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EP0051751B1 - Brenner mit Breitschlitzdüse zur Erzeugung eines Heissgasstromes - Google Patents

Brenner mit Breitschlitzdüse zur Erzeugung eines Heissgasstromes Download PDF

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Publication number
EP0051751B1
EP0051751B1 EP81108098A EP81108098A EP0051751B1 EP 0051751 B1 EP0051751 B1 EP 0051751B1 EP 81108098 A EP81108098 A EP 81108098A EP 81108098 A EP81108098 A EP 81108098A EP 0051751 B1 EP0051751 B1 EP 0051751B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
burner according
combustion chamber
rods
outlet
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Expired
Application number
EP81108098A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0051751A2 (de
EP0051751A3 (en
Inventor
Rainer Wilhelm Hannen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MSK Verpackungs Systeme GmbH
Original Assignee
MSK Verpackungs Systeme GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by MSK Verpackungs Systeme GmbH filed Critical MSK Verpackungs Systeme GmbH
Priority to AT81108098T priority Critical patent/ATE5917T1/de
Publication of EP0051751A2 publication Critical patent/EP0051751A2/de
Publication of EP0051751A3 publication Critical patent/EP0051751A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0051751B1 publication Critical patent/EP0051751B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/74—Preventing flame lift-off
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • F23D14/583—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration of elongated shape, e.g. slits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D91/00—Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for
    • F23D91/02—Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for for use in particular heating operations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00003—Fuel or fuel-air mixtures flow distribution devices upstream of the outlet

Definitions

  • the invention relates to a burner with a slot die for generating a hot gas stream, in particular for shrinking plastic film, with a combustion chamber upstream of the slot die, which has a cross section tapering in the direction of the die slot and an opposite section of the die slot, which extends essentially over the length of the die slot Flame holder with a plurality of openings distributed over the exit surface, to which a gas-air mixture is supplied from a pressure distribution chamber.
  • Such burners are needed to shrink plastic films, e.g. B. in the form of hoods that are drawn onto a stack of goods located on a pallet.
  • the shrinking can be done with handheld devices, but also with stationary, automatically working systems.
  • shrinking plastic film it is important that a uniform, flame-free hot gas flow is generated.
  • Burners of the type described above are known (DE-A 28 22 192). With such burners there are always problems with regard to the stability of the flame, which often becomes so large that it emerges from the nozzle. This is especially true when a relatively high heating output is required. This is also associated with disturbing noises.
  • the object of the invention is therefore to improve a burner of the type described in the introduction so that even at high power only a short flame is generated which does not emerge from the slot die. A low level of noise is also sought.
  • three gas streams are produced which are essentially parallel to one another and extend along the slot die, of which the middle gas stream is formed as the main stream, which lies directly opposite the slot die and is directed towards it.
  • the main stream is disturbed by the two side streams, because the side streams are directed against the inclined walls of the burner chamber and are deflected by the latter in the direction of the main stream.
  • Such square rods in turn form turbulence-forming interference cells, the turbulence generated by the square rods having a finer structure than the turbulence generated by deflecting the secondary flows on the oblique burner chamber walls.
  • the distance between the rods should be set up in accordance with a ratio of approximately 1: 1 of the volume flows of the main flow and the sum of the secondary flows, because the mixture forced by turbulence then proceeds well.
  • This effect can be further improved in that the height of the rods corresponds at least approximately to the width of the side streams at their point of exit.
  • the exit surface of the mixture in the combustion chamber should be substantially flat. Accordingly, the exit surface can be formed by a screen, a perforated plate or preferably by parallel bars spaced apart from one another.
  • the lattice bars can be round bars which, according to a preferred embodiment of the invention, are oriented transversely to the longitudinal direction of the slot die.
  • the burner 1 shown in the drawing with a slot nozzle 2 is used to generate a hot gas stream from combustion gases. It is used for shrinking plastic film, e.g. B. of shrink hoods that are drawn on a pallet stack.
  • the basic structure of the burner 1 has a combustion chamber 3 connected upstream of the slot die 2, which has a cross section which tapers in the direction of the slot die 2, which is formed by inclined walls 4, 5 which, on the one hand, differentiate the slot die 2 between them and which on the other hand, are connected to a flame holder 6 opposite the slot die 2, which is arranged at the end of a pressure distribution chamber 7.
  • the pressure distribution chamber 7 points in the projection shown in Figure 1 on a fan-shaped plan. It is connected to a mixture feed pipe 8 on the side opposite the flame holder 6.
  • Distribution plates 9 are arranged in the pressure distribution chamber 7.
  • the flame holder 6 extends in the illustrated embodiment over the entire length of the slot die 2.
  • the flame holder 6 is formed by a plurality of parallel and spaced grating bars 10, which are aligned transversely to the longitudinal direction of the slot die 2.
  • the bars 10 are made of spring steel with a diameter of approximately 3 mm and the mutual spacing of the bars 10 is approximately 0.5 mm.
  • the square bars 11, 12 Immediately above the bars 10 are two square bars 11, 12, which are aligned in the longitudinal direction of the slot die 2.
  • the square bars 11, 12 define an average main flow 13 and on both sides thereof a secondary flow 14 or 15 of the mixture.
  • the mutual distance between the square bars 11, 12 and their distance from the adjacent walls 4 and 5 is set up so that the volume flows of the main flow 13 and the sum of the secondary flows 14, 15 are essentially the same.
  • the volume flows of the two secondary flows 14, 15 are essentially the same.
  • the two secondary flows 14, 15 are directed towards the inclined walls 4 and 5 of the combustion chamber 3. Accordingly, the secondary flows 14, 15 are deflected by these walls 4 and 5 during operation, specifically in the direction of the main flow 13. The deflection creates turbulence which disrupts the main flow. Further turbulence with a smaller structure occurs on the square bars 11, 12, behind which sides 16, 17 directed towards the slot die 2, dead water areas form. As a result, coarse and fine turbulences are generated, which produce an intensive mixing of the mixture carried in the main stream 13 or in the secondary streams 14, 15 and thus a short flame which always remains in the combustion chamber 3.
  • the burner shown can be used both as a handheld device and in series with similar burners on an automatically operating system.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brenner mit Breitschlitzdüse zur Erzeugung eines Heißgasstromes, insbesondere zum Schrumpfen von Kunststoffolie, mit einer der Breitschlitzdüse vorgeschalteten Brennkammer, die einen sich in Richtung auf die Breitschlitzdüse verjüngenden Querschnitt und einen der Breitschlitzdüse gegenüberliegenden, sich im wesentlichen über die Länge der Breitschlitzdüse erstreckenden Flammenhalter mit einer Vielzahl von über die Austrittsfläche verteilten Öffnungen aufweist, dem ein Gas-Luft-Gemisch aus einer Druckverteilungskammer zugeführt wird.
  • Derartige Brenner benötigt man zum Einschrumpfen von Kunststoffolien, z. B. in Form von Hauben, die auf einen auf einer Palette befindlichen Gutstapel gezogen sind. Das Einschrumpfen kann mit Handgeräten, aber auch mit stationär installierten, automatisch arbeitenden Anlagen vorgenommen werden. Wichtig beim Schrumpfen von Kunststoffolie ist, daß ein gleichmäßiger flammenfreier Heißgasstrom erzeugt wird.
  • Brenner der eingangs beschriebenen Art sind bekannt (DE-A 28 22 192). Bei derartigen Brennern ergeben sich immer wieder Probleme im Hinblick auf die Stabilität der Flamme, die häufig so groß wird, daß sie aus der Düse austritt. Das gilt insbesondere dann, wenn eine verhältnismäßig hohe Heizleistung verlangt wird. Verbunden damit sind auch störende Geräusche.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Brenner der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß auch bei hoher Leistung nur eine kurze Flamme erzeugt wird, die nicht aus der Breitschlitzdüse austritt. Angestrebt wird außerdem eine geringe Geräuschbildung.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Brennkammer unmittelbar auf dem Flammenhalter zwei sich parallel zur Breitschlitzdüse erstreckende Stäbe zur Bildung eines auf die Breitschlitzdüse gerichteten Hauptstroms und zweier jeweils auf die schrägen Brennkammerwandungen gerichteter Nebenströme angeordnet sind.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Brenner werden drei im wesentlichen parallel zueinander und sich längs der Breitschlitzdüse erstreckende Gasströme erzeugt, von denen der mittlere als Hauptstrom ausgebildet ist, der der Breitschlitzdüse direkt gegenüberliegt und auf diese gerichtet ist. Der Hauptstrom wird aber durch die beiden Nebenströme gestört, weil die Nebenströme gegen die schrägen Brennerkammerwandungen gerichtet sind und von diesem in Richtung auf den Hauptstrom abgelenkt werden. Dabei entstehen Turbulenzen, die zu einer intensiven Verwirbelung der Verbrennungsgase und damit Vorheizung des Hauptgasstromes führen, mit dem Ergebnis, daß die Verbrennung auf einem kurzen Wege zwischen der Austrittsfläche und der Breitschlitzdüse, auf jeden Fall aber innerhalb der Brennkammer stattfindet.
  • Besonders günstige Ergebnisse werden dann erzielt, wenn die Stäbe aus Vierkantmaterial bestehen. Derartige Vierkantstäbe bilden ihrerseits turbulenzbildende Störzellen, wobei die von den Vierkantstäben erzeugten Turbulenzen eine feinere Struktur aufweisen als die durch Ablenkung der Nebenströme an den schrägen Brennerkammerwandungen erzeugten Turbulenzen.
  • Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung soll der Abstand der Stäbe entsprechend einem Verhältnis von ca. 1 : 1 der Volumenströme von Hauptstrom und Summe der Nebenströme eingerichtet sein, weil dann die durch Turbulenzen erzwungene Mischung gut abläuft. Dieser Effekt kann noch dadurch verbessert werden, daß die Höhe der Stäbe wenigstens annähernd der Breite der Nebenströme an ihrer Austrittsstelle entspricht.
  • Die Austrittsfläche des Gemisches in der Verbrennungskammer sollte im wesentlichen eben sein. Dementsprechend kann die Austrittsfläche von einem Sieb, einem Lochblech oder vorzugsweise von parallel zueinander mit gegenseitigem Abstand angeordneten Gitterstäben gebildet sein. Die Gitterstäbe können Rundstäbe sein, die nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung quer zur Längsrichtung der Breitschlitzdüse ausgerichtet sind.
  • Werden Gitterstäbe und Vierkantstäbe aus Vollmaterial hergestellt, dann besitzt der aus diesen aufgebaute Flammenhalter auch eine hinreichende Temperaturbeständigkeit.
  • Im Folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert ; es zeigen :
    • Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Brenner mit Breitschlitzdüse, entsprechend einem Schnitt in Richtung I-I durch den Gegenstand nach Fig. 2,
    • Figur 2 einen Schnitt in Richtung 11-11 durch den Gegenstand nach Fig. 1,
    • Figur 3 einen Schnitt in Richtung 111-111 durch den Gegenstand nach Fig. 1.
  • Der in der Zeichnung dargestellte Brenner 1 mit Breitschlitzdüse 2 dient zur Erzeugung eines Heißgasstromes aus Verbrennungsgasen. Er wird eingesetzt beim Schrumpfen von Kunststoffolie, z. B. von Schrumpfhauben, die auf einem Palettenstapel gezogen sind.
  • Der Brenner 1 weist in seinem grundsätzlichen Aufbau eine der Breitschlitzdüse 2 vorgeschaltete Brennkammer 3 auf, die einen sich in Richtung auf die Breitschlitzdüse 2 verjüngenden Querschnitt hat, der von schräggestellten Wandungen 4, 5 gebildet ist, die einerseits zwischen sich die Breitschlitzdüse 2 difinieren und die andererseits an einen der Breitschlitzdüse 2 gegenüberliegenden Flammenhalter 6 angeschlossen sind, der am Ende einer Druckverteilungskammer 7 angeordnet ist. Die Druckverteilungskammer 7 weist in der in Figur 1 dargestellten Projektion einen fächerförmigen Grundriß auf. Sie ist an der dem Flammenhalter 6 gegenüberliegenden Seite an ein Gemischzuführungsrohr 8 angeschlossen. In der Druckverteilungskammer 7 sind Verteilerbleche 9 angeordnet.
  • Der Flammenhalter 6 erstreckt sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel über die gesamte Länge der Breitschlitzdüse 2. Der Flammenhalter 6 wird gebildet von einer Vielzahl parallel zueinander und mit Abstand angeordneter Gitterstäbe 10, die quer zur Längsrichtung der Breitschlitzdüse 2 ausgerichtet sind. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel bestehen die Gitterstäbe 10 aus Federstahl mit einem Durchmesser von ca. 3 mm und der gegenseitige Abstand der Gitterstäbe 10 beträgt ca. 0,5 mm.
  • Unmittelbar oberhalb der Gitterstäbe 10 sind zwei Vierkantstäbe 11, 12 angeordnet, die in Längsrichtung der Breitschlitzdüse 2 ausgerichtet sind. Die Vierkantstäbe 11, 12 definieren einen mittleren Hauptstrom 13 und beidseits davon jeweils einen Nebenstrom 14 bzw. 15 des Gemisches. Der gegenseitige Abstand der Vierkantstäbe 11, 12 und ihr Abstand von den benachbarten Wandungen 4 bzw. 5 ist so eingerichtet, daß die Volumenströme von Hauptstrom 13 und Summe der Nebenströme 14, 15 im wesentlichen gleich sind. Außerdem sind auch die Volumenströme der beiden Nebenströme 14, 15 im wesentlichen gleich.
  • Wie man insbesondere der Figur 3 entnimmt, sind die beiden Nebenströme 14, 15 auf die schrägen Wandungen 4 bzw. 5 der Brennkammer 3 gerichtet. Dementsprechend werden die Nebenströme 14, 15 von diesen Wandungen 4 bzw. 5 während des Betriebes abgelenkt und zwar in Richtung auf den Hauptstrom 13. Durch die Ablenkung entstehen Turbulenzen, die den Hauptstrom stören. Weitere Turbulenzen mit kleinerer Struktur entstehen an den Vierkantstäben 11, 12, hinter deren zur Breitschlitzdüse 2 gerichteten Seiten 16, 17 sich Totwassergebiete ausbilden. Im Ergebnis werden grobe und feine Turbulenzen erzeugt, die eine intensive Durchmischung des im Hauptstrom 13 bzw. in den Nebenströmen 14, 15 geführten Gemisches und damit eine kurze, stets in der Brennkammer 3 verbleibende Flamme erzeugen.
  • Der dargestellte Brenner kann sowohl als Handgerät als auch in Reihe mit gleichartigen Brennern an eine automatisch arbeitenden Anlage eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Brenner mit Breitschlitzdüse (2) zur Erzeugung eines Heißgasstromes, insbesondere zum Schrumpfen von Kunststoffolie, mit einer der Breitschlitzdüse (2) vorgeschalteten Brennkammer (3), die einen sich in Richtung auf die Breitschlitzdüse (2) verjüngenden Querschnitt und einen der Breitschlitzdüse (2) gegenüberliegenden, sich im wesentlichen über die Länge der Breitschlitzdüse (2) erstreckenden Flammenhalter (6) mit einer Vielzahl von über die Austrittsfläche verteilten Öffnungen aufweist, dem ein Gas-Luft-Gemisch aus einer Druckverteilungskammer (7) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (3) unmittelbar auf dem Flammenhalter (6) zwei sich parallel zur Breitschlitzdüse (2) erstreckende Stäbe (11, 12) zur Bildung eines auf die Breitschlitzdüse (2) gerichteten Hauptstroms (13) und zweier jeweils auf die schrägen Brennkammerwandungen (4, 5) gerichteter Nebenströme (14, 15) angeordnet sind.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (11, 12) aus Vierkantmaterial bestehen.
3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Stäbe (11, 12) entsprechend einem Verhältnis von ca. 1 : 1 der Volumenströme von Hauptstrom (13) und Summe der Nebenströme (14,15) eingerichtet ist.
4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche des Gemisches in der Brennkammer (3) im wesentlichen eben ist.
5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche von einem Sieb gebildet ist.
6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche von einem Lochblech gebildet ist.
7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche von parallel zueinander mit gegenseitigem Abstand angeordneten Gitterstäben (10) gebildet ist.
8. Brenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (10) Rundstäbe sind.
9. Brenner nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterstäbe (10) quer zur Längsrichtung der Breitschlitzdüse (2) ausgerichtet sind.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (11, 12) und die Gitterstäbe (10) aus Vollmaterial bestehen.
11. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Stäbe wenigstens annähernd der Breite der Nebenströme an ihrer Austrittsstelle entspricht.
EP81108098A 1980-11-12 1981-10-09 Brenner mit Breitschlitzdüse zur Erzeugung eines Heissgasstromes Expired EP0051751B1 (de)

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