Tragbarer Brenner für Brenngas mit zwei Mischrohren

Abstract

 Ein tragbarer Brenner (1) besitzt ein erstes (6) und ein zweites Mischrohr (18) für die Zufuhr von Primär- und Sekundärluft. Zum ersten Mischrohr gehören eine Injektordüse (2) für Brenngas und ein Drallerzeuger (10). Dieses erste Mischrohr (6) mündet konzentrisch in das im Durchmesser größere zweite Mischrohr (18), das ein Eintrittsende (19) für die Brennerflamme und Ansaugstellen (20) für die Sekundärluft besitzt. Zur Erzielung einer guten Durchmischung von heißen und kalten Gasen und einer niedrigen Mischtemperatur ist zwischen dem Austrittsende (13) des ersten Mischrohres (6) und dem Eintrittsende (19) des zweiten Mischrohres (18) ein den radialen Abstand zwischen beiden Rohrenden ausfüllender Füllkörper (16) mit einer radialen Stirnfläche (21) angeordnet, aus der das Austrittsende (13) des ersten Mischrohres (6) um ein vorgegebenes Maß "s" herausragt. Die Ansaugstellen (20) für die Sekundärluft sind ausschließlich im Bereich des Austrittsendes (13) des ersten Mischrohres (6) angeordnet und radial auf die Düsenachse (A-A) ausgerichtet. Dadurch trifft die Sekundärluft senkrecht auf die Anfangsstrecke der Brennerflamme auf. Ferner besitzt das zweite Mischrohr (18) zwischen den zweiten Ansaugstellen (20) und seinem Austrittsende (23) einen geschlossenen Mantelteil (18a), dessen Länge mindestens das Dreifache der axialen Ausdehnung der zweiten Ansaugstellen (20) besitzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen tragbaren Brenner mit einer ersten Injektordüse für Brenngas, die im Bereich einer ersten Ansaugstelle für Primärluft am Eintrittsende eines ersten Mischrohres angeordnet ist, mit einem Drallerzeuger, der mit Abstand vor dem eine Zweite Düse mit einer Düsenachse bildenden Austrittsende des ersten Mischrohres in diesem angeordnet ist, und mit einem zweiten Mischrohr, dessen Innenquerschnitt (F2) größer ist als der Innenquerschnitt (F1) des ersten Mischrohres und das konzentrisch zum Austrittsende des unmittelbar eine Brennerflamme erzeugenden ersten Mischrohres angeordnet ist, ein Eintrittsende für die Brennerflamme und zweite Ansaugstellen für Sekundärluft im Bereich des Austrittsendes des ersten Mischrohres besitzt und sich in Strömungsrichtung bis zu seinem Austrittsende erstreckt.

[0002] Das Brenngas wird üblicherweise durch Verdampfen von Flüssiggas wie Propan, Butan oder Gemischen daraus und deren druckgeregelte Abgabe gewonnen.

[0003] Es ist bekannt, daß ein Gasstrahl beim Eintritt in ein zunächst ruhendes gasförmiges Medium dieses in Bewegung setzt, gewissermaßen mitreißt und in die gleiche Richtung fördert. Dieser, auch als Injektorvorgang bezeichnete Vorgang beruht auf Reibung, Turbulenzen und Diffusionsvorgängen. Er spielt sich auch in freier Atmosphäre ab. Man kann den Wirkungsgrad aber dadurch steigern, daß man diese Vorgänge geführt in einem rohrförmigen Gehäuse ablaufen läßt, das sich aus Düsen, Leitungsabschnitten, Ein- und Austrittsöffnungen zusammensetzt. Bekannte Anwendungsbeispiele sind der Strahlsauger bzw. die Strahlpumpe, einschließlich der Diffusionspumpe, und der Gasbrenner, einschließlich des aus dem Schulunterricht geläufigen Bunsen-Brenners.

[0004] Der Anfangsimpuls des in der Regel durch eine Düse erzeugten Gasstrahls (Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit) verteilt sich auf das mitgerissene Gas. Bei mangelnder Führung wird der Gasstrahl im Querschnitt rasch zunehmend größer und langsamer, bis sich die Energie durch Reibung verbraucht und/oder - nach Abzug der Verluste - wieder in Druck umgesetzt hat.

[0005] Dennoch hat aber ein Gasstrahl in zunächst ruhender Luft eine ganz erhebliche Reichweite, was sich aus Beispielen des täglichen Lebens ablesen läß: Man kann eine Kerze durch Atemluft noch aus zwei Metern Entfernung - wenn auch nicht ausblasen - wohl aber zum Flackern bringen. Beim Start eines Düsenflugzeugs reicht der Düsenstrahl kilometerweit in die Landschaft, so daß nachfolgende Starts bis zur Beruhigung der Atmosphäre aufgeschoben werden müssen.

[0006] Medien unterschiedlicher Dichten und/oder Temperaturen sind besonders schlecht mischbar. Es stellt sich über lange Strecken eine "Temperaturschichtung" ein.

[0007] Durch die DE-OS 22 54 891 sind Gasbrenner der eingangs beschriebenen Art bekannt, die zum Schrumpfen oder Schweißen von Kunststoffolien vorgesehen sind und die infolgedessen Heißgas mit niedrigen Austrittstemperaturen erzeugen müssen. Bei den offenbarten Ausführungsbeispielen ist das zweite Mischrohr entweder (A) auf der gesamten Länge ohne Durchbrechungen ausgeführt, oder (B) die Durchbrechungen erstrecken sich bis zum Austrittsende oder jedenfalls bis in die unmittelbare Nähe des Austrittsendes des zweiten Mischrohres. Die Sekundärluft strömt infolgedessen im wesentlichen in axialer Richtung ein, was nachfolgend noch näher erläutert werden soll.

[0008] Im Fall (A) ist das zweite Mischrohr am Eintrittsende aufgeweitet und bildet mit den benachbarten Wänden der Brennkammer einen Einlaufkonus bzw. eine Art räumlicher Krümmer, der die angesaugte Kaltluft in der Nähe der Wandung des Mischrohres in eine rein axiale Richtung umlenkt, bevor die Kaltluft die Brennerflamme erreicht. Ein Temperaturausgleich kann dabei nur durch die Divergenz des Flammenstrahls und Randturbulenzen erfolgen. Da die Austrittsöffnung der Brennkammer jedoch oval bzw. schlitzförmig ist, kann dies nur in einer Ebene geschehen. Eine Temperaturschichtung bleibt so zumindest über eine beträchtliche Länge des zweiten Mischrohres erhalten, so daß an der Austrittsöffnung des zweiten Mischrohres ein Temperaturprofil mit einem Maximum in der Mitte erzeugt wird: Der heiße Kern des Gasstrahls reicht entsprechend weit.

[0009] Auch im Fall (B) ist das zweite Mischrohr am Eintrittsende vollständig offen. Durch die gleichmäßige Verteilung der Perforationen über den ganzen oder allergrößten Teil der Länge des Mischrohres hat dieses praktisch keine Wirkung mehr: Der Heißgasstrahl wirkt wie ein freier Strahl, worauf auch ausdrücklich hingewiesen wird. Im Ergebnis erfolgt die Ansaugung im wesentlichen in axialer Richtung: Kaltluft und Heißgasströmung fließen im wesentlichen parallel zueinander, und es entsteht ein weitreichender Gasstrahl mit heißem Kern, also mit einer Temperaturschichtung, die nur allmählich, d.h. mit zunehmendem Abstand von der Brennkammer, durch Strahldivergenz und Mischung verringert wird.

[0010] Allen Brennern ist gemeinsam, daß sich durch begrenzte Dimensionen, unvermeidbare Einbauten wie Flammenhalter, unterteilte Ansaugkanäle etc. in der Strömung und in der Flamme unterschiedliche Mischungsverhältnisse von Brenngas und Luft und dadurch zusätzlich lokal begrenzte Zonen unterschiedlicher Temperaturen ausbilden, die in der Flamme auch deutlich als helle und dunkle Streifen bzw. "Schlieren" erkennbar sind.

[0011] Soweit bei den bekannten Lösungen Drallerzeuger für die Erzeugung einer Drallstömung verwendet werden, verstärkt sich dadurch die Temperaturschichtung, die auch durch das ovale bzw. schlitzförmige Ende der Brennkammer nicht wieder aufgehoben werden kann. Hierauf wird nachfolgend noch näher eingegangen:

[0012] Durch die US-PS 4 013 395 ist es bekannt, vom einzigen Mischrohr durch einen als Flammenhalter dienenden Drallerzeuger in Form radialer Leitschaufeln eine Brennkammer abzugrenzen. Durch den Drallerzeuger wird das zunächst noch kalte Gemisch aus Brenngas und Umgebungsluft in eine rasche Umdrehung versetzt, die sich in der Brennkammer um deren Achse fortsetzt. Durch die dadurch bedingten Zentrifugalkräfte werden die relativ kälteren Gasströme (mit hoher Dichte) an die Wand der Brennkammer geschleudert und kühlen diese, während sich die relativ heißeren Gasströme (mit geringerer Dichte) in einer Kernzone sammeln. Diese Kernzone ist die eigentliche, sehr heiße, Arbeitsflamme, die sehr weit aus der Brennermündung herausragt. Ein zweites Mischrohr besitzt dieser bekannte Brenner nicht. Ein solcher Brenner dient bevorzugt zum Schweißen und Hartlöten von Metallen.

[0013] Die DE-OS 22 54 891 und die US-PS 4 013 395 verfolgen diametral entgegengesetzte Wege und Ziele.

[0014] Durch die EP-OS 0 240 751 ist ein Niederdruck-Handbrenner bekannt, bei dem ohne einen Drallerzeuger ein heißer Flammenkern durch einen Mantelstrom von kühler Umgebungsluft von der Brennkammerwand getrennt ist. Auch hierbei wird eine heiße, weitreichende Flamme erzeugt, die aus der Brennkammer austritt. Der die Brennkammerwand kühlende Mantelstrom wird durch das Ansaugen der Umgebungsluft durch die Rückseite des Brenners erreicht, in der Öffnungen vorhanden sind, die einen Luftstrom parallel zur Brennkammerwand und in deren unmittelbarer Nähe erzeugen. Diese Parallelströmung ist gewollt und erschwert einen Mischvorgang.

[0015] Durch die GB-PS 304 938 ist ein gattungsfremder Brenner mit zwei in Reihe geschalteten Injektionssystemen für die Ansaugung von Primär- und Sekundärluft bekannt, der mit einer festen Leitung unter senkrechter Ausrichtung aller Düsen stationär verschraubt werden soll. Dabei soll durch mehrere Einstellvorrichtungen und die Konstruktionsvorschrift für die Strömungskanäle erreicht werden, daß das jeweilige Gas-Luft-Gemisch den Querschnitt des einer jeden Düse nachgeordneten Strömungskanals vollständig ausfüllt und eine solche Strömungsgeschwindigkeit bei abgestuften stöchiometrischen Mischungsverhältnissen erreicht, daß die Brennerflamme nicht in die Strömungskanäle zurückschlägt. Bestimnungsgemäß brennt im letzten, kalten Injektionsrohr keine Flamme. Vielmehr tritt aus der letzten Mündung eine weitreichende heiße Flamme aus. Eine Verwirbelung der Gase innerhalb des Brenners soll sogar ausdrücklich vermieden werden.

[0016] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß er bei begrenzter Länge des zweiten Mischrohres einen Heißgasstrom relativ niedriger Temperatur und mit möglichst gleichmäßiger Temperaturverteilung erzeugt. Insbesondere soll keine sichtbare Flamme aus der Austrittsöffnung des zweiten Mischrohres austreten, um mit dem Brenner auch bei unsachgemäßer Bedienung temperaturempfindliche Werkstoffe wie Dachpappe, Dachfolien u.dgl. verarbeiten zu können.

[0017] Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Brenner gemaß der vorliegenden Erfindung dadurch, daß

a) zwischen dem Austrittsende des ersten Mischrohres und dem Eintrittsende des zweiten Mischrohres ein den radialen Abstand zwischen beiden Rohrenden zumindest im wesentlichen ausfüllender Füllkörper mit einer sich im wesentlichen radial zur Düsenachse (A-A) erstreckenden Stirnfläche angeordnet ist, aus der das die zweite Düse bildende Austrittsende des ersten Mischrohres um ein vorgegebenes Maß "s" herausragt, und daß

b) die zweiten Ansaugstellen für die Sekundärluft ausschließlich im Bereich des Austrittsendes des ersten Mischrohres angeordnet und radial auf die Düsenachse ausgerichtet sind, derart, daß die Sekundärluft im wesentlichen senkrecht bzw. radial auf die Anfangsstrecke der in Richtung der Düsenachse verlaufenden Brennerflamme auftrifft, und daß das zweite Mischrohr zwischen den zweiten Ansaugstellen und seinem Austrittsende einen geschlossenen Mantelteil aufweist, dessen Länge mindestens das Dreifache der axialen Ausdehnung der zweiten Ansaugstellen besitzt.

[0018] Durch das Merkmal a) wird die Ausbildung einer von Anfang an achsparallelen Strömung der Sekundärluft verhindert bzw. unterdrückt.

[0019] Durch das Merkmal b) wird erreicht, daß die angesaugte Sekundärluft im rechten Winkel auf die Anfangsstrecke der Brennerflamme auftrifft und deren Verwirbelung und Mischung mit der Sekundärluft zu einem sehr frühen Zeitpunkt begünstigt. Die quer angesaugte Sekundärluft dient also gewissermaßen dazu, eine eventuelle kühle Rand- oder Mantelströmung, die aufgrund des Drallerzeugers zu erwarten wäre, aufzureißen und ihre Neubildung zu verhindern. Die quer eintretende Sekundärluft bremst nicht nur den Drall- und Zentrifugaleffekt, der im Ende des ersten Mischrohres zwar erwünscht ist, sondern auch die Ausbildung einer übergroßen Axialgeschwindigkeit im Bereich der Strahlachse. Die Folge ist eine große Gleichförmigkeit im diametralen Temperaturprofil am Austrittsende des zweiten Mischrohres. Da eine große Menge Sekundärluft angesaugt wird, ist die mittlere Temperatur des Heißgases verhältnismäßig niedrig; sie liegt zwischen etwa 500 und 650 °C. Vor allem tritt keine Flamme aus dem Brenner aus, so daß sich temperaturempfindliche Werkstoffe wie Dachpappen und Dachfolien auch von ungeübten Personen problemlos verarbeiten lassen. Die inhärente Sicherheit des Brenners ist wegen der Gewährleistungsverpflichtung z.B. einer Dachdeckerfirma von ganz ausschlaggebender Bedeutung.

[0020] Es ist dabei von Bedeutung, daß die Auslegung des ersten Injektorsystems so erfolgt, daß ein weitgehend stöchiometrisches Gasgemisch erzeugt wird, das bereits eine vollständige Verbrennung erlaubt. Die Beimischung großer Mengen von Sekundärluft dient also nicht zur Fortsetzung des Verbrennungsvorgangs, sondern zur Herabsetzung der Temperatur bei gleichzeitiger Erhöhung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit, da der Wärmeübergang mit der Strömungsgeschwindigkeit verbessert wird.

[0021] Die relative Kürze des zweiten Mischrohres verbilligt die Herstellung und erleichtert den Gebrauch. Durch das Fehlen jeglicher Öffnungen im Bereich jenseits der zweiten Ansaugstellen wird der Mischvorgang über den ganzen Querschnitt des zweiten Mischrohres begünstigt. Es kann auch nicht der Fall eintreten, daß Energieverluste durch Aufspreizung des Heißgasstroms und Vermischung mit abseits liegenden Luftvolumina eintreten, wie dies beim Stand der Technik mit solchen zweiten Mischrohren der Fall ist, die über ihre ganze Länge oder zumindest den größten Teil ihrer Länge mit großen Öffnungen versehen sind, so daß sich praktisch ein Freistrahl ausbildet. Dies führt nämlich wiederum zu einer Temperaturschichtung.

[0022] Eine besonders einfache Brennerkonstruktion ergibt sich dann, wenn der Füllkörper als ein rotationssymmetrisches Teil mit einer Innenbohrung für das Einsetzen des ersten Mischrohres und mit mindestens einer Außenfläche für das Aufsetzen des zweiten Mischrohres ausgebildet ist. Der Füllkörper ist in diesem Fall das einzige und auch einfach gestaltete und gestaltfeste Kupplungsteil zwischen den beiden Mischrohren.

[0023] Man kann hiermit auch die unterschiedliche Wirkung ausschließlich axialer und radialer Ansaugung der Sekundärluft auf eindrucksvolle Weise demonstrieren: Man versehe den Füllkörper mit axialen Ansaugöffnungen für Sekundärluft. Verschließt man jetzt die radialen Ansaugöffnungen im zweiten Mischrohr, so tritt die Flamme in Form eines heißen Kerns aus dem zweiten Mischrohr aus. Man kann in diesem Fall auch den Brenner an der Austrittsöffnung des zweiten Mischrohres anzünden, wodurch gleichfalls die ungenügende Gasmischung demonstriert wird. Bei der erfindungsgemäßen radialen Anströmung gelingt dies nicht, weil ganz offensichtlich die Zündgrenze des Gasgemischs an allen Stellen unterschritten wird. Man muß in diesem Fall den Brenner durch die radialen Ansaugöffnungen hindurch zünden.

[0024] Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn das die Düse bildende Austrittsende des ersten Mischrohres um 4 bis 15 mm, vorzugsweise um 6 bis 12 mm, aus der Stirnfläche des Füllkörpers hervorsteht. Ein praktisch erprobter Wert liegt bei 9 mm. Dieser Düsenüberstand ermöglicht eine ausreichende Überlappung des Düsenrandes mit der nachstehend noch näher erläuterten, durch die Schlitze erzeugten Querströmung.

[0025] Die Düse am Ende des ersten Mischrohres ist gewissermaßen die Injektordüse für das zweite Mischrohr. Ihre Wirkung ist nicht unbedingt davon abhängig, daß die Düse durch eine Verengung des ersten Mischrohres gebildet wird; die Erhöhung der Gasgeschwindigkeit durch den Verbrennungsvorgang ist bereits ausreichend für die Erzeugung eines Ansaugeffekts. Es ist aber vorteilhaft, die Wirkung der Düse durch eine Strömungsverengung zu erhöhen, dadurch nämlich, daß die kreisförmige Stirnkante des Austrittsendes des ersten Mischrohres auf dem Gesamtumfang abgerundet um ein solches Maß einwärts gebogen ist, daß der Austrittsdurchmesser um 15 bis 25 %, vorzugsweise um 19 bis 21 %, gegenüber dem Innendurchmessers des ersten Mischrohres verringert ist.

[0026] Zur Erzielung eines guten Mischeffekts von Brenngas und Primärluft ist es besonders vorteilhaft, wenn das Verhältnis des Abstandes (d) von der endseitigen Stirnfläche des Drallerzeugers bis zur Stirnkante des Austrittsendes des ersten Mischrohres zum Innendurchmesser (D1) des ersten Mischrohres mindestens 1,0, vorzugsweise 1,1 bis 1,5, beträgt.

[0027] Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der Drallerzeuger Leitschaufeln besitzt, die um die Achse (A-A) des ersten Mischrohres verteilt angeordnet sind und deren Anstellwinkel gegenüber der Achse (A-A) am Außendurchmesser des Drallerzeugers kleiner ist als 40 Grad, vorzugsweise kleiner als 35 Grad. Dabei hat sich gezeigt, daß der Anstellwinkel mit steigender Brennerleistung bei gegebenen Abmessungen der Mischrohre kleiner zu wählen ist. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Drallerzeuger auf der Eintrittsseite deutlich angefast ist und wenn der Winkel der Mantellinien der Fase gegenüber einer radialen Ebene mit dem Anstellwinkel der Leitschaufeln gegenüber der Achse A-A zumindest weitgehend übereinstimmt.

[0028] Besonders optimale Brenneigenschaften werden dann erzielt, wenn das Verhältnis des Innenquerschnitts (F2) des zweiten Mischrohres zum Innenquerschnitt (F1) des ersten Mischrohres zwischen 4,0 und 4,8, vorzugsweise etwa 4,3 beträgt.

[0029] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Brenners sind die zweiten Ansaugstellen als achsparallele, auf den Umfangs des zweiten Mischrohres verteilte Schlitze ausgebildet, deren auf den Füllkörper bzw. die Düse ausgerichtete Endabschnitte sich mindestens teilweise mit dem aus der Stirnfläche des Füllkörpers hervorstehenden Teilabschnitt des ersten Mischrohres überlappen.

[0030] Dabei soll der Anteil aller Schlitze, in Umfangsrichtung gesehen, am Gesamtumfang des zweiten Mischrohres mindestens 50 Prozent betragen. Eine Obergrenze ist nur durch die Festigkeitsgrenzen des Materials des zweiten Mischrohres gegeben, da die Schlitze naturgemäß eine Materialschwächung mit sich bringen.

[0031] Ferner soll das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen aller Schlitze zum Innenquerschnitt des zweiten Mischrohres mindestens 1,2 betragen und vorzugsweise wischen 1,4 und 1,5 liegen.

[0032] Auch ist es günstig, wenn das Verhältnis der Länge jedes einzelnen Schlitzes zur über den Füllkörper überstehenden Länge des zweiten Mischrohres zwischen 0,10 und 0,20, vorzugsweise zwischen 0,14 und 0,17, liegt. Dadurch ist eine hinreichend große geschlossene Länge des zweiten Mischrohres gewährleistet.

[0033] Zur gleichzeitigen Bearbeitung großer Flächen ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Brenner mit mehreren gleichartigen Brennern unter paralleler Ausrichtung ihrer Achsen (A-A) zueinander und Bildung einer Brennerbatterie an einem Querträger befestigt und an eine gemeinsame, parallel zum Querträger verlaufende Gasversorgungsleitung angeschlossen sind.

[0034] Um dabei eine Brennerbewegung in konstantem Abstand über die zu bearbeitende Fläche zu gewährleisten, ist es günstig, wenn die Brennerbatterie mit Fahrrollen versehen ist, deren waagrechte Drehachsen senkrecht zu den Brennerachsen (A-A) verlaufen.

[0035] Um dabei die Heißgase auf die vorgegebene Bearbeitungsfläche zu konzentrieren und insbesondere im Freien den störenden Einfluß von Seitenwind zu verringern, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn beiderseits der Brennerbatterie Leitbleche angeordnet sind, deren senkrechte Hauptebenen parallel zu den Brennerachsen verlaufen.

[0036] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus Kombinationen von Merkmalen aus den Unteransprüchen untereinander und mit denen des Hauptanspruchs sowie aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

[0037] Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 6 näher erläutert.

[0038] Es zeigen:

Figur 1

einen Axialschnitt durch den Brenner,

Figur 2

eine Draufsicht in axialer Richtung auf die ebene Stirnfläche des Drallerzeugers innerhalb des ersten Mischrohres in vergrößertem Maßstab,

Figur 3

eine Seitenansicht senkrecht zur Achse des Drallerzeugers nach Figur 2

Figur 4

einen Brenner nach Figur 1, der durch einen Handgriff zu einem Handbrenner ausgestaltet ist,

Figur 5

eine Vereinigung mehrerer Brenner nach Figur 1 zu einer fahrbaren Brennerbatterie in betriebsbereitem Zustand, und

Figur 6

eine Brennerbatterie nach Figur 3 mit nach oben und hinten geschwenkten Leitblechen.

[0039] In Figur 1 ist ein Grundelement eines tragbaren Brenners 1 mit einer ersten Injektordüse 2 gezeigt, der das Brenngas über eine Leitung 3 von einem nicht gezeigten Flüssiggasbehälter zugeführt wird. Die Injektordüse 2 ist im Bereich einer ersten Ansaugstelle 4 für Primärluft am Eintrittsende 5 eines ersten Mischrohres 6 angeordnet. Die Ansaugstelle 4 besteht aus vier auf den Umfang verteilten radialen Bohrungen 7. Im ersten Mischrohr befindet sich unmittelbar im Anschluß an die Bohrungen 7 ein Einsatz 8, der ein Venturirohr bildet. An den Einsatz 8 schließt sich eine Mischstrecke 9 an, die in einen Drallerzeuger 10 übergeht, der aus einer Nabe mit radial abstehenden Leitschaufeln 11 besteht. Die Leitschaufeln können auch durch Materialabschnitte zwischen schrägen Bohrungen in einem zylindrischen Körper gebildet sein.

[0040] Der Anstellwinkel der Leitschaufeln 11 am Außendurchmesser des Drallerzeugers 10 bzw. der Achsen der Bohrungen gegenüber der Achse (A-A) beträgt dabei 30 Grad. Der Drallerzeuger 10 besitzt eine endseitige Stirnfläche 12, die mit einem Abstand "d" von 32 mm vor dem eine zweite Düse mit einer Düsenachse bildenden Austrittsende 13 des ersten Mischrohres 6 angeordnet ist. Der Innendurchmesser "Dl" des ersten Mischrohres beträgt 26 mm, so daß das Verhältnis von d:Dl = 1,23 beträgt.

[0041] Wie aus den Figuren 2 und 3 deutlicher hervorgeht, besitzt der Drallerzeuger 10 fünf Leitschaufeln 11 und fünf dazwischenliegende Kanäle 11a mit einem Anstellwinkel von 30 Grad. Auf der der Stirnfläche 12 gegenüberliegenden Eintrittsseite ist der Drallerzeuger zwecks Bildung einer Fase kegelförmig überdreht, und zwar unter dem gleichen Winkel von 30 Grad, allerdings gegenüber einer zur Achse A-A radialen Ebene. Dadurch wird die Strömung begünstigt, und es kann zur Leistungserhöhung mehr Luft-Brenngas-Gemisch durchgesetzt werden. Der Durchmesser der kleinsten Umlaufkante an der Fase beträgt dabei in etwa dem Kerndurchmesser des Drallerzeugers 10.

[0042] Die kreisförmige Stirnkante 14 des Austrittsendes 13 des ersten Mischrohres 6 ist abgerundet so weit einwärts gebogen, daß der freie Durchmesser "Dd" der Düse 21 mm beträgt, d.h. der Durchmesser ist um 19,23 %, der Querschnitt um 34,76 % vermindert; die Austrittsgeschwindigkeit wird entsprechend erhöht.

[0043] Das erste Mischrohr 6 ist mit seinem stromabwärts befindlichen Ende in eine Innenbohrung 15 eines Füllkörpers 16 eingesetzt, der als ein rotationssymmetrisches Teil ausgebildet ist und mindestens eine Außenfläche 17 für das Aufsetzen eines zweiten Mischrohres 18 aufweist. Dieses zweite Mischrohr ist gleichfalls zylindrisch ausgebildet, hat eine über die Stirnfläche 21 des Füllkörpers 16 überstehende Länge L = 295 mm, und sein Innenquerschnitt "F2" ist bei einem Durchmesser von 54 mm größer als der Innenquerschnitt "F1" des ersten Mischrohres 6, nämlich 2.289 mm² : 530 mm². Mithin beträgt das Verhältnis des Innenquerschnitts (F2) des zweiten Mischrohres 18 zum Innenquerschnitt (F1) des ersten Mischrohres 6 etwa 4,31. Das zweite Mischrohr 18 ist konzentrisch zum Austrittsende 13 des ersten Mischrohres 6 angeordnet und besitzt ein Eintrittsende 19 für die Brennerflamme und zweite Ansaugstellen 20 für Sekundärluft.

[0044] Durch den Füllkörper 16 wird der radiale Abstand zwischen dem Austrittsende 13 des ersten Mischrohres 6 und dem Eintrittsende 19 des zweiten Mischrohres geschlossen. Die Stirnfläche 21 des Füllkörpers erstreckt sich im wesentlichen radial zur Düsenachse (A-A), und aus ihr ragt das die zweite Düse bildende Austrittsende 13 des ersten Mischrohres 6 um ein vorgegebenes Maß "s" heraus, das im vorliegenden Fall 9 mm beträgt.

[0045] Die zweiten Ansaugstellen 20 für die Sekundärluft sind ausschließlich im Bereich des Austrittsendes 13 des ersten Mischrohres 6 angeordnet und radial auf die Düsenachse A-A ausgerichtet. Dadurch wird die Sekundärluft im wesentlichen senkrecht auf die Anfangsstrecke der in Richtung der Düsenachse verlaufenden Brennerflamme gerichtet.

[0046] Zwischen den zweiten Ansaugstellen 20 und seinem Austrittsende 23 weist das zweite Mischrohr 18 einen geschlossenen Mantelteil 18a auf, dessen Länge das 5,17-Fache der axialen Ausdehnung der zweiten Ansaugstellen 20 besitzt. Auf Lage und Dimensionierung dieser zweiten Ansaugstellen ist besondere Aufmerksamkeit zu richten:

[0047] Die zweiten Ansaugstellen 20 sind als achsparallele, auf den Umfang des zweiten Mischrohres 18 äqudistant verteilte Schlitze 24 ausgebildet. Es handelt sich um 7 Schlitze mit einer Breite von 13 mm, die an ihren beiden Enden halbkreisförmig abgerundet sind. Die Länge "LS" beträgt 47 mm, so daß sich ein Eintrittsquerschnitt von 475 mm² pro Schlitz bzw. ein Gesamtquerschnitt von 3.325 mm² errechnet. Das Verhältnis dieses Gesamtquerschnitts zum Innenquerschnitt des zweiten Mischrohres beträgt 1,45.

[0048] Die auf den Füllkörper 16 ausgerichteten Endabschnitte 24a der Schlitze 24 überlappen sich um etwa 7 bis 8 mm mit dem aus der Stirnfläche 21 des Füllkörpers 16 hervorstehenden Teilabschnitt des ersten Mischrohres 16. Durch die Länge der Schlitze ist auch gewährleistet, daß die Sekundärluft auf einen beträchtlichen Teil der Anfangsstrecke der nicht dargestellten Flamme auftrifft und deren Verwirbelung erzwingt.

[0049] Die Breite der achsparallelen Stege 25 zwischen den Schlitzen beträgt 11 mm, so daß der Anteil aller Schlitze 24, in Umfangsrichtung gesehen, am Gesamtumfang des zweiten Mischrohres 18 = 13 : (11 + 13) bzw. 54,1 Prozent beträgt.

[0050] Figur 1 zeigt den Grundbaustein für verschiedene Ausbaustufen des erfindungsgemäßen Brenners. Figur 4 zeigt, daß daraus durch Ansetzen eines Handgriffs 26 mit einem Anschlußgewinde 27 für einen Gassschlauch an den Füllkörper 16 ein Handbrenner gebildet werden kann.

[0051] In einem Verbindungsstück 28 zwischen dem Handgriff 27 und dem Füllkörper 16 befindet sich ein Gasventil 29 mit einem Einstellknopf 29a. Das Verbindungsstück 28 ist jenseits des Gasventils 29 über eine Gasleitung 30 mit der Injektordüse 2 verbunden. Der Handbrenner kann durch einen Piezozünder ergänzt werden, dessen eine Zündelektrode sich vor der Stirnkante 14 des ersten Mischrohres befindet (nicht dargestellt).

[0052] Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Brennerbatterie 31 zum gleichzeitigen Beheizen großer Flächen. Die Brennerbatterie wird dadurch gebildet, daß ein Brenner 1a nach Figur 1 mit mehreren gleichartigen Brennern 1b, 1c, 1d, ... unter paralleler Ausrichtung ihrer Achsen (A-A) zueinander an einem Querträger 32 befestigt und an eine gemeinsame, parallel zum Querträger verlaufende Gasversorgungsleitung 33 angeschlossen sind.

[0053] An dem Querträger 32 ist weiterhin eine Führungsstange 34 mit einem Handgriff 35 angebracht, und an der Führungsstange ist eine Zuführungsleitung 36 mit einem Gasventil 37 befestigt, die an einen Gasschlauch 38 angeschlossen ist, der zu einem nicht dargestellten Flüssiggasbehälter mit Druckregler führt.

[0054] Um eine derartige Brennerbatterie durch eine gehende Person in konstantem Abstand über eine Bearbeitungsfläche führen zu können, ist die Brennerbatterie 31 mit Fahrrollen 39 versehen, von denen nur eine dargestellt ist und deren waagrechte Drehachsen senkrecht zu den Brennerachsen verlaufen.

[0055] Zur Konzentration der Wärme und zur weitgehenden Beseitigung des störenden Einflusses von Seitenwind sind beiderseits der Brennerbatterie 31 Leitbleche 40 und 41 angeordnet, deren senkrechte Hauptebenen parallel zu den Brennerachsen verlaufen. Die Unterkanten 42 der Leitbleche befinden sich knapp oberhalb der Bearbeitungsfläche. Wie aus Figur 4 hervorgeht, sind die Leitbleche nach oben und hinten schwenkbar befestigt.

Ansprüche

1. Tragbarer Brenner (1) mit einer ersten Injektordüse (2) für Brenngas, die im Bereich einer ersten Ansaugstelle (4) für Primärluft am Eintrittsende (5) eines ersten Mischrohres (6) angeordnet ist, mit einem Drallerzeuger (10), der mit Abstand vor dem eine zweite Düse mit einer Düsenachse bildenden Austrittsende (13) des ersten Mischrohres in diesem angeordnet ist, und mit einem zweiten Mischrohr (18), dessen Innenquerschnitt (F2) größer ist als der Innenquerschnitt (F1) des ersten Mischrohres und das konzentrisch zum Austrittsende des unmittelbar eine Brennerflamme erzeugenden ersten Mischrohres angeordnet ist, ein Eintrittsende (19) für die Brennerflamme und zweite Ansaugstellen (20) für Sekundärluft im Bereich des Austrittsendes (13) des ersten Mischrohres (6) besitzt und sich in Strömungsrichtung bis zu seinem Austrittsende (23) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) zwischen dem Austrittsende (13) des ersten Mischrohres (6) und dem Eintrittsende (19) des zweiten Mischrohres (18) ein den radialen Abstand zwischen beiden Rohrenden zumindest im wesentliche ausfüllender Füllkörper (16) mit einer sich im wesentlichen radial zur Düsenachse (A-A) erstreckenden Stirnfläche (21) angeordnet ist, aus der das die zweite Düse bildende Austrittsende (13) des ersten Mischrohres (6) um ein vorgegebenes Maß "s" herausragt, und daß

b) die zweiten Ansaugstellen (20) für die Sekundärluft ausschließlich im Bereich des Austrittsendes (13) des ersten Mischrohres (6) angeordnet und radial auf die Düsenachse (A-A) ausgerichtet sind, derart, daß die Sekundärluft im wesentlichen senkrecht auf die Anfangsstrecke der in Richtung der Düsenachse verlaufenden Brennerflamme auftrifft und daß das zweite Mischrohr (18) zwischen den zweiten Ansaugstellen (20) und seinem Austrittsende (23) einen geschlossenen Mantelteil (18a) aufweist, dessen Länge mindestens das Dreifache der axialen Ausdehnung der zweiten Ansaugstellen (20) besitzt.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (16) als ein rotationssymmetrisches Teil mit einer Innenbohrung (15) für das Einsetzen des ersten Mischrohres (6) und mit mindestens einer Außenfläche (17) für das Aufsetzen des zweiten Mischrohres (18) ausgebildet ist.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Düse bildende Austrittsende (13) des ersten Mischrohres (6) um 4 bis 15 mm, vorzugsweise um 6 bis 12 mm, aus der Stirnfläche (21) des Füllkörpers (16) hervorsteht.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die kreisförmige Stirnkante (14) des Austrittsendes (13) des ersten Mischrohres (6) um 15 bis 25 %, vorzugsweise um 19 bis 21 %, des Innendurchmessers des ersten Mischrohres (6) abgerundet einwärts gebogen ist.

5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Abstandes (d) von der endseitigen Stirnfläche (12) des Drallerzeugers (10) bis zur Stirnkante (14) des Austrittsendes der ersten Mischrohres (6) zum Innendurchmesser (D1) des ersten Mischrohres (6) mindestens 1,0, vorzugsweise 1,1 bis 1,5, beträgt.

6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallerzeuger (10) um die Achse (A-A) des ersten Mischrohres (6) verteilte Leitschaufeln (11) besitzt, deren Anstellwinkel gegenüber der Achse (A-A) am Außendurchmesser des Drallerzeugers kleiner ist als 30 Grad, vorzugsweise kleiner als 20 Grad, wobei der Anstellwinkel mit steigender Brennerleistung bei gegebenen Abmessungen kleiner gewählt wird.

7. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Innenquerschnitts (F2) des zweiten Mischrohres (18) zum Innenquerschnitt (F1) des ersten Mischrohres (6) zwischen 4,0 und 4,8, vorzugsweise etwa 4,3 beträgt.

8. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Ansaugstellen (20) als achsparallele, auf den Umfangs des zweiten Mischrohres (18) verteilte Schlitze (24) ausgebildet sind, deren auf den Füllkörper (16) ausgerichtete Endabschnitte (24a) sich mindestens teilweise mit dem aus der Stirnfläche (21) des Füllkörpers (16) hervorstehenden Teilabschnitt des ersten Mischrohres (6) überlappen.

9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil aller Schlitze (24), in Umfangsrichtung gesehen, am Gesamtumfang des zweiten Mischrohres (18) mindestens 50 Prozent beträgt.

10. Brenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen aller Schlitze (24) zum Innenquerschnitt "F2" des zweiten Mischrohres (18) mindestens 1,2 beträgt und vorzugsweise wischen 1,4 und 1,5 liegt.

11. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge "LS" jedes einzelnen Schlitzes (24) zur über den Füllkörper (16) überstehenden Länge "L" des zweiten Mischrohres (18) zwischen 0,10 und 0,20, vorzugsweise zwischen 0,14 und 0,17, beträgt.

12. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drallerzeuger (10) auf seiner Anströmseite angefast ist, wobei der Durchmesser der kleinsten Umlaufkante der Fase im wesentlichen dem Kerndurchmesser (Außendurchmesser minus radiale Leitschaufellänge) entspricht.

13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Leitschaufeln (11) zur Achse (A-A) im wesentlichen gleich groß ist wie der Winkel zwischen den Mantellinien der Fase und einer zur Achse (A-A) radialen Ebene.

14. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (1, 1a) mit mehreren gleichartigen Brennern (1b, 1c, 1d, ...) unter paralleler Ausrichtung ihrer Achsen (A-A) zueinander und Bildung einer Brennerbatterie (31) an einem Querträger (32) befestigt und an eine gemeinsame Gasversorgungsleitung (33) angeschlossen sind.

15. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerbatterie (31) mit Fahrrollen (39) versehen ist, deren Drehachsen senkrecht zu den Brennerachsen (A-A) verlaufen.

16. Brenner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Brennerbatterie (31) Leitbleche (40, 41) angeordnet sind, deren Hauptebenen parallel zu den Brennerachsen (A-A) verlaufen.

17. Brenner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (40, 41) schwenkbar am Querträger (32) angeordnet sind.

Zeichnung