AT396824B - Vormischgasbrenner - Google Patents

Description

AT 396 824 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Vormischgasbrenner mit wenigstens einer Gasdüse und wenigstens einem Mischrohr, die beide zueinander einen Abstand aufweisen.

Solche Vormischgasbrenner sind in einer Vielzahl von Ausführungen atmosphärisch brennend bekannt, das heißt, das Gas (Erdgas* Flüssiggas oder Stadtgas) wird durch eine Düse unter Vordruck zugeführt, und die Luft wird über den Spalt zwischen Gasdüse und Eingang des Mischrohres durch den Gasstrahlimpuls mitgerissen und eingemischL

Es hat sich herausgestellt, daß das Mischungsverhältnis zwischen Gas- und Primärluft in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Brenners, das heißt, je nach Höhe des Gasstrahlimpulses und der Temperatur des Brenners schwankt

Bei steigenden Anforderungen an Flammenstabilität und schadstoffarme Verbrennung besteht das Erfordernis, das Mischungsverhältnis zwischen Brenngas und Primärluft sehr präzise und konstant über den gesamten Lastend Betriebsbereich des Brenners einzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine selbsttätige Abstandssteuereinrichtung zur Variierung des Abstandes zwischen Gasdüse und Einlaß des Mischrohres in Abhängigkeit von einer vom Brenner abgeleiteten Temperatur.

Durch diese Ausgestaltung gelingt es, das Gas-/Primärluftgemisch sehr präzise und konstant einzustellen und damit niedrige Schadstoffemissionen an CxHy, ΝΟχ und CO zu realisieren.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Abstandseinstellvorrichtung einen Geber und ein Stellglied aufweist, wobei der Geber dem Brennraum oder einem vom Brenner erhitztem Medium zugeordnet ist und das Stellglied das Mischrohr oder die Gasdüse in Richtung der Mittelachse verschiebt.

Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, entweder die Temperatur des Brenners oder eine von diesem abgeleitete Temperatur zu erfassen und aufgrund der erfaßten Wärme entweder das Mischrohr oder die Gasdüse (1) zu verstellen, um den Abstand auf das korrekte Maß einzustellen.

Aus der GB-PS 2 232 478 ist eine Zündbrenner-Sicherheitseinrichtung für eine Gasverbrennungsvonichmng bekanntgeworden, bei der der Luftdurchsatz für den Zündbrenner gesteuert wird und die Gaszufuhr bei Sauerstoffmangel unterbrochen wird. Hiezu ist ein Faltenbalg vorgesehen, der über ein Dehnstoffelement gesteuert wird, wobei der Faltenbalg mit einer Gasdüse des Zündbrenners verbunden ist, die in einem Rohr des Zündbrennerkörpers abstandseinstellbar aufgenommen ist. Je nach der Größe der vom Dehnstoffelement gemessenen Temperatur wird die Gasdüse im Kanal des Zündbrenners axial verstellt Durch das Bewegen der Gasdüse ist es möglich, ein Luftzufuhrloch für den Zündbrenner, das in den Kanal mündet, mehr oder weniger abzudecken oder fteizugeben.

Aus der EP-OS 62 316 ist ein Gasbrenner bekanntgeworden, bei dem die Gaszufuhr auf einen konzentrischen Ring von Gasaustrittsöffnungen erfolgt, während die Luftzufuhr auf einen hierzu peripheren Ring größeren Durchmessers gleichfalls über Öffnungen erfolgt Diese Öffnungen stehen mit einer Gemischbildungskammer in Verbindung, die in das eigentliche Brennrohr mündet Der Auslaß von der Gemischbildungskammer ins Brennrohr ist durch eine Art Schieb» beherrscht so daß hier der Durchsatz an Brennstoff-Luftgemisch steuerbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Abstandseinstellvorrichtung als Dehnstoffelement ausgebildet ist dessen Geber über eine Kapillare einer Brennerkammer, einer Vorlaufleitnng oder einem Abgaspfad des Vormischgasbrenners und dessen Stellglied der verschiebbaren Gasdüse oder dem verschiebbaren Einlaß eines Mischrohres zugeordnet ist

Durch diese Art und Weise gelingt eine besonders einfache Ausbildung der Einstellvomchtung, deren Geber lediglich in thermischer Verbindung entweder mit dem Brenner oder einem Bauteil ist, das vom Brenner erhitzt wird, wobei das Stellglied dieses Dehnstoffelementes gleichzeitig den Antrieb für das Teil bildet das verstellt werden muß.

Als Alternative wäre hierzu auch möglich, die Abstandseinstellvorrichtung als Bimetallantrieb oder Schrittschaltmotor auszugestalten. Die Wirkungsweise eines Bimetallantriebs ist ähnlich dem Dehnstoffelement, mit einem Schrittschaltmotor wäre die Abstandseinstellung noch wesentlich präziser vomehmbar.

Schlußendlich ist es besonders vorteilhaft daß ein Einlaßteil des Mischrohres mit dem restlichen Mischrohr abstandseinstellbar über eine Manschette, einen Faltenbalg oder dergleichen verbunden ist Durch diese Art und Weise ist es besonders einfach, die Abstandseinsteilbarkeit in das Mischrohr des Vormischgasbrenners zu integrieren. -2-

AT 396 824 B

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den weiteren Unteransprüchen beziehungsweise der nachfolgenden Beschreibung hervor, die Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutern.

Es zeigen:

Figur 1 einen atmosphärischen Gasbrenner mit einem einzelnen Brennerrohr für einen Kessel beziehungsweise Wasserspeicher,

Figur 2 einen Rostbrenner mit einer Vielzahl von Brennerkammem, die von je mindestens einer Mischdüse gespeist sind für einen Umlaufwasseiheizer und

Figur 3 einen Vormischgasbrenner für einen Raumheizofen.

In allen drei Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Ein atmosphärischer Vormischgasbrenner besteht gemäß Figur 1 aus einem Brennerrohr beziehungsweise einer Brennerkammer (1), die in einem bestimmten Bereich (2) an der Oberseite Brenngemisch-Austrittsöffnungen (3) aufweist, an denen Brennerflammen (4) entstehen. In den Innenraum (5) der Brennerkammer mündet ein Injektorrohr (6), dessen Einlaß (7) trichterförmig erweitert ist. In einem Abstand (S) ist dem Einlaß (7) des Injektorrohres (6) eine Gasdüse (8) zugeordnet, deren Längsmittelachse (9) mit der Längsmittelachse des Injektorrohres (6) fluchtet. Die Gasdüse (9) ist an eine Gaszuleitung (10) für Stadtgas, Flüssiggas oder Erdgas angeschlossen.

In dieser Gasleitung (10) ist ein von einem Elektromagneten (11) beherrschtes Magnetventil (12) angeordnet. Mittels des Elektromagnetventils (11/12) kann der Gasdurchsatz durch die Düse zwischen den Werten 0, einer Teillast sowie der Vollast stetig oder stufenweise eingestellt werden.

Der Abstand (S) zwischen dem Auslaß der Gasdüse (8) und dem Einlaß (7) des Injektorrohres (6) ist nun erfindungsgemäß äbstandseinstellbar. Hierzu ist eine Abstandssteuereinrichtung (13) vorgesehen, der ein Soll-Wertgeber (14) zugeordnet ist. Ein Ist-Wert wird der Abstandseinstellvorrichtung (13) über einen Temperaturfühler (15) und eine Meßleitung (16) vorgegeben, wobei dem Temperaturfühler im Rahmen des Ausführungsbeispiels der Figur 1 die Temperatur der Brennerkammer (1) zugeordnet ist, vorzugsweise wird die Temperatur des Teils der Brennerkammer abgefühlt, der im Bereich (2) der Brenngemisch-Austrittsöffhungen (3) zugeordnet ist.

Die Abstandssteuereinrichtung arbeitet so, daß bei kaltem Brenner der Abstand (S) ein Minimum wird, während er bei betriebsheißem Brenner unter Maximallast zu einem Maximum wird. Bei Teillastwerten wird der Abstand (S) zwischen diesen beiden Werten stetig oder in Stufen gesteuert.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist die Gasdüse (8) einem Gehäuse starr zugeordnet, in das sie eingeschraubt ist. Der Einlaß (7) des Mischrohres (6) ist bezüglich des Gehäuses abstandseinstellbar beweglich gelagert. Hierbei kann, muß aber nicht, das gesamte Mischrohr mit der Brennerkammer (1) beweglich sein, es reicht auch, wenn ein Teil des Mischrohres äbstandseinstellbar zur Düse (8) ist. Hierbei kann dann der restliche Brenner starr stehenbleiben, es muß dann nur für das Gas-Luft-Gemisch im Innenraum (5) des Injektors (6) eine Faltenbalgdichtung oder eine Schiebedichtung vorhanden sein.

Eine solche Schiebedichtung ist in Form einer Manschette (18) in Figur 1 angedeutet In diesem Fall kann dann der oder die Brennerkammer(n) im Gehäuse mit angeordnet sein, insbesondere wenn das Gehäuse den Brennraum, in dem die Brennkammern) angeordnet ist (sind), mit umschließt

Im Rahmen der Figur 2 ist eine Variante der Erfindung näher erläutert:

Hier wird die Erfindung auf einem Umlaufwasserheizer angewandt, dessen Wärmetauscher (19) an eine mit einer Umwälzpumpe (20) versehenen Rücklaufleitung (21) und eine mit dem Temperaturfühler (15) versehene Vorlaufleitung (22) angeschlossen ist. Der Temperaturfühler (15) fühlt hier eine vom Brenner abgeleitete Temperatur, nämlich die Vorlauftemperatur des vom atmosphärischen Vormischgasbrenner (23) erhitzten Wassers ab. Es handelt sich bei diesem atmosphärischen Vormischgasbrenner um einen sogenannten Rostbrenner, der eine Vielzahl einzelner Brennerkammem (1) nebeneinander aufweist. Jede einzelne Brennerkammer ist von einem Injektor (6) gespeist, dessen Einlaß (7) im Abstand (S) je einer Gasdüse (8) gegenübersteht. Die einzelnen Gasdüsen sind je einem Gasverteilerrohr (24) zugeordnet, die alle stromab des Ventils (12), von der Gasleitung (10) abgehend, gleitend auf jeweils ihrem Gasverteilerrohr angeordnet sind. Die Abstandseinstellvorrichtung (13), die in Abhängigkeit von der Temperatur der Vorlaufleitung den Abstand (S) zwischen Gasdüse und Einlaß des Mischrohres variiert, arbeitet bei diesem Ausführungsbeispiel an jeder Düse. Zweckmäßigerweise wird im Falle einer Gasdüse diese, im Falle mehrerer Gasdüsen werden alle -3-

Claims (5)

1. AT 396 824 B gemeinsam in Richtung auf die ortsfest angeordneten Mischrohreinlässe verschoben. Hierzu wird ein Düsenträger vorgesehen, der alle Düsen trägt, die dann alle gemeinsam verschoben werden. Die Bemessung für den Abstand ist die gleiche, wie im Rahmen dar Figur 1 geschildert. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß nicht die Summe der relativ schweren Brennerkammern (1) des atmosphärischen Vormischgasbrenners (23) verschoben werden müssen, sondern daß nur die relativ leichte Düse beziehungsweise die relativ leichten Düsen verschoben werden müssen. Die Abstandssteuervorrichtung (13) ist als Dehnstoffelement ausgebildet, wie es zum Beispiel aus einem Thermostatventil einer Heizungsanlage bekannt ist Das Dehnstoffelement ist mit einem Geber ausgestattet der dem Temperaturfühler (15) entspricht die Verbindung zwischen Geber und Dehnstoffelement ist durch eine Kapillare gebildet die der Leitung (16) entspricht. Je höher der Kopf erhitzt wird, um so größer ist der Stellbereich eines Kolbens des Dehnstoffelementes, diese Stellbewegung wird im Sinne eines Stellgliedes auf das Mischrohr (6) beziehungsweise die Düse (8) gegeben. Beiläufig bemerkt ist noch ein Regler (25) vorhanden, dem ein Außentemperaturfühler (26) über eine Meßleitung (27) zugeordnet ist der Regler arbeitet in seinen Ausgängen auf den Elektromagneten (11) beziehungsweise einen Antriebsmotor (28) der Pumpe (20). Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 handelt es sich um die Anwendung der Erfindung auf einen Lufiheizer. Der Wärmetauscher (19) ist als Abgas-Luft-Wärmetauscher ausgebildet, dem Rischluft über eine Lufteinlaßleitung (30), in der ein von einem Motor (31) angetriebener Ventilator (32) zugeordnet ist zugeführt wird und dem die erwärmte Frischluft über eine Luftauslaßleitung (33) zur Beheizung eines oder mehrerer Wohnräume abgezogen wird. Der andere Teil des Wärmetauschers liegt im Abgaspfad (34) eines Brennraums (35), der von dem atmosphärischen Vormischgasbrenner (23) beheizt ist. Dem Abgaspfad (34) ist der Temperaturfühler (15) zugeordnet dessen Kapillare (16) einem oder mehreren Mischrohren (6) des Brenners (23) zugeordnet ist Hier wird der gesamte Brenner von der Abstandssteuervorrichtung (13) verschöben, er ist gleitend gelagert und im Sinne des Weges (S) verstellbar. Die Gasdüse(n) (8) ist (sind) ortsfest im Gehäuse (15) gelagert. Es sei an dieser Stelle betont daß die Entscheidung, ob die Gasdüse und/oder die Injektoren (8) verschoben werden, unabhängig von der Art der Anwendung ist. Jede der beiden Abstandseinsteilbarkeiten ist bei jedem der drei Ausführungsbeispiele möglich. Weiterhin ist es für die Erfindung gleichgültig, ob eine oder mehrere Düsen (8) oderein oder mehrere Injektoren (6) vorhanden sind. Es ist auch gleichgültig, ob der gesamte Brenner beziehungsweise das gesamte Injektorrohr oder nur ein Teil, nämlich der Einlaß verschoben wird. Schließlich kann auch statt der hydraulisch arbeitenden Abstandseinstelleinrichtung eine elektromotorisch arbeitende oder eine pneumatisch arbeitende oder rein mechanisch aufgebaute Verbindung verwendet werden, es kann der Antrieb der Abstandseinstellvorrichtung zum Beispiel auch über ein Bimetallelement erfolgen. Weiterhin kann ein Schrittschaltmotor eingesetzt werden. Schließlich ist es auch möglich, die Abstandseinstellung vom Verbrennungsergebnis her zu steuern, hier wäre dann ein Abgasfühler Yorzusehen, der die Schadstoffemission mißt. Der Abstand wird dann nach einem Minimum der Schadstoffe gesteuert. PATENTANSPRÜCHE 1. Vormischgasbrenner mit wenigstens einer Gasdüse und wenigstens einem Mischrohr, gekennzeichnet durch eine selbständige Abstandssteuereinrichtung (13) zur Variierung des Abstandes (S) von der Gasdüse (8) zum Einlaß (7) des Mischrohres (6) in Abhängigkeit von einer vom Brenner (23) abgeleiteten Temperatur. (Figur 3)
2. 2. Vormischgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinstellvorrichtung (13) einen Geb«· (15) und ein Stellglied aufweist, wobei der Geber (15) dem Brennraum (35) oder einem vom -4- AT396 824 B Brenner (23) erhitztem Medium zugeordnet ist und das Stellglied das Mischrohr (6) oder die Gasdüse (S) in Richtung deren Mittelachsen verschiebt.
3. 3. Vormischgasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinstell-S Vorrichtung (13) als Dehnstoffelement ausgebildet ist, dessen Geber (15) über eine Kapillare einer Brennerkammer (1), einer Vorlaufleitung (22) oder einem Abgaspfad (34) des Vormischgasbrenners (23) und dessen Stellglied der verschiebbaren Gasdüse (S) oder dem verschiebbaren Einlaß (7) eines Mischrohres (6) zugeordnet ist.
4. 4. Vormischgasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinstellvorrichtung (13) einen Schrittschaltmotor oder einen Bimetallantrieb enthält
5. 5. Vormischgasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaßteil (7) des Mischrohres (6) mit dem restlichen Mischrohr (6) abstandseinstellbar über eine Manschette, einen 15 Faltenbalg oder dergleichen verbunden ist 20 Hiezu 2 Blatt Zeichnungen