Nut (32, 36) in den sich gegenüberliegenden Seitenflächen (34, 38) der Düsenplatte (16) gebildet sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Seitenflächen (34, 38) je eine Gruppe von im Abstand voneinander angeordneten Nuten (32, 36) vorgesehen ist, und daß die Nuten (32, 36) der beiden Gruppen zueinander versetzt sind (Fig. 4, 6).

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (32, 36) der beiden Gruppen ineinander greifen (Fig. 4).

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Seitenflächen (34, 38) je eine Gruppe von im Abstand voneinander angeordneten Nuten (32, 36) vorgesehen ist, und daß die Nuten (32, 36) der beiden Gruppen zueinander ausgerichtet sind (Fig. 5).

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Verbrennungszone (46) angrenzenden Oberflächen der Düsenplatte (16) und der Deckplatten (12, 14) bogenförmig ausgebildet sind und daß die Nuten (32, 36) radial verlaufen.