CH670876A5

CH670876A5 -

Info

Publication number: CH670876A5
Application number: CH974/86A
Authority: CH
Inventors: Hans Dr Viessmann
Original assignee: Viessmann Werke Kg
Priority date: 1985-03-16
Filing date: 1986-03-10
Publication date: 1989-07-14
Also published as: IT1188445B; FR2578958B1; IT8619771A0; DE3509506A1; FR2578958A1; LU86355A1; IT8619771A1; BE904419A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen atmosphärischen Gasbrenner gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im Rahmen der gesamten Umweltbelastungsproblematik ist auch die sogenannte NOX-Emission weiter in den Vordergrund gerückt, da insbesondere bei mit atmosphärischen Gasbrennern ausgerüsteten Heizungskesseln mit derartigen Emissionen gerechnet werden muss, die es zu reduzieren gilt. Die vorerwähnte NOX-Emission von Heizungsanlagen ist übrigens in «Gas international» Band 20 (1981), Heft 1, Seiten 41,42 erörtert.

Für die NOX-Reduzierung sind schon die verschiedensten Bemühungen angestellt worden, beispielsweise in der Weise, dass man über dem Brennerrohr bzw. den Brennerrohren in bestimmten Abstand feinmaschige Metallgitter angeordnet hat. Dadurch wird aber der Verbrennungsverlauf insgesamt derart gestört, dass sich erhöhte CO-Werte ergeben, was ebenfalls nicht wünschenswert ist. Ferner wurde festgestellt, dass die NOX-Emission nicht allein davon abhängt, dass man durch Anordnung wärmeabstrahlender Elemente im Hammbereich die Hamme selbst kühlt, sondern dass als weitere Einflussgrössen die den Brenner umgebende Brennkammergeometrie und letztlich auch Art und Zusammensetzung der zu verbrennenden Gase eine nicht unwesentliche

Rolle spielen.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, einen atmosphärischen Gasbrenner zu schaffen, dessen die Hammtemperatur und damit die NOX-Bildung reduzierendes Element einen geringeren Negativeinfluss auf die CO-Bildung nimmt und mit dem eine Anpassung an das jeweilige Betriebsgas und bis zu einem gewissen Grade auch an die Umgebungsgeometrie des Brenners ermöglicht ist.

Diese Aufgabe ist mit einem atmosphärischen Gasbrenner der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den abhängigen Patentansprüchen.

Wesentlich ist hierbei, dass die Gesamtfläche nicht einfach durch ein Metallgewebe abgeschirmt wird, die zu einer ganzflächigen Störung der Hammbildung fuhrt, sondern mit einem reduzierenden Element, das Wärmestrahlungsflächen bildende, zur Rohrlängsachse quer und/oder längs verlaufenden Einzelteile in Form von Stegen, Stäben oder Streifen aufweist und das insgesamt in bezug auf seine Distanz zum Brennerrohr abstandseinstellbar ausgebildet ist. Das Ganze ist also wesentlich gröber strukturiert als das vorbekannte, feinmaschige Gewebe, so dass zumindest der grössere Teil der über dem Rohr brennenden Hammen vom reduzierenden Element ungestört bleibt, da dieses wesentlich gröber strukturiert ist als ein feinmaschiges Gewebe. Da diese Einzelteile, die das reduzierende Element bilden,

Wärme abstrahlen, ist für eine ausreichende Wärmeabfuhr auch für die Hammbereiche gesorgt, in denen nicht unmittelbar ein solches Element verläuft. Um das Ganze bezüglich seiner Wirksamkeit auch dann reproduzierbar zu machen, und zwar bei unterschiedlicher Umgebungsgeometrie und auch variierenden Gaszusammensetzungen ist es ferner wesentlich, dass das reduzierende Element, um nicht für jeden spezifischen Fall einen besonders gestalteten Brenner vorsehen zu müssen, in seiner Distanz zum Brennerrohr abstandseinstellbar auszubilden, ganz abgesehen davon, dass damit grundsätzlich das Element problemlos in seine optimale Stellung zum Brennerrohr bzw. zu den Hammen eingestellt werden kann. Da das reduzierende Element aus mehreren Stegen, Stäben, Streifen oder dergleichen besteht, werden diese Einzelteile zweckmässig an mindestens einem Halter befestigt und dieser wird in bezug auf das Rohr abstandseinstellbar ausgebildet, d.h., der Halter kann am Rohr selbst oder am Rohrträger einstellbar angeordnet werden. Soweit mindestens ein gemeinsamer Halter für die Einzelteile vorgesehen ist, so muss dieser nicht zwingend am Brennerrohr bzw. am Brennerhalter befestigt werden, sondern es ist auch möglich, diesen Halter an geeigneter Stelle der umgebenden Brennkammerwände abstandseinstellbar anzuordnen.

Mit der vorerwähnten Lösung bzw. der erfindungsgemässen Ausbildung eines atmosphärischen Gasbrenners hat sich jedenfalls gezeigt, dass die NOX-Emission gegenüber Gaskesseln mit «normalen» Gasbrennern wesentlich reduziert werden kann, insbesondere aber, dass durch die mögliche Einstellbarkeit des reduzierenden Elementes bis zu einem gewissen Grad der Umgebungsgeometrie, insbesondere aber unterschiedlichen Gaszusammensetzungen Rechnung getragen werden kann, was für den Hersteller derartiger Brenner den wesentlichen Vorteil hat, ohne unterschiedliche Brennertypen vorsehen zu müssen, den Brenner an die jeweiligen Gegebenheiten in Hinsicht auf eine möglichst optimale NOX-Reduzierung einstellen zu können, ohne dabei gleichzeitig einen CO-Anstieg in Kauf nehmen zu müssen, d.h., es kann gewissermassen der kritische Schnittpunkt von CO-Wert-Linie und NOX-Emissionskurve eingestellt werden.

Für die das reduzierende Element bildenden Einzelteile gibt es natürlich die verschiedensten Formen und Anordnungsmöglichkeiten, wobei sich eine Ausbildung des Brenners derart als vorteilhaft erwiesen hat, dass die von den Einzelteilen des Elementes begrenzten Freiflächen mit ihrer Gesamtfläche und in

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Senkrechtprojektion zur Längsachse des Brennerrohres gesehen 60 bis 70% der mit den Gasausströmöffnungen versehenen Brennerrohrfläche entsprechen, über der das Element angeordnet ist.

In der Regel sind an derartigen Brennerrohren die Gasausströmöffnungen in zueinander beabstandeten Gruppen angeordnet. Bei solchen Brennerrohren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die das reduzierende Element bildenden Stege, Stäbe, Streifen oder dergleichen über den öffnungsfreien Bereichen zwischen den Gruppen der Gasausströmöffnungen anzuordnen. Ferner ist es vorteilhaft, sofern für das reduzierende Element lamellenartige Stege verwendet werden, diese bezüglich ihrer grossen Seitenflächen senkrecht zur horizontalen Schnittebene des Brennerrohres anzuordnen. Solche senkrecht angeordneten, lamellenartigen Stege haben offenbar deshalb eine besonders günstige Wirkung, weil die von ihnen eingeschlossenen Räume gewissermassen kaminartig wirkende, kleine, von relativ grossflächigen Wänden begrenzte Schächte bilden, von deren Wänden die Wärme gut abstrahlen kann, was mit einem günstigen Kühleffekt auf die Flamme verbunden ist.

Da die das reduzierende Element bildenden Einzelteile intensiver Wärmeeinwirkung ausgesetzt sind, ist es, um Wärmeverwerfungen über die gesamte Länge entgegenzuwirken, vorteilhaft, diese insbesondere dann mit Einschnitten zu versehen, wenn diese lang sind und sich parallel zur Brennerrohrlängsachse erstrecken.

Der atmosphärische Gasbrenner wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch:

Figuren 1 bis 7 jeweils in Draufsicht das Brennerrohr mit dem zugeordneten reduzierenden Element;

Figuren 1A-7A in Richtung der Brennerrohrlängsachse gesehen die jeweils zugehörigen Ansichten der Brennerrohre in Pfeilrichtung B;

Figur 8 ebenfalls in Pfeilrichtung B gesehen eine besondere Ausfuhrungsform und

Figur 9 einen Blechzuschnitt zur Ausbildung des reduzierenden Elementes gemäss Figuren 1 bis 4.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 bestehen die das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile aus quer zur Längsachse 2 des Brennerrohres angeordneten Streifen 5, die in Rücksicht auf seine einfache Fertigung, aber auch die Verstellbarkeit aus einem Blechzuschnitt 15 gebildet werden, indem man aus diesem Blechzuschnitt entsprechende Öffnungen 16 ausstanzt, zwischen denen die Streifen 5 verlaufen. Dieser Blechzuschnitt 15 wird dann im Sinne der Figur 1A gebogen und über das Brennerrohr 6 geschoben. Seitliche Langlochschlitze 17 (siehe Figur 9) ermöglichen dabei die Einstellung unterschiedlicher Distanzen des ganzen Gebildes zum Brennerrohr 6. Da die GasausströmöfF-nungen 10 in der Regel an den Brennerrohren 6 in zueinander beabstandeten Gruppen 10' angeordnet sind, wird das ganze Elementvorteilhaft so angeordnet, dass die Streifen 5 über den öfif-nungsfreien Bereichen 12 zwischen den Öffnungsgruppen 10' verlaufen. Das gleiche gilt auch für die Ausfuhrungsformen nach den Figuren 2 bis 4, wobei sich die Ausfuhrungsform nach Figur 2 von der nach Figur 1,1A dadurch unterscheidet, dass der Blechzuschnitt 15 kastenförmig abgekantet ist (siehe Fîgur 2A).

Aufgrund der bei den Ausführungsformen nach Figur 3,4 vorgesehenen seitlichen Überstände 13 der Streifen 5 muss hier lediglich für eine etwas andere Halterung des Elementes 1 gesorgt werden, die ohne weiteres aus den Figuren 3A und 4A erkennbar ist und keiner näheren Erläuterung bedarf.

Figur 5 bzw. 5A zeigen eine Ausführungsform, bei der die das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile in Form von senkrecht zum Rohr 6 stehenden, lamellenartig angeordneten Stegen 3 ausgebildet sind, die an ihren Enden durch Querstege verbunden und dann in geeigneter Weise verstellbar dem Rohr 6 zugeordnet sind. Solche Stege 3 könnten auch quer zum Rohr 6 verlaufend angeordnet werden.

Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 6, 7 sind die das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile aus sich längs erstreckenden Stäben 4 gebildet, die in geeigneten Haltern 18 sitzen, die ihrerseits in bezug auf das Rohr 6 im Sinne des Pfeiles C distanzeinstellbar sind. Auch diese Stäbe könnten sich, wesentlich kürzer bemessen und mit geeigneten Halterungen versehen, quer zum Rohr 6 erstrecken. Die Ausfuhrungsform nach Figur 7, 7A unterscheidet sich dabei von der nach Figur 6 dadurch, dass die Halterung des reduzierenden Elementes 1 nicht am Brennerrohr 6 selbst vorgenommen ist, sondern an geeigneter Stelle einer Begrenzungswand des hier nicht dargestellten Brennraumes, welche Wand im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 beispielsweise eine über dem Brennerrohr 6 angeordnete wasserführende Tasche 19 sein kann. Der Halter ist dabei ebenfalls verstellbar ausgebildet. Die Stäbe 4 müssen dabei keineswegs als Rundstäbe ausgebildet sein, sondern diese können auch andere geeignete Profilquerschnitte haben. Soweit es sich bei den Einzelelementen um sich parallel zur Brennerrohrlängsachse 2 erstreckende, entsprechend lange Elemente handelt, können diese, um Verwerfungen unter Wärmebelastung entgegenzuwirken, mit Einschnitten 14 versehen sein, wie in Figur 6 angedeutet.

Bei der Ausfuhrungsform nach Figur 8 bestehen die das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile aus ringförmigen Streifen 5', die einen in bezug auf das Brennerrohr grösseren Durchmesser haben und die an einem gemeinsamen Träger 20 sitzen, der in. bezug auf das Brennerrohr 6 ebenfalls wieder im Sinne des Pfeiles C verstellbar ist.

Die dargestellten und beschriebenen Formen der das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile, insbesondere bezüglich ihrer Quer- bzw. Längszuordnung zu den Brennerrohren ist nicht zwingend, d.h., die Stege 3 oder Stäbe 4 können in sich Kreisoder Ovalformat haben und aneinandergereiht das Element 1 bilden. So können beispielsweise die Einzelteile auch aus zwischen den Haltern verspannten kleinen kettenartigen Strängen bestehen. Soweit es sich nicht um relativ breitflächige Streifen 5 handelt, können die Einzelteile auch eine Gitterstruktur bilden, dies jedoch nicht im Sinne eines feinmaschigen Netzes, sondern in Form einer wesentlich gröberen Gitterstruktur mit ausreichend grosser Freifläche. Bevorzugt werden jedoch Ausbildungen und Anordnungen im Sinne der Figuren 1 bis 5, bei denen die Gegebenheit ausgenutzt ist, dass die Gasausströmöffnungen 10 der Brennerrohre 6 in gleichmässig beabstandeten Gruppen 10' angeordnet sind, wodurch die Flammen einerseits am wenigsten durch die Streifen 5 gestört werden, die aber andererseits relativ grosse, wärmeabstrahlende Flächen darstellen und damit für eine Kühlung der Flammen sorgen.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Anordnung von senkrecht zum Rohr 6 stehenden lamellenartigen Stegen 3 erwiesen, und zwar sowohl in Längs- als auch Queranordnung, da einer solchen Ausbildung gewissermassen eine «Kaminwirkung» zu zeigen ist und diese Elemente relativ grosse, wärmeabstrahlende Flächen aufweisen.

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2 Blatt Zeichnungen

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1. Atmosphärischer Gasbrenner, bestehend aus mindestens einem Brennerrohr mit einer Vielzahl von Gasausströmöffnungen in Form von Feinschlitzen oder Feinbohrungen, wobei über dem Brennerrohr im Flammbereich ein die Hammtemperatur und damit die NOX-Bildung reduzierendes Element angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das reduzierende Element (1) Wärmestrahlungsflächen bildende, zur Rohrlängsachse (2) quer und/ oder längs verlaufende Einzelteile in Form von Stegen (3), Stäben (4) oder Streifen (5) aufweist und in bezug auf seine Distanz zum Brennerrohr (6) abstandseinstellbar angeordnet ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (1) am Rohr (6) oder am Rohrträger (7) abstandseinstellbar angeordnet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gleichartige Einzelteile an Haltern (18) befestigt sind und die Halter in bezug auf das Rohr (6) abstandseinstellbar ausgebildet sind.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Einzelteilen des Elementes (1) begrenzten und in Senkrechtprojektion gesehenen Freiflächen (9) mit ihrer Gesamtfläche 60 bis 70% der mit den Gasausströmöffnungen (10) versehenen Brennerrohrfläche (11) entsprechen, über der das Element (1) angeordnet ist.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Brennerrohr (6), an dem die Gasausströmöffnungen (10) in zueinander beabstandeten Gruppen (10') angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelteile über den öffnungs-freien Bereichen (12) zwischen den Gruppen (10') der Gasausströmöffnungen (10) angeordnet sind.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Element (1) mit in Form von Stegen (3) ausgebildeten Wärmestrahlungsflächen die Stege mit ihren grossen Seitenflächen senkrecht zur horizontalen Schnittebene des Brennerrohres (6) angeordnet sind.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Längsachse (2) des Brennerrohres (6) angeordneten Einzelteile in bezug auf das Brennerrohr (6) mit beidseitigem Überstand (13) versehen sind.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung der Einzelteile parallel zur Längsachse (2) des Brennerrohres (6) die Einzelteile mit Einschnitten (14) versehen sind.