DE1429143C - Geschlossener Gasbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen geschlossenen Gasbrenner mit einem am Austrittsende offenen Zufüh-.rungsrohr für das Gas-Luft-Gemisch und einem das Zufiihrungsrohr mit Abstand umgebenden geschlossenen Mantelrohr, an dessen dem Austrittsende des Zuführungsrohres abgewandten Ende das Abführungsrohr für die verbrannten Gase angeschlossen ist. Solche Gasbrenner sind im Industrieofenbau zur indirekten Beheizung von Stählen als Mantelstrahl-

ao rohre bekannt (Gaswärme, Bd. 10, 1961), die aus einem einseitig geschlossenen Mantelrohr bestehen, in dessen Innenraum ein über das offene Ende des Mantelrohrs vorstehendes zweites Rohr mit offenem ' Ende und kleinerem Durchmesser konzentrisch angeordnet ist. Dem Innenrohr wird das Gas-Luft-Gemisch am vorstehenden· Ende von einem gleichzeitig als Rekuperator ausgebildeten, mit kurzer Flamme brennenden Gasbrenner zugeführt, dessen heiße Rauchgase das Innenrohr beim Durchströmen erhitzen und am Austrittsende um 180° umgelenkt werden, um das als Strahlheizrohr dienende Außenrohr weitgehend gleichmäßig zu erhitzen und ihre Restwärme an den Rekuperator zur Vorwärmung der Verbrennungsluft abzugeben. Die abgekühlten Rauchgase werden an der der Umkehrstelle abgewandten Seite abgeführt. Gas- und Lufteintritt und Rauchgasaustritt befinden sich somit außerhalb der Ofenwand, so daß bei diesem bekannten Gasbrenner keine Gefahr besteht, daß nach unbeabsichtigtem Erlöschen der Flamme unverbranntes Gas oder auch Abgase in den Raum eintreten können. .

Die bekannten Gasbrenner für Haushaltszwecke sind jedoch nicht als geschlossene Gasbrenner ausgebildet, und es ist Aufgabe der Erfindung, in An- y lehnung an den geschlossenen Gasbrenner mit Mantelstrahlrohr einen unfallsicheren Gasbrenner für Haushaltszwecke und zum Betrieb mit Schwachgas zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Zuführungsrohr bis nahe an das geschlossene Ende des Mantelrohres reicht und der von dem Zuführungsrohr und dem Mantelrohr gebildete Ringkanal zumindest im Bereich der Umkehrstelle der Gase mit enggestellten Vorsprüngen, z. B. Drahtspiralen, Stiften, Katalysatoren oder mit einer als Katalysator dienenden porösen Masse od. dgl., ausgefüllt ist.

Bei dem nach der Erfindung ausgebildeten geschlossenen Gasbrenner dient lediglich das geschlossene Ende des Mantelrohres als Wärmeabgabestelle. Durch die Heranführung des Zuführungsrohres bis in die Nähe des geschlossenen Endes des Mantelrohres wird ein eng begrenzter Brennraum geschaffen, in dem ein schneller Ausbrand des Gases durch die Anordnung der enggestellten Vorsprünge in dem von dem Zuführungsrohr und dem Mantelrohr gebildeten Ringkanal erzielt wird. Letzterer dient zur Rückführung der ausgebrannten Gase, die auf der ganzen

Länge des Innenrohres ihren Wärmeinhalt an das Gas-Luft-Gemisch abgeben, so daß auch Schwachgas' auf Zündtemperatur erhitzt werden kann. Die enggestellten Vorsprünge können gleichzeitig als Zündvorrichtung ausgebildet sein.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Mantelrohr bis auf die Wärmeentnahmestelle wärmeisoliert ist. Die Erfindung sieht fernerhin vor, daß in dem Zuführungsrohr bis kurz vor den Brennraum reichende Kühlelemente, z. B. dünne Rohre, spiralig gewickelte oder gedrallte Bänder oder dergleichen Profile aus Werkstoffen hoher Wärmeleitfähigkeit und -kapazität z. B. Kupfer angeordnet sind. Auf diese Weise wird ein Rückschlagen der Flamme in das Zuführungsrohr für das Gas-Luft-Gemisch verhindert.

Geschlossene Gasbrenner nach der Erfindung können auch zu mehreren in einem Gerät vereinigt werden. Eine diesbezügliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß ein oben offenes Gehäuse mehrere Gasbrenner in einer Isoliermasse eingebettet aufnimmt und je eine für alle Brenner gemeinsame Kammer für die Zuführung des Gas-Luft-Gemisches und für die Abführung der Abgase aufweist.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung nimmt ein oben von einer Heizfläche abgeschlossenes wärmeisoliertes Gehäuse eine Mehrzahl von abwechselnd nebeneinander angeordneten, bis nahe an die Heizfläche heranreichenden Rohren auf, die abwechselnd an eine Kammer für die Zuführung von Verbrennungsluft und eine Kammer für die Zuführung des Gases angeschlossen sind und daß oberhalb der Kammern der Abgasstutzen vorgesehen ist.

Um zu verhindern, daß bei einem Gasrohrbruch das Gas ins Freie tritt und dort ein entzündliches, explosives oder giftiges Gasgemisch bildet, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß der luftdicht ausgebildete Abgaskanal an eine Absaugevorrichtung angeschlossen ist.

Ein Gasbrenner nach der Erfindung kann auch als Lichtquelle dienen, wenn nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung das Ende des Mantelrohres von einer beim Erhitzen weiß glühenden Kappe, z. B. aus Ceroxyd, verschlossen ist.

Soll der Gasbrenner nach der Erfindung mit Schwachgas betrieben werden, sieht die Erfindung vor, daß in die zu mehreren Verbraucherstellen führende Gaszuführungsleitung ein Druckgaserzeuger, z. B. Kompressor, zur Herstellung eines zündfähigen Gas-Luft-Gemisches eingeschaltet ist. Auch dadurch wird die Explosionsgefahr bei Rohrbruch vermieden, da das austretende Gas-Luft-Gemisch expandiert und nach Vermischung mit der Außenluft nicht mehr zündfähig ist.

Da die Abgase von Verbrennungskraftmaschinen Schwachgase darstellen, kann der Gasbrenner nach der Erfindung in die Auspuffleitung eines Verbrennungskjaftmotors zum Nachverbrennen der Auspuffgase eingesetzt werden.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigt

F i g. I einen Gasbrenner im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II—IΓ der Fig. I,

Fig. 3 einen Gasbrenner mit mehreren Brennstellen im Längsschnitt,

Fig. 4 eine Draufsicht zu Fig. 3 und einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3,

F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Gasbrenners mit mehreren Brennstellen im Schnitt nach Linie V-V der F i g. 6,

F i g. 6 eine Draufsicht und einen Teilschnitt zu Fig. 5,
F i g. 7 einen Leuchtstab im Längsschnitt,

Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7,

F i g. 9 eine andere Ausführungsform eines Gasbrenners im Längsschnitt.

ίο Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird das Gas mittels des durch ein Ventil absperrbaren Rohres I in das Zuführungsrohr 2 aus keramischem Werkstoff eingeführt und in bekannter Weise, z. B. mittels der injektorartig wirkenden, einstellbaren Düse 3 mit Luft gemischt. Die Düse 3 wird zweckmäßig im Freien oder außerhalb des Raumes an einer Stelle angeordnet, wo eventuell austretendes Gas bzw. Gasgemisch keinen Schaden anrichten kann. Die Begrenzungswand des Raumes ist in strichpunktierten

ao Linien angedeutet. Das offene Ende des Zuführungsrohes 2 ist allseitig mit Abstand von einem den Abgaskanal bildenden Mantelrohr 4 aus keramischem Werkstoff oder warmfestem Stahl umgeben, dessen geschlossenes Ende, auch Abschlußplatte 4 α bezeichnet, aus durchsichtigem Quarz bestehen kann und im unteren Teil einen Rohrstutzen 5 aufweist, an dem die ins Freie führende Abgasleitung 6 angeschlossen ist. In dem von dem Mantelrohr 4 und dem Zuführungsrohr 2 gebildeten Ringkanal 7 sind zumindest in der Nähe der Austrittsöffnung des Zuführungsrohrs 2 Drahtspiralen 8 mit Katalysatoren od. dgl. oder Stifte angeordnet. Im Innern des Zuführungsrohres befinden sich dünne Kupferrohre, spiralig gewickelte oder gedrallte Bänder 9 oder ähnliche Teile mit großer Oberfläche aus Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit und -kapazität. Das Mantelrohr 4 ist bis auf das obere Ende mit einer Isoliermasse 10 umgeben. Tn der Nähe der offenen Austrittsstelle für das Gas-Luft-Gemisch ist eine Zündvorrichtung 25 vorgesehen, die beispielsweise elektrische Funken erzeugt. Ferner können die Drahtspiralen 8 als Zündvorrichtung dienen, indem sie insbesondere bei Verwendung von bestimmten armen Gasgemischen den Brenner auf Betriebstemperatur bringen. Letztere kann auch erreicht werden, wenn zunächst mit reichem Gasgemisch, z. B. Benzin, gefahren wird, das mittels einer Zündkerze gezündet wird.

Das aus dem Zuführungsrohr 2 austretende Gas-Luft-Gemisch verbrennt nach einer ersten Zündung je nach dem verwendeten Gas und Druck mit einer Temperatur von 600 bis 800° C und erhitzt die Abschlußplatte 4 α, auf die, wie bei einer elektrischen Herdplatte, der zu erwärmende Gegenstand aufgesetzt werden kann. Die Feuergase treten nach einer 180°-Wendung in den Ringkanal 7 ein, werden hierbei zur Beschleunigung des Ausbrandes beim Durchtritt durch die Drahtspiralen 8 und Katalysatoren verwirbelt und geben dann ihre Wärme durch die Wand des Zuführungsrohres 2 an das Gemisch ab, um schließlich von der Abgasleitung 6 ins Freie geleitet zu werden. Ein weites Zurückschlagen der Flamme wird durch die kühlenden wärmeleitenden Kupferrohre 9 verhindert, die ihrerseits von dem einströmenden Gasgemisch ausreichend gekühlt weiden.

Wie Fig. 3 und 4 zeigen, können mehrere solcher Gasbrenner zu einer Wärmestelle, z. B. Kochplatte, vereinigt werden. Zu diesem Zweck ist ein zweckmäßig zylindrisches, oben offenes Gehäuse II. dessen

oberer Rand zum Aufsetzen des zu erwärmenden Gefäßes dient, im unteren Teil mit zwei Kammern 12 und 13 versehen, von denen die eine 12 zum Zuführen des brennbaren Gas-Luft-Gemisches, die andere 13 zum Abführen der Abgase dient. In den Zwischenboden 14 sind die oben offenen Zuführungsrohre 2 gleichmäßig über den Querschnitt des Gehäuses 11 verteilt eingesetzt und jeweils von einem oben geschlossenen, in den Boden 15 der Abgaskammer 13 eingesetzten Abgasrohr 4 umgeben. Die Zwischenräume zwischen den Abgasrohren 4 sind mit Isoliermasse 10 so weit ausgefüllt, daß nur noch die oberen Enden frei sind. In den Ringräumen 7 können ebenfalls Vorsprünge, wie Drahtspiralen, Katalysatoren od. dgl., und in den Zuführungsrohren 2 Kühlelemente gemäß Fig. 1 angeordnet werden. In Abänderung der Darstellung kann der obere Rand des Gehäuses 11 mit der Isoliermasse 10 abschließen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 sind in dem Gehäuse 16 zwei Kammern 17 und 18 für die getrennte Zuführung von Luft bzw. Gas vorgesehen, in deren Böden 19 bzw. 20 abwechselnd nebeneinander angeordnete Rohre 21 bzw. 22 eingesetzt sind, die in gleicher Höhe mit Abstand von der Decke 16« des Gehäuses 16 enden und deren Zwischenräume, wie in Fig. 1, mit Drahtspiralen usw. erfüllt sind. Der Innenraum 23 des Gehäuses 16 bildet im oberen Teil den Verbrennungsraum für das sich dort bildende Gas-Luft-Gemisch und im unteren Teil den Abgaskanal. Das Gehäuse 16 ist außen mit einer Isoliermasse IO umgeben. Luft und Gas werden ebenfalls von dem Abgas vorgewärmt.

Fig. 7 und 8 zeigen einen Gasbrenner, der als Lichtquelle dient. In einem massiven, aus feuerfestem Werkstoff bestehenden Stab 26 sind Abgaskanäle 2 und die voneinander getrennten Rohre 21 bzw. 22 für Luft und Gas eingelassen, die "in einen von einer fingerhutartig geformten gasdichten Kappe 24 umschlossenen Raum ausmünden, der von den brennenden Gasen erfüllt ist, die die z. B. aus Ceroxyd bestehende Kappe, auch Leuchtkörper 24 bezeichnet, bis zur Weißglut erhitzt. Der übrige Teil des Stabes ist wärmeisoliert. ,

F i g. 9 zeigt eine besondere birnenartige Form des Mantelrohres 4 im Bereich der Brennstelle, die dem der abnehmenden Temperatur der Gase entsprechenden Raumvolumen angepaßt ist und im einzelnen wie der Gasbrenner nach F i g. 1 ausgebildet ist.

Da der Brenner nach der Erfindung auch mit schwachen Gasen betrieben werden kann, ist er geeignet, die Abgase von Verbrennungskraftmaschinen zu entgiften, indem ein Brenner nach Fig. 1 in die Auspuffleitung derart eingesetzt wird, daß die Auspuffgase mit Luft gemischt und vor ihrem Austritt ins Freie verbrannt werden. Eine an dem Zündaggregat des Motors angeschlossene Zündkerze sorgt für die Zündung. Der Brennerkopf kann von dem zum Kühlen des Motors dienenden Kühlmedium umspült sein.

Der Brenner nach der Erfindung mit jedem Energie tragenden Gasgemisch betrieben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   I. Geschlossener Gasbrenner mit einem am Austrittsende offenen Zuführungsrohr für das Gas-Luft-Gemisch und einem das Zuführungsrohr mit Abstand umgebenden geschlossenen Mantelrohr, an dessen dem Austrittsende des Zuführungsrohres abgewandten Ende das Abführungsrohr für die verbrannten Gase angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsrohr (2) bis nahe an das geschlossene Ende (4«) des Mantelrohres (4) reicht und der von dem Zuführungsrohr (2) und dem Mantelrohr (4) gebildete Ringkanal (7) zumindest im Bereich der Umkehrstelle der Gase mit enggestellten Vorsprüngen (8), z. B. Drahtspiralen, Stiften, Katalysatoren oder mit einer als Katalysator dienenden porösen Masse od. dgl., ausgefüllt ist.
2. 2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (8) als Zündvorrichtung ausgebildet sind.
3. 3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (4) bis auf die Wärmeentnahmestelle wärmeisoliert ist.
4. 4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zuführungsrohr (2) bis kurz vor dem Brennraum reichende Kühlelemente (9) angeordnet sind.
5. 5. Gasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlelemente (9) dünne Rohre, spiralig gewickelte oder gedrallte Bänder oder dergleichen Profile aus Werkstoffen hoher Wärmeleitfähigkeit und -kapazität, z. B. Kupfer, dienen.
6. 6. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oben offenes Gehäuse (11) mehrere Gasbrenner in einer Isoliermasse (10) eingebettet aufnimmt und je eine für alle Brenner gemeinsame Kammer (12) bzw. (13) für die Zuführung des Gas-Luft-Gemisches und für die Abführung der Abgase aufweist.
7. 7. Gasbrenner nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oben von einer Heizfläche (16a) abgeschlossenes wärmeisoliertes Gehäuse (16) eine Mehrzahl von abwechselnd nebeneinander angeordneten, bis nahe an die Heizfläche (16 a) heranreichenden Rohren (21 bzw. 22) aufnimmt, die abwechselnd an eine Kammer (17) für die Zuführung von Verbrennungsluft und eine Kammer (18) für die Zuführung des Gases angeschlossen sind, und daß oberhalb der Kammern (17, 18) der Abgasstutzen (6) vorgesehen ist.
8. H. Gasbrenner nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der luftdicht ausgebildete Abgaskanal (6) an eine Absaugevorrichtung angeschlossen ist.
9. 9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Mantelrohres (4) von einer beim Erhitzen weißglühenden Kappe (24), z. B. aus Ceroxyd, verschlossen ist.

   K). Anordnung eines Gasbrenners nach einem der Ansprüche I bis 9 für den Betrieb mit Schwachgas, dadurch gekennzeichnet, daß in die /u mehreren Verbraucherstellcn führende Gas/ulührungsleitung ein Druckgaserzeuger, z. B. Kompressor, zur Herstellung eines zündfähigen Gas-Luft-Gemisches eingeschaltet ist.

   II. Anordnung eines Gasbrenners nach einem der Ansprüche I bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner in die Auspuffleitung eines Verbrennungskraftmotors zum Nachverbrennen der Auspuffgase eingesetzt ist.