[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines Brenners
mit hohen Austrittsgeschwindigkeiten des Verbrennungsgasgemisches, wobei der Brenner
mit Brenngas und Sauerstoffgas versorgt wird.
[0002] Verfahren mit hohen Austrittsgeschwindigkeiten des Brenngas-Sauerstoffgas-Gemisches
aus Brennern kommen in vielfacher Weise zur Anwendung. Wichtige Anwendungsgebiete
sind z.B. Flammstrahlen, Erhitzungsverfahren, Härteverfahren usw.. Ein wesentliches
Problem, das bei diesen Verfahren auftritt, besteht darin, daß sich die Brennerflamme
beim freien Brennen, d.h. beim Brennen ohne daß sich z.B. ein Werkstück in der Brennerflamme
befindet, aufgrund der hohen Austrittsgeschwindigkeit des Gasgemisches sehr weit vom
Brenner entfernen. Dies wird als Abheben der Flamme vom Brenner bezeichnet. wobei
es oft zum Erlöschen des Brenners kommt.Normalerweise wird durch den Rückdruck, der
sich beispielsweise durch das in der Flamme angeordnete Werkstück aufbaut, ein Abheben
der Flamme verhindert. Bei einem Ausschwenken des Brenners aus seiner Position oder
einem Wechsel des Werkstückes z.B., kann es aber zu einem Abheben und Erlöschen der
Flamme kommen. Daraufhin muß der Brenner neu gezündet und die Einstellung seiner normalen
Funktion erst wieder abgewartet werden. Dies führt also zu unerwünschten Störungen
und Unterbrechungen eines Ablaufs.
[0003] Zielsetzung des vorgeschlagenen Verfahrens ist es deshalb, eine Verbesserung des
Betriebes eines Brenners mit hohen Austrittsgeschwindigkeiten zu erreichen.
[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Bedarf einer hohen Austrittsgeschwindigkeit
des Verbrennungsgasgemisches diese durch Erhöhung der Sauerstoffgaszufuhr bewirkt
wird, während zu anderen Zeiten die Sauerstoffgaszufuhr derart herabgesetzt wird,
daß eine etwa neutrale, nicht abhebende Flamme entsteht.
[0005] Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das Abheben und Erlöschen der Brennerflamme
in entsprechenden Betriebssituationen, z.B. beim Ausschwenken und neu Aufsetzen des
Brenners, vermieden wird, da in diesen Phasen etwa die Sauerstoff- oder Luftzufuhr
und somit der gesamte Gasdurchsatz durch den Brenner herabgesetzt wird.
[0006] Eine Vorrichtung zur Durchführung des verfahrens besteht aus einem Brenner mit einer
regelbaren Brenngas- und einer Sauerstoffgasversorgungsleitung und weist insbesondere
das Merkmal auf, daß die Sauerstoffgasversorgungsleitung zumindest auf einer Teilstrecke
in eine Basisleitung und eine Zusatzleitung verzweigt ist, wobei sowohl in der Basis-
als auch in der Zusatzleitung ein Regelventil angeordnet ist und sich darüber hinaus
in der Zusatzleitung ein Schaltelement zum Schließen und Öffnen der Zusatzleitung
befindet.
[0007] Mit Hilfe der schaltbaren Zusatzleitung kann ein Teil der Sauerstoffgasmenge eigenständig
zu- und abgeschaltet werden. Bei Brennerbetrieb werden die Drücke an den Regelventilen
so eingestellt, daß ohne Betätigung des Schaltventils, also bei geschlossener Zusatzleitung
in der Sauerstoffgasversorgung, eine etwa neutrale, nicht abhebende Flamme entsteht.
Andererseits wird das Regelventil in der Zusatzleitung der Sauerstoffgasversorgung
so justiert, daß bei offener Zusatzleitung, die notwendige Zusatzmenge an Sauerstoffgas
fließt, um die gewünschte Austrittsgeschwindigkeit der Verbrennugsgase aus dem Brenner
zu erhalten.
[0008] Im folgenden soll anhand der Figur die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
[0009] Die Figur zeigt einen Brenner mit erfindungsgemäßer Gasversorgung.
[0010] In einen Brenner 1 münden Versorgungsleitungen 7, 8 für die Verbrennungsgase. In
Versorgungsleitung 7 wird Sauerstoffgas, z.B. Sauerstoff, zugeführt und Versorgungsleitung
8 dient zur Versorgung des Brenners 1 mit Brenngas, z.B. Acethylen. Die Sauerstoffgasversorgungsleitung
7 ist auf einer Teilstrecke vor dem brenner in zwei Zweige 9, 10 aufgeteilt, die als
Basisleitung 9 und Zusatzleitung 10 bezeichnet werden. Sowohl in Basisleitung 9 und
Zusatzleitung 10 als auch in der Brenngas-Versorgungsleitung 8 befinden sich Regelventile
3, 6, 2. Darüber hinaus ist in der Zusatzleitung 10 ein Schaltventil 5 angeordnet,
mit dem die Zusaztleitung 10 geöffnet und geschlossen werden kann.
[0011] Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Regelventile 2, 3, 6 folgendermaßen
einzustellen: bei geschlossenem Schalter 5 werden die Regelventile 2, 3 so justiert,
daß sich eine etwa neutrale Flamme (Mischungsverhältnis von Sauerstoff zu Acethylen
etwa 1,1 : 1) und eine Austrittsgeschwindigkeit des Verbrennungsgasgemisches aus dem
Brenner ergibt, die zu keinem Abheben der Brennerflamme führen kann. Bei geöffneter
Einstellung von Schalter 5 wird das Regelventil 6 soweit geöffnet, daß die gewünschte
Austrittsgeschwindigkeit des Verbrennungsgasgemisches resultiert. Die gesamte Sauerstoffgasmenge
kann dabei um das 1,5 bis 3fache erhöht werden, woraus sich in dieser Betriebsituation
ein anderes Mischungsverhältnis der Verbrennungsgase als mit geschlossenem Schalter
5 ergibt. Die Erfindung beruht ja gerade auf der Erkenntnis, daß das Mischungsverhältnis
in vielen Anwendungsfällen variierbar ist und es hat sich gezeigt, daß eine Erhöhung
der Sauerstoffgasmenge um das 1,5 bis 3fache bei geschickter Grundmengeneinstellung
von Sauerstoffgas und Brenngas in vielen Fällen möglich und eben im Sinne der Erfindung
vorteilhaft ist.
[0012] Bei Bedarf von hohen Austrittsgeschwindigkeiten wird also der Brenner mit geöffnetem
Schalters 5 betrieben. In Betriebssituationen, in denen keine hohen Austrittsgeschwindigkeiten
notwendig sind und in denen insbesondere die Gefahr des Abhebens und Verlöschens der
Brennerflamme besteht, wird durch Schließen des Schalters 5 ein anderer, das Abheben
der Brennerflamme vermeidender Betriebszustand hergestellt.
[0013] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders auch für die Anwendung in kontinuierlichn
Produkttionsabläufen, denn die Umschaltung zwischen den beiden Betriebszuständen kann
durch den Einsatz geeigneter Detektions-, Steuer- und Schaltelemente problemlos automatisiert
werden.
[0014] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben von Brennern mit hohen Gasgemisch-Austrittsgeschwindigkeiten
liefert also eine Verbesserung derartiger Verfahren insbesondere hinsichtlich der
Gefahr des Abhebens der Brennerflamme und ist mit verhältnismäßig geringem Aufwand
realisierbar.
1. Verfahren zum Betrieb eines Brenners mit hohen Austrittsgeschwindigkeiten des Verbrennungsgasgemisches
bestehend aus Brenngas und Sauerstoffgas, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bedarf
einer hohen Austrittsgeschwindigkeit des Verbrennungsgasgemisches diese durch Erhöhung
der Sauerstoffgaszufuhr bewirkt wird, während zu anderen Zeiten die Sauerstoffgaszufuhr
derart herabgesetzt wird, daß eine etwa neutrale, nicht abhebende Flamme entsteht.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bestehend aus einem
Brenner (1) mit Brenngas- und Sauerstoffgasversorgungsleitung (8, 7), dadurch gekennzeichnet,
daß die Sauerstoffgasversorgungsleitung (7) zumindest auf einer Teilstrecke in eine
Basisleitung (9) und eine Zusatzleitung (10) verzweigt ist, wobei sowohl in der Basis-
als auch in der Zusatzleitung ein Regelventil (3, 6) angeordnet ist und sich darüber
hinaus in der Zusatzleitung ein Schaltelement (5) zum Schließen und Öffnen der Zusatzleitung
befindet.
