[0001] Die Erfindung betrifft einen hohlzylindrischen Brennerkopf für einen Brenner, der
mit Öl oder Gas betrieben wird, wobei der Brennerkopf eine Wirbelkammer im Inneren
umschließt, die von einer Wand umgeben ist, die radiale oder von der Radialrichtung
abweichende Kanäle aufweist, die in der Wirbelkammer münden. Die Erfindung betrifft
ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen hohlzylindrischen Brennerkopfes.
[0002] Hohlzylindrische Brennerköpfe der eingangs genannten Art sind bekannt. Die sich im
Inneren des Hohlzylinders befindliche Wirbelkammer, die auch eine Brennstoff-Luft-Mischkammer
sein kann, ist zur Herstellung eines stabilen und kräftigen Wirbels mit Kanälen versehen,
die die Wand radial oder tangential durchsetzen. Die Kanäle münden an einen fiktiven
Kreis im Inneren der Wirbelkammer. Darüber hinaus ist bekannt, an der Außenseite des
Brennerkopfes Blenden oder andere Verschließmechanismen anzubringen, so daß je nach
Bedürfnis ein Teil der Kanäle verschlossen werden kann.
[0003] Derartige Brennerköpfe werden im allgemeinen in relativ kostspieliger Gieß-, Fräs-
und Bohrarbeit hergestellt und sind daher entsprechend teuer.
[0004] Es stellt sich die Aufgabe, einen Brennerkopf und ein Verfahren zu seiner Herstellung
anzugeben, welches die Herstellung derartiger Brennerköpfe vereinfacht, es darüber
hinaus ermöglicht, eine gewisse Mannigfaltigkeit derartiger Brennerköpfe variabel
je nach Bedürfnis bereit zu stellen und ferner, die Brennerköpfe auch als Nachrüstteile
für an sich bekannte Brennereinrichtungen zu verwenden.
[0005] Diese Aufgabe wird gelöst bei einem hohlzylindrischen Brennerkopf der eingangs genannten
Art, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einem abgelängten Stück eines Metall-Strangpreßprofils
hergestellt ist, das einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt, d.h. eine Wand,
mit einer inneren und einer äußeren Mantelfläche aufweist, die vorzugsweise zueinander
konzentrisch sind, wobei die Wand innerhalb des ringförmigen Querschnitts verläuft.
In die Wand sind von der Wirbelkammer und/oder von der Außenseite ausgehende Längsnuten
eingearbeitet, die die Richtung der gewünschten Kanäle aufweisen. Die Längsnuten sind
an ihrer Sohle mit Schlitzen oder Bohrungen versehen, die in festgelegten Bereichen
Verbindungen durch die Mantelflächen hindurch ergeben, die durch die Längsnuten verlaufen.
Es ist aber auch möglich, daß der Querschnitt des Metall-Strangpreßprofils soweit
von der Peripherie her abgetragen ist, daß ein Teil der Längsnuten von außen her offen
ist.
[0006] Ein Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Brennerkopfes ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennerkopf aus einem Metall-Strangpreßprofils hergestellt wird, das einen
im wesentlichen ringförmigen Querschnitt mit einer inneren und einer äußeren Mantelfläche
aufweist, die zueinander konzentrisch sind, wobei die Wand innerhalb des ringförmigen
Querschnitts verläuft, in die beim Strangpressen von der Wirbelkammer und/oder von
der Außenseite ausgehende Längsnuten eingearbeitet sind, die die Richtung der gewünschten
Kanäle aufweisen. Um die Kanäle durchgehend zu machen, werden die Längsnuten an ihrer
Sohle mit Schlitzen oder Bohrungen versehen, die in festgelegten Bereichen Verbindungen
durch die Mantelflächen hindurch ergeben, die durch die Längsnuten verlaufen. Alternativ
ist es auch möglich, daß der Querschnitt des Strangpreßprofils von seiner Peripherie
her so weit abgetragen wird, daß ein Teil der Längsnuten an ihrer Sohle freigelegt
wird und Öffnungen bildet.
[0007] Das Strangpreßprofil wird vor oder nach diesem Arbeitsgang entsprechend der gewünschten
Brennerkopflänge abgelängt.
[0008] Als Material für das Metall des Strangpreßprofiles eignen sich beispielsweise Messing-Arten,
Stahl- oder Aluminium. Es sei aber nicht ausgeschlossen, daß spezielle Legierungen
oder andere Metalle, gegebenenfalls auch Keramika, einzusetzen sind, die wie Metalle
zu bearbeiten sind.
[0009] Während die Wirbelkammer zu einer Seite hin im Betrieb normalerweise offen bleibt,
wird die andere Seite zum Anbau verschiedener Elemente, beispielsweise von Blenden-Schließmechanismen
und dergleichen, vorzugsweise mit einer Abschlußplatte versehen.
[0010] Weiterhin kann das Strangpreßprofil in einfacher Weise mit in Längsrichtung verlaufenden
Führungskanälen für Leitungen, Elektroden, Bolzen und dergleichen versehen sein.
[0011] Vorteilhaft zur Materialersparnis und zum gleichzeitigen Vorhandensein von Zuführungskanälen
und Kühlflächen wird vorgeschlagen, die Wand mäander- oder sägezahnförmig innerhalb
der äußeren und inneren Mantelfläche verlaufen zu lassen.
[0012] Dabei wird der Brennerkopf so ausgestattet, daß die für die Zuführung von Verbrennungsluft
oder Brennstoff bestimmten Kanäle aus an der äußeren Mantelfläche endenden Nuten gebildet
sind, während die als Kühlfläche dienenden Nuten an der inneren Mantelfläche enden.
Letztere können vorzugsweise auch noch mit einem zur inneren Mantelfläche hin konvergierenden
freien Querschnitt versehen sein.
[0013] Ein Ausführungsbeispiel eines hohlzylindrischen Brennerkopfes gemäß Erfindung und
ein Verfahren zu seiner Herstellung, sowie ein Einbaubeispiel werden anhand der Zeichnung
erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:
- Fig. 1a
- einen abgelängten Abschnitt eines Strangpreßprofils, an dem bereits weitere Bearbeitungsschritte
zur Herstellung eines Brennerkopfes vorgenommen wurden;
- Fig. 1b
- einen abgelängten Abschnitt eines Strangpreßprofils, an dem andere Bearbeitungsschritte
zur Herstellung eines Brennerkopfes vorgenommen wurden;
- Fig. 2
- ein Einbaubeispiel eines Brennerkopfes.
[0014] In Figur 1a ist, hier beispielsweise in natürlicher Größe, ein abgelängtes Stück
eines Strangpreßprofiles dargestellt, dessen genauer Profilverlauf sich aus dem Stirn-Anschnitt
im linken Teil der Figur 1a ergibt. Dieses abgelängte Stück stellt bereits im wesentlichen
einen fertigen Brennerkopf dar, da an ihm noch weitere Schritte vollzogen sind, wie
im folgenden erläutert werden wird. Der Brennerkopf 1 dient für einen Brenner, der
mit Öl oder Gas betrieben wird. Das zur Herstellung benutzte Stück eines Metall-Strangpreßprofils
weist einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf, der von einer einhüllenden
äußeren Mantelfläche 3 und einer innenanliegenden (fiktiven) Mantelfläche 4 begrenzt
wird. Die beiden Mantelflächen 3 und 4 sind zueinander konzentrisch. Es sei aber nicht
ausgeschlossen, daß auch andere Strangpreßprofilformen gewählt werden, wobei verschiedene
Polygon-Formen sich anbieten, beispielsweise Sechsecke oder Achtecke. Nach derzeitiger
Erkenntnis erscheint vom Materialverbrauch und von der Betriebssicherheit her ein
zylindrischer Brennerkopf als günstigste Ausführungsform. Auch sei nicht ausgeschlossen,
daß der im Inneren des Profils aufgebaute Hohlraum auch exzentrisch sein kann oder
aber in seinem Querschnitt nicht kongruent mit der äußeren Mantelfläche ist.
[0015] Die gegenüber dem Abstand von äußerer und innerer Mantelfläche 3 bzw. 4 relativ dünne
Wand 30 verläuft mäander- oder zägezahnförmig innerhalb der beiden Mantelflächen.
Hierbei werden längs der Achse des zylindrischen Profils Längsnuten ausgebildet. Sogenannte
Kanalnuten 5 gehen von dem inneren Hohlraum des Profils aus, während sogenannte Kühlnuten
6 von der Außenseite ausgehen.
[0016] Ein Teil dieser Längsnuten, nämlich die Kanalnuten 5, ist von der Außenseite her
mit Schlitzen 7 oder Bohrungen 8 versehen, die bis zur Sohle der Kühlnuten 6 durchdringen
und damit in festgelegten Bereichen Verbindungen durch die Mantelflächen hindurch
ergeben. Da die Kanalnuten 5 bereits eine Schrägstellung haben, die von der Radialrichtung
etwas abweicht, ergeben sich in Tangentialrichtung verlaufende Kanäle, wie sie für
eine Wirbelkammer erforderlich sind.
[0017] Damit wird auch deutlich, daß der innere Hohlraum des Brennerkopfes 1 als Wirbelkammer
2 dient. Die von außen nach innen sackartigen Nuten bildenden Kühlnuten 6 werden nicht
durchbohrt, sondern ermöglichen zum einen eine Materialersparnis bei der Herstellung
des Brennerkopfes, zum anderen aber auch einen großflächigen Wärmeaustausch von innen
nach außen oder umgekehrt. Diese Nuten sind mit einem konvergierenden freien Querschnitt
versehen, wie aus der Figur 1a ersichtlich ist.
[0018] Ferner weist das Strangpreßprofil noch nach außen offene, hinterschnittene Führungskanäle
9 auf, die im Querschnitt einen offenen Kopf aufweisen, in den beispielsweise Bolzen,
Elektroden oder Leitungen verlegt werden können.
[0019] In ähnlicher Weise ist ein Brennerkopf 1' gemäß Figur 1b ausgebildet.In Figur 1b
ist ein abgelängtes Stück eines Strangpreßprofiles dargestellt, dessen Profilverlauf
dem des Profils gemäß Figur 1b entspricht.
[0020] Das zur Herstellung benutzte Stück eines Metall-Strangpreßprofils wies einen im wesentlichen
ringförmigen Querschnitt auf, der von einer einhüllenden äußeren Mantelfläche 3 und
einer innenanliegenden (fiktiven) Mantelfläche 4 begrenzt war. Die beiden Mantelflächen
3 und 4 sind zueinander konzentrisch. Der Querschnitt des Metall-Strangpreßprofils
wurde soweit von der Peripherie her abgetragen, beispielsweise durch Abdrehen, daß
ein Teil der Längsnuten von außen her freigelegt wurde, so daß sich Öffnungen 20 ergeben.
[0021] Es sei nicht ausgeschlossen, daß der im Inneren des Profils aufgebaute Hohlraum auch
exzentrisch sein kann oder aber in seinem Querschnitt nicht kongruent mit der äußeren,
sich durch Abdrehen ergebenden Mantelfläche ist.
[0022] Da die Kanalnuten 5 bereits eine Schrägstellung haben, die von der Radialrichtung
etwas abweicht, ergeben sich in Tangentialrichtung verlaufende Kanäle, wie sie für
eine Wirbelkammer erforderlich sind.
[0023] Ein Einbaubeispiel für Brennerköpfe 1 bzw. 1' der vorbeschriebenen Art, jedoch stark
schematisiert, zeigt Figur 2.
[0024] Ein Gehäuse 10, das vor die Ofenwand 22 gesetzt ist, besitzt eine Stirnwand 17, die
das Gehäuse 10 zum Führungsrohr 11 hin abschließt. Vor die Stirnwand 17 ist ein Brennerkopf
1 gesetzt, wobei durch die Führungskanäle 9 Bolzen 19 hindurchragen, die als Verschraubung
und Verbindungsvorrichtung für den Brenner dienen. Eine Mutter 20 sorgt für eine exakte
Festlegung.
[0025] Das Gehäuse 10 dient gleichzeitig als Verbrennungsluftleitung, so daß die Verbrennungsluft
bis an die Außenseite des Brennerkopfes 1 gelangen kann. Dort sind Bohrungen 8 eingelassen,
die durch die schräg gestellten Kanäle tangential in die Wirbelkammer 2 einfließen
und für einen stabilen Wirbel (Vortex) sorgen, der aus der Wirbelkammer 2 in den vom
Führungsrohr 11 umschlossenen Raum eintritt.
[0026] Zentrisch zur Wirbelkammer 2 ist eine Gaslanze 14 angebracht, die an ihrem Ende Austrittsöffnungen
24 für das Brenngas aufweist. Das Brenngas tritt durch die Gaszufuhrleitung 13 über
einen Anschlußstutzen 15 in die Lanze 14 ein. Der Brennerkopf 1 ist mit einer Abschlußplatte
12 verschlossen, die an ihrem Inneren auch noch eine Isolierung 16 trägt. Ferner ist
außen am Brennerkopf eine Schiebeblende 23 angebracht, mit der einzelne der Öffnungen
8 bzw. ein Teil der Öffnungen 20 sukzessive verschlossen werden können, um die Brennstoffzufuhr
entsprechend der zugeführten Luftmenge einstellbar zu machen. Ein Führungsrohr 21
ragt nach vorne über einen Teil der Gaszuführungslanze 14 vor.
[0027] Anstelle der Schiebeblende kann auch ein im Inneren der Wirbelkammer gleitender Kolben
(nicht dargestellt) verwendet werden.
[0028] Die Einstellung kann einmalig bei der Installation des Brenners oder aber nachträglich
nach Bedarf und wiederholt erfolgen. Hierfür ist dann eine spezielle Manipuliereinrichtung
für Blende oder Kolben erforderlich, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist und
die auch nicht Bestandteil der Erfindung ist.
[0029] Wesentlich ist, daß die relativ komplizierte Fertigung des Brennerkopfes durch das
Herstellen einer entsprechend abzulängenden Profilform aus stranggepreßtem Metall
sowohl von der Länge als auch von der Durchsatzkapazität her in einfacher Weise zu
variierende Brennerköpfe ergibt. Besonders vorteilhaft ist es, durcfh einfaches Abdrehen
von der Peripherie her die Öffnungen zu den Kanälen herzustellen. Die Herstellungskosten
derartiger Brenner und Brennerköpfe lassen sich entsprechend wesentlich erniedrigen.
1. Hohlzylindrischer Brennerkopf (1) für einen Brenner, der mit Öl oder Gas betrieben
wird, wobei der Brennerkopf (1) eine Wirbelkammer (2) im Inneren umschließt, die von
einer Wand (30) umgeben ist, die radiale oder von der Radialrichtung abweichende Kanäle
(5 + 8) aufweist, die in der Wirbelkammer münden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brennerkopf (1) aus einem abgelängten Stück eines Metall-Strangpreßprofils hergestellt
ist, das einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt (Wand 30) mit einer inneren
und einer äußeren Mantelfläche (4;3) aufweist, die vorzugsweise zueinander konzentrisch
sind, wobei die Wand (30) innerhalb des ringförmigen Querschnitts verläuft,
daß in die Wand (30) von der Wirbelkammer und/oder von der Außenseite ausgehende Längsnuten
(5;6) eingearbeitet sind, die die Richtung der gewünschten Kanäle (5 + 8) aufweisen,
und daß die Längsnuten (5) an ihrer Sohle mit Schlitzen (7) oder Bohrungen (8) versehen
sind, die in festgelegten Bereichen Verbindungen durch die Mantelflächen (3, 4) hindurch
ergeben, die durch die Längsnuten (5) verlaufen
oder,
daß der Querschnitt des Metall-Strangpreßprofils soweit von der Peripherie her abgetragen
ist, daß ein Teil der Längsnuten von außen her offen ist (Öffnungen 20).
2. Brennerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Flachseite
des abgelängten Teilstücks mit einer Abschlußplatte (12) versehen ist.
3. Brennerkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpreßprofil
mit Führungskanälen (9) für Leitungen, Elektroden und dgl. versehen ist.
4. Brennerkopf nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand (30) mäander- oder sägezahnförmig innerhalb der beiden Mantelflächen
(3, 4) verläuft.
5. Brennerkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlflächen dienende
Nuten (6) an der inneren Mantelfläche (4) enden.
6. Brennerkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kühlflächen dienenden
Nuten (6) mit einem zur inneren Mantelfläche hin konvergierenden freien Querschnitt
versehen sind.
7. Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Brennerkopfes (1) für einen Brenner;
der mit Öl oder Gas betrieben wird, wobei der Brennerkopf (1) eine Wirbelkammer (2)
im Inneren umschließt, die von einer Wand (30) umgeben ist, wobei die Wand radiale
oder von der Radialrichtung abweichende Kanäle (5 + 8) aufweist, die in der Wirbelkammer
(2) münden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkopf (1) aus einem Metall-Strangpreßprofil
hergestellt wird, das einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt mit einer inneren
und einer äußeren Mantelfläche (4; 3) aufweist, die zueinander konzentrisch sind,
wobei die Wand (30) innerhalb des ringförmigen Querschnitts verläuft, in die beim
Strangpressen von der Wirbelkammer (2) und/oder von der Außenseite ausgehende Längsnuten
(5; 6) eingearbeitet sind, die die Richtung der gewünschten Kanäle (5 + 8) aufweisen,
und daß die Längsnuten (5) an ihrer Sohle mit Schlitzen (7) oder Bohrungen (8) versehen
werden, die in festgelegten Bereichen Verbindungen durch die Mantelflächen (3, 4)
hindurch ergeben, die durch die Längsnuten (5) verlaufen,
und daß das Strangpreßprofil entsprechend der gewünschten Brennerkopflänge abgelängt
wird.
8. Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Brennerkopfes (1) für einen Brenner,
der mit Öl oder Gas betrieben wird, wobei der Brennerkopf (1) eine Wirbelkammer (2)
im Inneren umschließt, die von einer Wand (30) umgeben ist, wobei die Wand radiale
oder von der Radialrichtung abweichende Kanäle (5 + 8) aufweist, die in der Wirbelkammer
münden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brennerkopf (1) aus einem Metall-Strangpreßprofil
hergestellt wird, das einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt mit einer inneren
und einer äußeren Mantelfläche (4; 3) aufweist, die zueinander konzentrisch sind,
wobei die Wand (30) innerhalb des ringförmigen Querschnitts verläuft, in die beim
Strangpressen von der Wirbelkammer und/oder von der Außenseite ausgehende Längsnuten
(5; 6) eingearbeitet werden, die die Richtung der gewünschten Kanäle (5 + 8) aufweisen,
und daß der Querschnitt des Strangpreßprofils spanabhebend von seiner Peripherie her
soweit abgetragen wird, daß ein Teil der Längsnuten an ihrer Sohle freigelegt wird
(Öffnungen 20),
und daß das Strangpreßprofil entsprechend der gewünschten Brennerkopflänge abgelängt
wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Flachseite
des abgelängten Teilstücks mit einer Abschlußplatte (12) versehen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Strangpreßprofil mit Führungskanälen (9) für Leitungen, Elektroden und dgl.
versehen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand (30) mäander- oder sägezahnförmig innerhalb der beiden Mantelflächen
(3,4) verläuft.
12. Verfahren nach Anspruch 7,8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Zuführung
von Verbrennungsluft oder Brennstoff bestimmten Kanäle aus an der äußeren Mantellinie
endenden Nuten (5) nach Perforation oder durch spanabhebende Abtragung gebildet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 7,8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlflächen dienende
Nuten (6) an der inneren Mantelfläche enden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die als Kühlflächen dienenden
Nuten mit einem zur inneren Mantelfläche hin konvergierenden freien Querschnitt versehen
sind.