Hallo Ingo,
nachdem du hier das Thema eröffnet hast,
stell ich hier mal meine Versuche, Erfahrungen und Gedanken dazu ein.
Vielleicht nutzt es ja dem einem oder anderen, der gerne so etwas nachbauen will.
Dazu einige Vorbemerkungen zum Gas.
Hier erst einmal eine Tabelle, aus der wir die für uns wichtigsten Daten entnehmen können.
Butan ist hier zwar auch aufgeführt, ist aber aufgrund des Siedepunktes für uns uninteressant!
Üblicherweise wird Propan verwendet.
Physikalische und technische Daten
Physikalische Daten Flüssiggas
Aus dieser Tabelle sind drei Dinge deutlich zu erkennen
Der Siedepunkt
Da Gase, die sich entspannen abkühlen, kann es zu einer Vereisung der Flasche und auch des Flaschenventils kommen.
Je mehr Gas ich in einer bestimmten Zeit entnehme, desto stärker ist dieser Effekt.
Als maximale Entnahmemenge gilt bei Propan
bei 15C° 1,2 Kg / h im Dauerbetrieb
und 2 – 3 Kg /h im Stoßbetrieb
Wenn die Entnahmemenge größer ist, vereisen die Flaschen, was dann wiederum zu einem Druckabfall führt.
Entgegenwirken kann man hier nötigenfalls mit einem Wasserbad, oder durch Verwendung einer Flaschenbatterie.
Bei Butan wäre beim Vereisen der Flasche praktisch keine Gasentnahme mehr möglich.
Deshalb ist Butan für unsere Zwecke ungeeignet!
Zum Vergleich hier eine Dampfdrucktabelle
2.Der Energiegehalt oder auch Heizwert
1Kg Propan hat einen Heizwert von 12,87 kW/h
das bedeutet, bei der Entnahme von 1,2 Kg / h
haben wir eine Heizleistung von 15,44 kW.
Da stellt sich natürlich die Frage, ob das reicht?
Da die Gasessen mittlerweile von vielen (Hobby)Schmieden betrieben werden,
liegt die Antwort auf der Hand „ Es reicht" !
Wobei viele bestimmt wissen, dass die Flaschen im Betrieb durchaus auch vereisen können, was wiederum den Schluss zulässt, dass die Entnahmemengen teilweise größer sind und somit auch eine
Heizleistung von mehr als 15 kW erreicht werden kann.
Und dies sowohl mit einem Venturibrenner, als auch mit einem Gebläsebrenner.
3.Die Flammgeschwindigkeit
Dies ist ein weiterer wichtiger Wert, den wir im Auge behalten sollten.
Wie aus der Tabelle zu sehen ist, beträgt die Flammgeschwindigkeit 42,7 cm/sec.
Das heißt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit in unserem Brenner geringer wird, brennt die Flamme in das Brennerrohr zurück, und der Brenner fängt an zu stottern.
Wissen sollte man noch, das zur vollständigen Verbrennung von 1Kg Propan 12,1m³ also 12100 Liter Luft benötigt werden.
Soweit diese Vorbetrachtungen.
Nun zum Brenner
Wie ja bekannt ist, gibt es da mehrere Möglichkeiten.
1.Der Venturibrenner,
der so heißt, weil er die zur Verbrennung benötigte Luft selber ansaugt.
(Venturi-Effekt) oder auch hydrodynamisches Paradoxon.
Welches besagt, Gegenstände, die an Strömungszonen von Gasen bzw. Flüssigkeiten angrenzen, werden hineingezogen und nicht, wie man erwarten würde, weggedrückt. Die Ursache ist, dass dort, wo eine Strömung herrscht, relativ zur Umgebung stets ein Unterdruck herrscht.
Hier mal eine sehr grobe Skizze mit Paint erstellt.
Bei dieser Skizze habe ich darauf verzichtet, eine „Flare" , (so wird eine Erweiterung am Ende des Brennerrohres genannt) zu zeichnen.
Der Nachteil daran ist, dass der aus der Düse austretende Gasstrahl nur eine gewisse Menge Luft mitreißen kann, und, dass es recht schwierig ist, diese Luftmenge zu regulieren. Denn diese Luftmenge hängt natürlich in erster Linie von der eingebrachten Gasmenge und deren Geschwindigkeit ab.
Nun gibt es zwar die Möglichkeit, die Luftmenge mechanisch über Drosselklappen zu reduzieren, oder zu erhöhen, aber das hat seine Grenzen.
Stellen wir uns einmal vor, wir haben einen hohen Druck, mit dem das Gas ausströmt, dann haben wir auch eine große Geschwindigkeit und gleichzeitig ein großes Gasvolumen.
Im umgekehrten Fall, bei geringem Druck, also kleiner Geschwindigkeit ein kleines Gasvolumen.
Nehmen wir nun einmal an, wir hätten die ideale Konstruktion gefunden, bei der die für die optimale Verbrennung notwendige Luftmenge von 12,1 m³ Luft pro Kg Gas angesaugt wird,
und gleichzeitig eine Strömungsgeschwindigkeit von nicht unter 47,2 cm/sec erreicht wird,
dann käme hier die Bernoulli-Gleichung zum Tragen, und wir wären fein raus.
Leider ist das nicht so, denn, wir haben weder ein „reibungsfreies Fluid", noch haben wir ein „inkompressibles Fluid", was eine Voraussetzung für die Gültigkeit dieser Gleichung ist.
Mit andern Worten durch Rauigkeit und Rohrlänge kommt es zu Verwirbelungen und zu einem Druckabfall.
Also kämpfen wir beim „Venturibrenner" letztlich damit, das bei niedrigen Gasdrücken die Strömungsgeschwindigkeit zu gering wird, und der Brenner ins Stottern kommt, oder aber im ungünstigsten Falle die Flamme sogar in den Brenner zurückschlägt.
Im anderen Fall, bei hohen Gasdrücken je nach Konstruktion des Brenners,entweder zu wenig oder gar zu viel Luft angesaugt wird, was dann wiederum zu einer schlechten (unvollständigen) Verbrennung, bei der möglicherweise sogar die Flammen aus der Esse schlagen, oder gar zu einem Abkühlen unserer Esse durch zu viel kühlende Luft führt.
Trotz alledem, einen ganz klaren Vorteil hat der „Venturibrenner" , den ich eigentlich eher als
„Saugbrenner" bezeichnen würde.
Er ist preisgünstig und einfach zu bauen und hat durchaus seine Berechtigung, wenn es darum geht,eine Esse im unteren Temperaturbereich zu fahren
und bei Bedarf eine neutrale bis reduzierende Atmosphäre zu halten.
Hier ein Bild von einem einfachen Brenner.
Hier der Brenner in Einzelteile Zerlegt.
Hier ein Modell mit einem Schieber zur Luftregulierung
Und hier die Flamme die ein solcher Brenner erzeugen kann.
Wie man sieht, lässt sich damit schon in einem einfachen Tonrohr Ø 10 cm ohne Isolierung bei
1bar Gasdruck Schmiedetemperatur erreichen.
2. Der Gebläse- oder Überdruckbrenner.
Anders als beim Venturibrenner verfügt der Gebläsebrenner wie der Name schon sagt über ein Gebläse, welches dafür sorgt, dass immer genügend Luft zur Verfügung steht.
Hier ein Bild davon
Und hier dieser Brenner in Einzelteile zerlegt allerdings mit einer anderen „Gaslanze". (Das Wort hat Kollege Ingo geprägt)
Bei dieser Bauform muss der Lüfter die gesamte zur Verbrennung benötigte Luft liefern.
Zu sehen ist auch der Schieber, über den das Luftvolumen eingestellt wird.
Der Vorteil dieses Brennertyps besteht darin, dass die benötigte Luftmenge unabhängig von der
Gasmenge eingestellt werden kann.
Das Gas saugt hier keine Luft an, da der Brenner ja geschlossen ist.
Der Nachteil dieser Brenner ist natürlich der Preis, da ja ein Lüfter und ein Schieber oder ein Kugelhahn zusätzlich erforderlich ist.
Wichtig bei dieser Brennerart ist, das der Luftstrom sehr feinfühlig und genau eingestellbar seien muss!
Dadurch, das auch bei großen Gasmengen, die nötigen Luftmengen zur Verfügung stehen, sind mit diesen Brennern sehr hohe Temperaturen erreichbar.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, das auch bei niedrigen Gasdrücken, bei denen ein Venturibrenner zum Stottern oder Rückbrennen neigt, der Gebläsebrenner noch genügend Strömungsgeschwindigkeit erzeugt, um diese Effekte zu verhindern.
Hier wird jetzt auch deutlich, warum eine feinfühlige Regulierung unbedingt notwendig ist!
Denn ohne diese feinfühlige Regulierung ist das Beherrschen eines Gebläsebrenners nicht möglich.
Ein ganz entscheidender Vorteil eines solchen Brenners ist aber auch, dass der Gasverbrauch durch die Möglichkeit der optimalen Gemischaufbereitung deutlich zurück geht.
3. Der „weder noch" oder „sowohl als auch" Brenner,
den ich hier mal als Hybridbrenner bezeichne
Diese Brennerform ist, die von mir persönlich bevorzugte.
Stellt sich die Frage, warum?
Vorweg einige Bilder.
Hier der Brenner in Einzelteilen.
Und hier der montierte Brenner
(Bei diesem Brenner regele ich die Luftmenge an der Saugseite des Gebläses durch eine verstellbare Klappe)
Nun komme ich wieder darauf zurück, warum dieser Brenner mein Favorit ist.
Zum einen kann ich ihn ohne den Lüfter als „Saugbrenner" betreiben.
Dazu ist es nicht nötig, den Lüfter zu demontieren, es reicht, ihn einfach nicht einzuschalten.
Zum andern kann ich jederzeit den Lüfter einschalten und so bei bedarf die Luftmenge erhöhen.
Wer schon einmal einen umgebauten Dachpappbrenner angeschaut hat, dem drängt sich vielleicht die Frage auf, was soll das mit der „Gaslanze" ? Wofür ist das denn gut?
Ganz einfach, diese Bauform bringt eine weitere Optimierungsmöglichkeit.
Wenn man tiefer in den Brennerbau einsteigt, wird sich bald die Frage stellen,
wie lang ist eigentlich das ideale Brennerrohr?
Durch den Einsatz einer solchen Gaslanze wird diese Frage zumindest für den Gebläsebrenner nebensächlich.
Die Gemischaufbereitung findet zwar im Brennerohr statt, kann aber problemlos angepasst werden, da die Gaslanze ja einfach zu verschieben ist.
Das ist übrigens noch ein Pluspunkt für den Gebläsebrenner, der bei unterschiedlichen Rohrlängen in Verbindung mit einer Gaslanze jederzeit optimal eingestellt werden kann, während ein Venturibrenner auch recht stark von der Rohrlänge beeinflusst wird.
Zu erwähnen wäre noch, dass sich bei mir der Durchmesser von 1 Zoll als ideal für alle Brennertypen herausgestellt hat.
Hier noch eine Tabelle, die ich an andere Stelle schon einmal gepostet habe.
Es sind die in meiner Esse bei optimal eingestelltem Hybridbrenner erreichten Temperaturen mit den unterschiedlichen Düsendurchmessern und Gasdrücken zu sehen.
Gruß Heizer Heinz
Ps. Wenn noch jemand Ideen, Tipps oder Anregungen hat?
Ich bin da immer neugierig.
