AT409412B

AT409412B - Gebläsebrenner

Info

Publication number: AT409412B
Application number: AT1999A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2002-08-26
Also published as: ATA1999A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gebläsebrenner gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches.

Ein solcher ist bekanntgeworden aus der AT 407 565 B, bei der allerdings nur eine Gaszufuhr vorgesehen ist. Hierdurch gelingt die Gasluftvormischung, wie sich im praktischen Betrieb herausgestellt hat, nur unvollständig.

Weiterhin sind aus der DE 4 427 104 A 1 und der EP 738 854 A2 Gasbrenner bekanntgeworden, bei denen die Gaszufuhr innen und die Luftzufuhr auf einen die Gaszufuhr umgebenden Ring vorgesehen ist. Bei dem Brenner nach der DE 4 427 104 A1 fehlt ein Staukörper, der nach der EP 738 854 A2 vorgesehene scheibenartige Körper wirkt nicht als Staukörper, da er nicht in den ringförmigen Bereich des Gemischaustritts hineinragt.

Auch gegenüber diesem Stand der Technik ist die Gemischbildung zu verbessern.

Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zu Grunde, diesen dem gesamten Stand der Technik anhaftenden Nachteil zu vermeiden und einen Geblasebrenner der eingangs näher bezeichneten Art vorzuschlagen, bei dem auf einfache Weise eine sehr weitgehende Homogenisierung des Gas-/Luftgemisches sichergestellt werden kann.

Erfindungsgemäss wird dies bei einem Gasbrenner der eingangs näher bezeichneten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruches erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Massnahmen ist sichergestellt, dass sich Gas und Luft an zwei Austrittsfronten miteinander vermischen können, was zu einem wesentlich effektiveren Ergebnis führt, als wenn dies nur an einer Gemischbildungsfront gemäss dem Stand der Technik erfolgt. Das über den Umfang verteilt ausströmende Gas wird durch den Staukörper mit der Luft verwirbelt, so dass sich beide Bestandteile noch inniger miteinander vermischen. Dadurch wird eine weitgehend optimale Verbrennung erreicht, bei der nur geringe Mengen an Schadstoffen anfallen. Dadurch ist es auch möglich, einen solchen Brenner in weiten Grenzen modulierend zu betreiben.

Hierbei unterstützen die Merkmale des ersten abhängigen Patentanspruches gemäss einer Variante der Erfindung die der Erfindung Durch diese Massnahme ist im übrigen ebenfalls sichergestellt, dass die in den Brennraum einströmende Luft, und das über den Umfang zusätzlich verteilt einstömende Gas durch den Staukörper verwirbelt werden und sich daher innig vermischen, wodurch sich die bereits erwähnten Vorteile ergeben
Durch die Merkmale des zweiten abhängigen Patentanspruches ergibt sich insbesondere durch die senkrecht zur Luftzufuhr erfolgende Einstromung des Gases eine besonders gute Durchmischung von Gas und Luft.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, dass der Brenner in einem grösseren Bereich modulierend betrieben werden kann. Dabei stellt sich aufgrund des bei einem Betrieb des Brenners mit grösserer Leistung grösseren Impulses der ausströmenden Luft ein grösserer Abstand zwischen dem Staukörper und der Mündung der Ausströmöffnung ein, wodurch auch unter solchen Bedingungen eine sehr gute Homogenisierung des Gemisches sichergestellt ist.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich der Vorteil einer entsprechend langen Standzeit des Staukörpers.

Durch die Merkmale des Anspruches 6 lässt sich eine ruhigere Strömung des Gemisches und damit eine ruhigere Verbrennung erreichen.

Durch die Merkmale des Anspruches 7 ist es möglich, die Belastung der Wandung des Brennraumes, bzw. eines Wärmetauschers im Hinblick auf eine Vergleichmässigung der spezifischen Belastung zu beeinflussen.

Durch die Merkmale des Anspruches 8 lässt sich die Ausbildung der Flammen beeinflussen und damit auch die Belastung der Wände des Brennraumes bzw. eines Wärmetauschers beeinflussen.

Durch die Merkmale des Anspruches 9, insbesondere bei einer eckigen Ausbildung des Staukörpers ergeben sich oberhalb des Staukörpers kräftige Verwirbelungen, die zu einer Verbesserung der Vermischung führen.

Durch die Merkmale der Anspruches 10 ergeben sich oberhalb des Staukörpers eine Vielzahl von kleinen Verwirbelungen die zu einer erheblichen Vergleichmässigung des Gemisches führen.

Um eine bestimmte Strömungsführung des Gemisches zu erreichen, können die Merkmale des Anspruches 11 vorgesehen sein.

Die Merkmale des Anspruches 12 ermöglichen eine Anpassung der Flammenfront des Brenners an die geometrischen Verhältnisse des Brennraumes oder eines in diesem angeordneten

Wärmetauschers.

Durch die Merkmale des Anspruches 13 lässt sich eine besonders gute Vermischung der Luft mit dem Gas erreichen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen :
Fig. 1 schematisch eine Heizeinrichtung mit einem erfindungsgemässen Brenner,
Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemässen Brenner,
Fig. 3 schematisch einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemä- ssen Brenners,
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Brenner nach der Fig. 3,
Fig. 5 schematisch einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brenners,
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Brenner nach der Fig. 5,
Fig. 7 schematisch einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brenners,
Fig. 8 eine Draufsicht auf den Brenner gemäss Fig. 7,
Fig. 9 schematisch einen Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brenners,
Fig. 10 eine Draufsicht auf den Brenner nach der Fig.

9,
Fig. 11 schematisch einen Schnitt durch eine sechste Ausführungsform eines erfindungsgemä- ssen Brenners,
Fig. 12 eine Draufsicht auf den Brenner nach der Fig. 11,
Fig. 13 schematisch einen Schnitt durch eine siebente Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brenners,
Fig. 14 eine Draufsicht auf den Brenner nach der Fig. 13,
Fig. 15 schematisch einen Schnitt durch eine achte Ausführungsform eines erfindungsgemä- ssen Brenners,
Fig. 16 eine Draufsicht auf den Brenner nach der Fig. 15,
Fig. 17 einen Schnitt durch eine neunte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Brenners und
Fig. 18 einen Schnitt entlang der Linie A-A in der Fig. 17.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile.

Die Heizeinrichtung nach den Fig. 1 und 2 weist einen zylindrischen Brennraum 1 mit stehender Längsachse auf, in den ein erfindungsgemässer Brenner 2 axial hineinragt, der den Boden 3 des Brennraumes 1 durchsetzt. Dieser Brenner 2 ist über eine Gas- und Luftversorgung 4 versorgbar.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, wird der Brennraum 1 von einem Flammrohr 7 begrenzt.

Der Brenner 2 ist zentral im Boden 3 des Brennraumes 1 angeordnet, wobei eine Luftzufuhr 8, die zentral angeordnet ist, von einem Gebläse versorgbar ist. Dabei ist im Bereich der Mündung 9 der Luftzufuhr 8 ein Führungsstift 10 eines Staukörpers 11 geführt.

Die Luftzufuhr 8 ist von einer Gaszufuhr 12 umgeben, die über einen radial abstehenden Anschlussstutzen 13 mit einer Gasleitung verbindbar ist.

An der Stirnseite der Gaszufuhr 12 sind über den Umfang verteilt angeordnete Ausströmöffnungen 6 angeordnet, über die Gas in den Brennraum 1 strömen kann.

Beim Betrieb des Brenners 2 strömt Luft über die Luftzuführung 8 in den Brennraum und wird dabei durch den Staukörper 11 gestaut, radial abgelenkt und verwirbelt. Gleichzeitig strömt auch Gas über die Ausströmöffnungen 6 in den Brennraum 1 ein. Dabei werden auch die Gasstrahlen durch den Staukörper 11 gestaut und es kommt zu einer Verwirbelung des Luftstromes und der Gasstrahlen. Dabei kommt es durch die Verwirbelung zu einer sehr innigen Vermischung von Gas und Luft, wodurch ein sehr homogenes Gemisch entsteht.

Der Staukörper 11 kann von einer Feder (nicht dargestellt) gegen die Mündung 9 der Luftzufuhr vorbelastet sein. In diesem Fall stellt sich ein Abstand 5 zwischen dem auf dem Stift 10 verschieblich gelagerten Staukörper 11 und der Mündung 9 in Abhängigkeit vom Impuls des Luftstroms ein. Dadurch kann der Brenner in sehr weiten Grenzen modulierend betrieben werden, wenn der Gasdurchsatz entsprechend variiert wird
Die Luftzufuhr 8 ist von der ringfömigen Gaszufuhr 12 umgeben. Die Gas-Ausströmöffnungen 6

sind in den Boden 3 integriert. Dabei ist die Gaszufuhr 12 mit einem radialen Ansatz 14 versehen, in den ein Anschlussstutzen 13 mündet.

Die Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, dass der Staukörper 11 in einem von 900 abweichenden Winkel gegenüber der Brennerachse angeordnet ist und eine dreieckige Gestalt aufweist. Dabei sind die Gas-Ausström- öffnungen 6 entlang einer kreisförmigen Umfangslinie angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform ergeben sich insbesondere im Bereich der Ecken des Staukorpers 11 zur Ausbildung sehr kräftiger Verwirbelungen.

Die Ausführungsform nach der Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von jener nach der Ausführungsform nach der Fig. 1 und 2 durch eine halbkugelförmige Ausbildung des Staukörpers 11.

Dabei sind die Gas-Ausströmöffnungen 6 entlang einer elliptischen Umfangslinie angeordnet.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 ist eine entlang einer quadratischen Umfangslinie verlaufende Gaszufuhr 12 vorgesehen, wobei die Gas-Ausströmöffnungen 6 entlang einer quadratischen Umfangslinie angeordnet sind. Dabei kann diese, wie in der Fig. 10 strichliert angedeutet ist, rund oder auch elliptisch ausgebildet sein. Weiters kann der Staukörper 11 aber auch quadratisch oder auch rechteckig ausgebildet sein.

Die Ausführungsform nach den Fig. 11 und 12 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 9 und 10 durch eine entlang einer rechteckigen Umfangslinie verlaufenden Gaszufuhr 12, wobei auch die Gasausströmöffnungen 6 entlang einer rechteckigen Umfangslinie angeordnet sind.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 13 und 14 ist die Gaszufuhr 12 als ein das Flammrohr 7 umgebender Ringraum ausgebildet, wobei die Wand des Flammrohrs 7 von den Gasausström- öffnungen 6 durchsetzt ist. Dabei kann, wie in der Fig. 13 strichliert dargestellt, der Staukörper 1 in einem von einem 900 Winkel abweichenden Winkel zur Brennerachse angeordnet sein, oder schwenk-bzw. verstellbar gehalten sein.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 15 und 16 ist eine Gaszufuhr 12 von einer Luftzufuhr 8 teilweise umgeben, wobei diese wieder von einer weiteren Gaszufuhr 121 teilweise umgeben ist.

Dabei ist die Luftzufuhr 8 in Form zweier seitlich der zentralen, linienförmig ausgebildeten Gaszufuhr 12 ausgebildet. Die Gaszufuhren 121 sind ebenfalls linienförmig ausgebildet.

Bei dieser Ausführungsform sind oberhalb der beiden linienförmigen Luftzufuhren 8 Staukörper 11 angeordnet.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 17 und 18 ist die Luftzufuhr 8 von einer Wand 15 und der Gaszufuhr 12 begrenzt. Dabei ist die Wand 15 mit dem Flammrohr 7 verbunden, das einen Winkel ALPHA mit der Wand 15 einschliesst. Dadurch ergibt sich zwischen dem Flammrohr 7 und dem Boden 3 des Brennraumes 1 ein Kanal 16, in dem der Staukörper 11 angeordnet ist, der in einem mit der Winkelsymmetrale des Kanals 16 von 900 abweichenden Winkel angeordnet sein kann. Dabei ist der Staukörper 11, wie aus der Fig. 18 zu ersehen ist, an einem horizontalen Stift 10 gehalten. Dabei sind die Gas-Ausströmöffnungen 6 zwischen der Luftzufuhr 8 und dem Staukörper 11 angeordnet.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Gebläsebrenner mit einer Gaszufuhr (12) und einer Luftzufuhr (8), die in axialer Richtung in einen Brennraum (1) mündet und von der gleichartig angeordneten Gaszufuhr (12) we- nigstens teilweise umgeben ist, die über an einer Stirnseite über den Umfang verteilt an- geordnete Ausströmöffnungen (6) in den Brennraum (1) mündet und oberhalb der Mün- dung (9) der Luftzufuhr (8) ein die Luft radial ablenkender Staukörper (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhr (89 in an sich bekannter Weise von einer weiteren Gaszufuhr (121) zumindest teilweise umgeben ist (Fig. 1).

Claims

2. Gebläsebrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr (12) über an einer Stirnseite über entlang einer Umfangslinie verteilt angeordnete Ausströmöff- nungen (6) in den Brennraum (1) mündet (Fig. 2).

3. Gebläsebrenner mit einer Luftzufuhr (8) und einer Gaszufuhr (12), dadurch gekennzeich- net, dass die Luftzufuhr (8) in axialer Richtung in einen Brennraum (1) mündet und von senkrecht hierzu ausgerichteten Gasausströmöffnungen (6) der Gaszufuhr (12) wenig- <Desc/Clms Page number 4> stens teilweise umgeben ist, die über den Umfang des Brennraumes (1) verteilt in diesen mündet und oberhalb der Mündung (9) der Luftzufuhr (8) ein die Luft radial ablenkender Staukörper (11) angeordnet ist (Fig. 1).

4. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Staukörper (11) und der Mündung (9) der Ausströmöffnung der Luftzufuhr (8) in Abhängigkeit vom Impuls der ausströmenden Luft veränderbar Ist, z. B. mittels einer an dem Staukörper (11) angreifenden Feder (Fig. 2).

5. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Staukörper (11) aus einem wärmebeständigen Material, z. B. aus Metall oder aus Keramik hergestellt ist (Fig. 9).

6. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Staukörper (11) eine sich mit steigender Entfernung von der Mündung (9) der Ausström- öffnung der Luftzufuhr (8) verändernde Gestalt aufweist, z. B. kegeiig, gewöibt, eiiiptisch oder polygonal ausgebildet ist (Fig. 7).

7. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläsebrenner exzentrisch im Brennraum (1) angeordnet ist (Fig. 13).

8. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Staukörper (11) schräg zur Brennerachse angeordnet ist (Fig. 5).

9. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Staukörper (11) aus einem flachen Material hergestellt ist und eine von der Kreisform ab- weichende, z. B. eine elliptische oder polygonale Umfangslinie aufweist (Fig. 6).

10. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Staukörper (11) aus porösem, durchlässigem, bzw. perforiertem Material hergestellt ist.

11. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Staukörper (11) als Dralleinrichtung ausgebildet ist.

12. Gebläsebrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas-Ausströmöffnungen (6) entlang einer von der kreisform abweichende Umfangslinie, z. B. entlang einer Ellipse oder eines Polygons, angeordnet sind (Fig. 10).

13. Gebläsebrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhr (8) von einer Wand (15) begrenzt ist, die mit einem mit dieser einen stumpfen Winkel einschlie- ssenden Flammrohr (7) verbunden ist, das auch die einen Boden des Brennraumes (1) durchsetzenden Gasausströmöffnungen (6) in einem Abstand überdeckt, wobei in dem zwischen diesem Flammrohr (7) und dem Boden (3) verbleibenden Raum der Staukörper (11) angeordnet ist, der gegebenenfalls in einem von 900 abweichenden Winkel zur Win- kelsymmetrale zwischen dem Boden (3) und dem Flammrohr (7) steht (Fig. 17).