Gasbrenner

Da im Zuge der Umbauarbeiten das Erdgas abgeklemmt wurde und die Schule mit Propan, bzw. Butan versorgt werden sollte, waren die alten Brenner nicht mehr verwendbar und wurden bis auf ein paar wenige alle entsorgt. Viele waren auch stark heruntergekommen, doch es befanden sich auch fast neue Modelle darunter.

Brenner kann man immer gebrauchen dachte ich mir und so nahm ich drei Stück mit, die auch alle noch alltagstauglich sind.

Dahingehend ist es mir ein persönliches Anliegen hier mal mit einer oft falsch verwendeten Begrifflichkeit aufzuräumen: Dem BUNSENBRENNER!

Als Bunsenbrenner wird schnell alles bezeichnet, was aus Luft und Gas eine Flamme produziert, aber die wenigsten Brenner sind heutzutage noch Bunsenbrenner, sie wurden von den zuverlässigeren und effizienteren Teclubrennern abgelöst. Die Unterschiede erläutere ich gleich, aber das hier ist ein richtiger Bunsenbrenner:

Quelle: Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=279064 (15.05.17)
Quelle: Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=279064 (15.05.17)

Ein Bunsenbrenner zeichnet sich durch das schlanke Brennrohr aus, an dessen unteren Ende sich eine gelochte Hülse befindet, mit der (relativ unpräzise) die Luftzufuhr reguliert werden kann.

Ansonsten befindet sich nur noch das Gasventil und ein Rückschlagschutz am oberen Ende des Brennrohrs an der Apparatur.

Ironischerweise wurde er nicht von Robert Wilhelm Bunsen erfunden, sondern vom ebenfalls berühmten Michael Faraday und wurde später von Bunsens Laborassistent Peter Desaga entscheidend weiterentwickelt.

Die meisten, in Schulen zu findenden Brenner sind jedoch sog. Teclubrenner:

Dieser hier abgebildete Teclubrenner ist zwar nicht mehr ganz neu, repräsentiert aber den klassischen Schul-Teclubrenner in einfachster aber guter Bauform. Er ist diesmal auch wirklich nach seinem Erfinder Nicolae Teclu benannt.

Allein optisch unterscheidet er sich schon durch das kaminartigen Brennrohr vom Bunsenbrenner.

Ebenfalls zu finden ist hier der Rückschlagschutz und das Gasventil, allerdings unterscheidet sich die Luftregulierung grundlegen, dazu später mehr.

So, kommen wir nun also zu den Unterschieden:

Der wohl gravierendste Unterschied liegt in der zu erreichenden Flammentemperatur. Während ein Bunsenbrenner es gerade mal auf etwa 1000°C bringt, so schafft ein Teclubrenner spielend 1300°C und mehr.

Grund dafür ist die andere Bauform des Schlotes, der beim Teclubrenner unten auseinanderläuft. Dadurch erzielt man eine bessere Durchmischung von Gas und Luft, und ein höherer Gasdruck durch eine feinere Düse, was höhere Brenntemperaturen erlaubt. Damit wären wir auch schon direkt bei den unterschiedlichen Luftregulationsmechanismen: Beide Brenner funktionieren grundlegend nach dem Prinzip der Strahlpumpe, d.h., daß das Gas, das durch das Brennrohr strömt, erzeugt einen Sog indem es die umliegende Luft auf seinem Weg mit sich reißt.

Beim Bunsenbrenner geschieht dies einfach durch die Löcher im Brennrohr, beim Teclubrenner allerdings ist der Kamin des Brennrohrs unten offen und kann mit einer Scheibe, die auf einem Gewinde sitzt, verschlossen werden. Dadurch ist der Saugeffekt viel ausgeprägter und die Größe der Öffnung viel besser zu regulieren.

 

Die oben genannten Temperaturen werden auch nur mit neuen oder sehr gut gepflegten Brennern erzielt.

Bei regelmäßigem Gebrauch korrodiert und verdreckt nach spätestens einem Jahr das Brennrohr so, daß man kaum über die 900°C kommt, egal ob Bunsen oder Teclu. Grund für dieses Phänomen ist eine Veränderung in den Wänden des Brennrohrs, das durch die oben beschriebenen Faktoren rau wird und somit die Strömung des Gasgemisches verändert und die Durchmischung behindert.

Daher ist es wichtig, die Brenner regelmäßig zu reinigen und zu pflegen, was im Schulbetrieb kaum gewährleistet werden kann. Ist der Effekt einmal eingetreten gibt es nur noch beschränkt ein Zurück.

Bei der Aufarbeitung meiner Brenner konnte ich nachher nur noch etwa 1150°C erzielen...

 

Ein weiterer Faktor, an den viele unbedarfte Nutzer gar nicht denken ist das richtig Gas, denn Gas ist nicht gleich Gas! Man unterscheidet meist zwischen Erdgas (Methan) , Stadtgas und Butan-Propangas.

Letzteres ist ein Gemisch aus Propan und Butan, Erdgas ist auch ersichtlich, und Stadtgas, auch als Leuchtgas bekannt ist ein Gemisch, daß durch Kohlevergasung in den berühmten alten Gaswerken hergestellt wurde und zum Betrieb von Straßenlaternen dient(e). Die Stadt mit den meisten Gaslaternen ist heute Berlin mit >1000 Stück. Zusammengesetzt ist es größtenteils aus Wasserstoff (51%), Methan (21%), Stickstoff (15%) und Kohlenstoffmonoxid (9%). Meist wurde es noch mit Diphosphan odotiert, um im Falle eines unbeabsichtigten Austretens gerochen werden zu können. Dieses Stadtgas wird heute fast nicht mehr hergestellt, nur einige Länder mit großen Kohlevorkommen nutzen es noch, denn heute ist Erdgas gut verfügbar. Der Nachteil ist, daß der CO-Anteil zu einer CO-Vergiftung führt, wenn man es einatmet. Dies bedingte viele Suizide mit Gas und auch einige Unfalltote. Mit Erdgas ist ein Suizid beinahe unmöglich, zumindest durch Einatmen, aber ich schweife ab...

Auf alle Fälle sind Brenner immer auf eine Gassorte optimiert und sollten auch nur mit dieser betrieben werden, sonst kann es zu unerwünschten und gefährlichen Erscheinungen wie spontanen Stichflammen kommen oder der Brenner arbeitet nicht richtig.

Daher sollte man sich bei der Anschaffung/Benutzung immer im Klaren darüber sein, was für ein Gas aus der Leitung kommt. Der Unterschied liegt im Ventil und der Düse, ist aber nicht immer eindeutig ersichtlich.

Umgang mit dem Brenner

An dieser Stelle kann ich mir ein paar Worte um den ordnungsgemäßen Umgang mit dem Gasbrenner nicht verkneifen. Ich erheben keinen Anspruch auf absolute Vollständigkeit und Richtigkeit, für eventuell durch diese Beschreibung verursachte Unfälle hafte ich nicht!

 

1.) Vorbereitung

 

Beim Arbeiten mit dem Brenner empfiehlt sich immer eine Schutzbrille.

Zunächst gilt es, sich mit dem Brenner auseinanderzusetzen. D.h., zu wissen, wo welches Ventil ist und wie er aufgebaut ist, wichtig ist hier auch ein Blick auf die Düse --> Ist der Brenner überhaupt für das vorliegende Gas geeignet?

Als nächstes untersucht man Brenner wie Anschluß(-schlauch) auf eventuelle Defekte. Nicht selten kommt es vor, daß ein Ventil verklemmt oder der Stutzen am Schlauch ausgelutscht ist.

Ist dies nicht der Fall, so kann man den Brenner anschließen. Hierbei ist darauf zu achten, daß man den Stutzen nicht mit zu viel Gewalt auf den Gashahn schiebt.

Bevor man nun den Haupthahn öffnet, sollte man sich versichern, daß alle Ventile des Brenners vollständig verschlossen sind und auch der Lufteinlass dicht ist. Nun kann man den Haupthahn öffnen.

 

2. Entzünden

Als erstes sollte man sichergehen, daß das Feuerzeug, das Streichholz oder der Anzünder einsatzbereit sind und zuverlässig arbeiten. Ist das der Fall, so sollte man, sofern man mit einer Flamme zündet diese über die Mündung des Brennrohrs halten und nun langsam das Gasventil am Brenner öffnen, bis sich das Gas entzündet, danach kann man die Gaszufuhr ein gutes Stück öffnen. Dabei ist natürlich darauf zu achten, daß man nicht gerade mit dem Gesicht über dem Brenner hängt.

Hat man alles richtig gemacht, so lodert nun eine unruhige, hellorange leuchtende Flamme von ca. 30cm Höhe vor einem auf. Wir reden hier von der Diffusionsflamme. Eine Diffusionsflamme entsteht, wenn das Gas aus dem Rohr austritt und mit der Umgebungsluft verbrennt. Diese Verbrennung ist relativ schlecht und unvollständig, was dazu führt, daß Rußpartikel im Gastrahl zu leuchten beginnen. Diese Rußpartikel sieht man teilweise auch als dezenten Rauch über der Flamme.

Diese Flamme ist eigentlich nur zum Zünden des Brenners interessant und findet sonst keinerlei Anwendung.

 

3. Einstellen der Flamme

 

Beim Arbeiten im Labor benötigt man meist eine Kegelflamme, auch als rauschende Flamme bekannt.

Mit ihr erreicht man die höchste Effizienz mit der Maximaltemperatur des Brenners und kann in verschiedenen Bereichen der Flamme verschiedene Temperaturen abgreifen. Die Bezeichnung kommt von ihrem Aussehen und dem Geräusch, daß sie erzeugt und das oft auch in einen dezentes Fauchen übergeht.

Eine rauschende Flamme erzeugt man nun durch die frühzeitige Beimischung von Luft, also durch das Öffnen der Lufzufuhr. Meist stellt sich die gewünschte Flamme erst ein, wenn diese komplett geöffnet ist.

Optimal eingestellt ist die Flamme, wenn sie eine Höhe von <5cm hat, und in ihrem Kern eine blaue Farbe aufweist, der von einer gelben/orangenen Schicht umhüllt ist.

Die innere Flamme hat etwa 500°C, während die heißeste Stelle der Flamme mit teils 1500°C an dem Punkt zwischen den beiden Kegeln liegt, nach außen hin wird es wieder kälter.

Nun kann mit dem Brenner gearbeitet werden.

 

4. Abschalten des Brenners

 

Sind die Arbeiten abgeschlossen, so schließt man entweder zunächst die Luftzufuhr, worduch sich wieder eine Diffusionsflamme einstellt, um dann zuerst das Gas am Brenner und dann am Haupthahn abzudrehen, oder man schaltet direkt das Gas ab und erledigt den Rest im Anschluß. Es ist darauf zu achten, daß der Brenner vor dem Wegräumen gut auskühlt und wenn nötig gereinigt wird.

 

5. Tücken und Gefahren

 

Auch wenn die meisten Brenner über einen Rückschlagschutz verfügen, so ist bei einem ungünstigen Verhältnis von Gas zu Luft nicht auszuschließen, daß die Flamm dennoch in den Brenner zurückschlägt, was bedeutet, daß sie nicht mehr an der Spitze des Brennrohrs brennt, sondern am Ventil im Brennerinneren. Dadurch erhitzt sich der Brenner stark und es kann zu schwerwiegenden Defekten kommen, bei denen gar Gas austreten kann.

Solch ein Fall ist zu vermeiden und entsteht, wenn die Luftzufuhr zu groß bzw. die Gaszufuhr zu gering ist.

So etwas passiert, wenn der Brenner falsch bedient wird oder durch einen defekten/eingeklemmten/verstopften/... Schlauch zu wenig Gas beim Brenner ankommt.

Gefährlich ist dies besonders beim Abschalten des Brenners, wenn der Haupthahn nicht richtig verschlossen wurde und die kleine Flamme im Brenner nicht bemerkt wird. Dies kommt aber fast nur bei alten Gashähnen vor, die nicht in zwei Positionen einrasten.

Reparaturbericht

Über die Instandsetzung lässt sich eigentlich nicht viel sagen, denn im Prinzip gab es nichts mehr zu tun, als die Brenner zu zerlegen und zu reinigen, was in diesen Fällen vornehmlich mit Stahlwolle vor sich ging.