CH681171A5

CH681171A5 -

Info

Publication number: CH681171A5
Application number: CH301/90A
Authority: CH
Inventors: Hans-Albrecht Kohlmann; Thomas Pieper; Winfried Uckelmann
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1993-01-29
Also published as: IT1237976B; DE4004390C2; IT9019337A1; DE9001676U1; IT9019337A0; DE4004390A1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung bezieht sich auf einen atmosphärischen Brenner gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to an atmospheric burner according to the preamble of claim 1.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine sinnvolle und zielstrebige Steuerung der Brennstoffzufuhr und der Zündung des Gemisches den Zündvorgang zu beschleunigen und dadurch das Austreten unverbrannten Brennstoffes innerhalb der Startphase des Brenners auf ein Minimum zu verringern und einer Emission dieses Schadstoffes vorzubeugen. The object of the invention is to accelerate the ignition process by a sensible and purposeful control of the fuel supply and the ignition of the mixture and thereby to reduce the leakage of unburned fuel within the start-up phase of the burner to a minimum and to prevent emission of this pollutant.

Erfindungsgemäss werden daher die Massnahmen gemäss dem Kennzeichen des Anspruches 1 vorgeschlagen. According to the invention, the measures according to the characterizing part of claim 1 are therefore proposed.

Dadurch wird auf einfache Weise dafür gesorgt, dass die Überzündung dieser erstgezündeten Brennerkammer, die dann ihrerseits für eine unverzügliche Überzündung der übrigen Brennerkammern und somit des gesamten Brenners massgebend ist, möglichst rasch erfolgt. This ensures in a simple manner that the ignition of this initially ignited burner chamber, which in turn is decisive for the immediate ignition of the other burner chambers and thus of the entire burner, takes place as quickly as possible.

Bei einem Brenner gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 2 ist das Überzünden eines solchen Brenners insofern mit gewissen Problemen behaftet, da bei einer verspäteten Zündung eine mehr oder weniger grosse Menge unverbrannten Gases bzw. Gemisches in den Brennraum austreten kann, bevor noch eine vollständige Überzündung des Brenners erfolgt. Bei einer solchen verspäteten Zündung kann es dann gegebenenfalls zu einem Rückschlagen der Brennerflammen kommen. In a burner according to the preamble of claim 2, the ignition of such a burner is associated with certain problems in that a delayed ignition of a more or less large quantity of unburned gas or mixture can escape into the combustion chamber before the burner is completely ignited he follows. With such a delayed ignition, the burner flames may kick back.

Da in einem solchen Falle die Brennerflammen fallweise auch im Bereich zwischen den Mischrohren und den Mischrohrdurchführungen der Brennerfrontplatte in den Bereich der Gasdüsen zurückschlagen, kann allenfalls auch ein Düsenbrand entstehen, der rasch zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Brenners führen kann. In such a case, since the burner flames may occasionally strike back into the area of the gas nozzles in the area between the mixing tubes and the mixing tube bushings of the burner front plate, a nozzle fire can also occur, which can quickly lead to damage or destruction of the burner.

Um dies zu vermeiden ist es wesentlich dafür zu sorgen, dass die Zündung der Brennerkammern jeweils unverzüglich und synchron mit dem Ausströmen des Gas-Luft-Gemisches aus den Gemischaustrittsöffnungen der Brennerkammern erfolgt, sodass die Menge des in der Startphase unverbrannt ausströmenden Gases minimal bleibt, wodurch sich auch der Schadstoffausstoss in dieser Phase verringert. In order to avoid this, it is essential to ensure that the ignition of the burner chambers takes place immediately and synchronously with the outflow of the gas-air mixture from the mixture outlet openings of the burner chambers, so that the amount of unburned gas flowing out in the starting phase remains minimal, so that pollutant emissions are also reduced in this phase.

üblicherweise erstreckt sich bei bekannten derartigen Brennern beim Start eine erste Stufe des Gasdruck-Anstieges über eine Zeitspanne von etwa neun Sekunden bis zu einem Gasdruck von etwa 5 mbar und der End-Gasdruck bis zu. etwa 14 mbar wird in einer zweiten Stufe erreicht. In known burners of this type, a first stage of the gas pressure rise usually extends over a period of about nine seconds to a gas pressure of about 5 mbar and the final gas pressure up to. around 14 mbar is reached in a second stage.

Dies wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 2 erreicht. This is achieved by the features of the characterizing part of claim 2.

Dabei kann dieses Ventil so gestaltet und bemessen werden, dass es beim Start des Brenners und Einströmen des Gases in den Verteiler erst öffnet, sobald der Gasdruck in dessen erstem Abschnitt einen bestimmten Druck-Grenzwert erreicht hat, z.B. 8 mbar. Zu diesem Zeitpunkt ist bereits eine Zündung der diesem ersten Abschnitt zugeordneten Brennkammern erfolgt. Erfolgt nun erst über das sich öffnende Ventil auch die Versorgung des zweiten Verteiler-Abschnittes mit Gas, werden die diesem zweiten Abschnitt zugeordneten Teilbrennerkammern von jenen des ersten Abschnittes unverzüglich und zuverlässig überzündet. Dadurch wird das jeweils zu zündende Gasvolumen erheblich verringert und die Gefahr eines Rückschlagens der Brennerflammen vermieden. This valve can be designed and dimensioned so that it only opens when the burner is started and the gas flows into the distributor as soon as the gas pressure in its first section has reached a certain pressure limit, e.g. 8 mbar. At this point, the combustion chambers associated with this first section have already been ignited. If the second distributor section is only supplied with gas via the opening valve, the partial burner chambers assigned to this second section are ignited immediately and reliably by those of the first section. As a result, the gas volume to be ignited is considerably reduced and the risk of the burner flames kicking back is avoided.

In diesem Zusammenhang ergibt sich eine besonders einfache und kompakt gestaltete Ausführungsform durch die Merkmale des Anspruches 3. In this context, a particularly simple and compact embodiment results from the features of claim 3.

Dabei ist es besonders günstig, wenn die Merkmale des Anspruches 4 eingehalten werden. It is particularly advantageous if the features of claim 4 are observed.

Eine konstruktiv sehr einfache Lösung für einen erfindungsgemässen Brenner ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 5. A structurally very simple solution for a burner according to the invention results from the features of claim 5.

Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Merkmale des Anspruches 6 eingehalten werden. Furthermore, it is advantageous if the features of claim 6 are observed.

Dies bringt den Vorteil, dass die Brennerkammern über eine gemeinsame Brennstoffzufuhrleitung gespeist werden können, in der die die Brennstoffzufuhr zu den Brennstoffdüsen steuernden Ventile in Reihe angeordnet und in Richtung der Brennstoffzufuhr nacheinander betätigbar sind. This has the advantage that the burner chambers can be fed via a common fuel supply line, in which the valves controlling the fuel supply to the fuel nozzles are arranged in series and can be actuated in succession in the direction of the fuel supply.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Show:

Fig. 1 die schematische Draufsicht auf einen aus mehreren zueinander parallel verlaufenden Brennerkammern bestehenden Brenner, 1 is a schematic plan view of a burner consisting of a plurality of burner chambers running parallel to one another,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Brenners nach der Fig. 1, 2 is a side view of the burner of FIG. 1,

Fig. 3 in einem Diagramm den Verlauf des allmählich zunehmenden Gasdruckes in der Startphase des Brenners, 3 in a diagram the course of the gradually increasing gas pressure in the starting phase of the burner,

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf den Brenner, und Fig. 4 is a schematic plan view of the burner, and

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ventil, das den Verteiler in Abschnitte unterteilt. Fig. 5 is a schematic longitudinal section through a valve that divides the manifold into sections.

Fig. 1 zeigt zunächst einen aus drei Brennerkammern 1 und 2, 2 bestehenden Brenner, insbesondere einen Gasbrenner. Die Gemischaustrittsöffnungen 3 dieser Brennerkammern 1, 2 werden über Mischrohre 4 aus Brennstoffdüsen 5, die mit einem Abstand von den Einlassen der Mischrohre 4 angeordnet sind, mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch gespeist. Diese Brennstoffdüsen 5 befinden sich an den mit Brennstoff versorgten Verteilern 6,7. 1 shows a burner consisting of three burner chambers 1 and 2, 2, in particular a gas burner. The mixture outlet openings 3 of these burner chambers 1, 2 are fed with a fuel-air mixture via mixing tubes 4 from fuel nozzles 5, which are arranged at a distance from the inlets of the mixing tubes 4. These fuel nozzles 5 are located on the fuel distributors 6, 7.

Zwei (oder auch mehr) Brennerkammern 2 werden über einen gemeinsamen Verteiler 6 gespeist, dessen Brennstoffdüsen 5 nebeneinander angeordnet sind und zu denen die Brennstoffzufuhr über ein gemeinsames Ventil 10 gesteuert wird. Two (or even more) burner chambers 2 are fed via a common distributor 6, the fuel nozzles 5 of which are arranged next to one another and to which the fuel supply is controlled via a common valve 10.

Der in der Fig. 1 rechts aussen angeordneten Brennerkammer 1 sind hingegen eigene, gesonderte Brennstoffdüsen 5 eines gesonderten Verteilers 7 zugeordnet und die Brennstoffzufuhr zu dieser der Überzündung des Brenners dienenden Brennerkammer 1 wird von einem eigenen, gesonderten Ventil 9 gesteuert. 1, on the other hand, separate, separate fuel nozzles 5 of a separate distributor 7 are assigned and the fuel supply to this burner chamber 1, which is used to ignite the burner, is controlled by a separate valve 9.

Diese der Überzündung dienende Brennerkammer 1 ist durch eine Trennwand 11 in zwei Teil-Brennerkammern 12 und 13 unterteilt, die in Richtung der Gemischzufuhr hintereinander angeordnet sind. Diese beiden Teil-Brennerkammern 12 und 13 sind mit gesonderten Zündeinrichtungen 14 und 15 ausge5 This over-ignition burner chamber 1 is divided by a partition 11 into two partial burner chambers 12 and 13 which are arranged one behind the other in the direction of the mixture supply. These two partial burner chambers 12 and 13 are equipped with separate ignition devices 14 and 15

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stattet und diesen Teil-Brennerkammern 12 und 13 sind auch gesonderte, übereinander angeordnete Brennstoffdüsen 5 (Fig. 2) und gesonderte Mischrohre 4 zugeordnet. Alle diese Massnahmen dienen der Beschleunigung der Überzündung dieser Zünd-Brennerkammer 1. and these partial burner chambers 12 and 13 are also assigned separate, stacked fuel nozzles 5 (FIG. 2) and separate mixing tubes 4. All of these measures serve to accelerate the ignition of this ignition burner chamber 1.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die beiden Brennstoffdüsen dieser Teil-Brennerkammern 12 und 13 aus einem gemeinsamen Verteiler 2 mit Brennstoff gespeist und die Brennstoffzufuhr zu diesen Brennstoffdüsen 5 wird über das gemeinsame Ventil 9 gesteuert, erfolgt also gleichzeitig. Man könnte aber im Rahmen der Erfindung die Gemischzufuhr zu diesen beiden Teil-Brennerkammern 12 und 13 auch gesondert ausbilden und im Sinne der Erfindung aufeinanderfolgend steuern. In the illustrated embodiment, the two fuel nozzles of these partial burner chambers 12 and 13 are fed with fuel from a common distributor 2 and the fuel supply to these fuel nozzles 5 is controlled via the common valve 9, that is to say takes place simultaneously. However, within the scope of the invention, the mixture supply to these two partial burner chambers 12 and 13 could also be designed separately and controlled sequentially in the sense of the invention.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Funktion des Gasbrenners wie folgt optimal steuerbar: In the exemplary embodiment shown, the function of the gas burner can be optimally controlled as follows:

Zunächst wird den beiden Teil-Brennerkammern 12,13 der Brennerkammer 1 über das Magnet-Ventil 9 und die Brennstoffdüsen 5 des Verteilers 2 Brennstoff und somit über die Mischkammern 4 dieser Brennerkammer 1 ein Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt. Dieses aus den Brennstoffaustrittsöffnungen 3 nur der Brennerkammer 1 austretende Gemisch wird mittels der beiden Zündeinrichtungen 14 und 15 gemeinsam und gleichzeitig gezündet. Die Überzündung dieser Brennerkammer 1 erfolgt also überaus rasch. First, fuel is supplied to the two partial burner chambers 12, 13 of the burner chamber 1 via the solenoid valve 9 and the fuel nozzles 5 of the distributor 2 and thus via the mixing chambers 4 of this burner chamber 1. This mixture, which only exits the burner chamber 1 from the fuel outlet openings 3, is ignited together and simultaneously by means of the two ignition devices 14 and 15. The ignition of this burner chamber 1 takes place extremely quickly.

Erst nach Ausbildung der Flammen an den Gemischaustrittsöffnungen 3 dieser unterteilten Brennerkammer 1 wird das Magnet-Ventil 10 geöffnet, über das die Brennstoffdüsen 5 der übrigen Brennerkammern 2 mit einem Gemisch versorgt werden. Die erforderliche Zündenergie liefert für diese übrigen Brennerkammern 2 die bereits in Betrieb befindliche Brennerkammer 1. Only after the flames have formed at the mixture outlet openings 3 of this divided burner chamber 1 is the solenoid valve 10 opened, via which the fuel nozzles 5 of the other burner chambers 2 are supplied with a mixture. The required ignition energy is provided by the burner chamber 1 that is already in operation for these remaining burner chambers 2.

Durch die Unterteilung dieser Brennerkammer 1 in zwei eigenständige versorgte und gezündete Teil-Brennerkammern 12 und 13 wird die Dauer der Überzündung und damit die Emission umweltschädlicher Kohlenwasserstoffe erheblich verringert. Die nach Zündung dieser Brennerkammer 1 zur Verfügung stehende Zündenergie begünstigt und erleichtert dann in weiterer Folge auch das Überzünden der übrigen Brennerkammern 2 und vermindert also auch diesbezüglich die Schadstoffemission in der Startphase des Brenners. By dividing this burner chamber 1 into two independently supplied and ignited partial burner chambers 12 and 13, the duration of the over-ignition and thus the emission of environmentally harmful hydrocarbons is considerably reduced. The ignition energy available after ignition of this burner chamber 1 favors and then subsequently also facilitates the igniting of the other burner chambers 2 and thus also reduces the pollutant emissions in the starting phase of the burner.

Im Diagramm der Fig. 3 ist in der Abszisse der Zeitablauf t in Fünf-Sekunden-Intervallen bezeichnet und in der Ordinate der jeweilige Gasdruck p in Intervallen von 5 mbar. In the diagram in FIG. 3, the time t is indicated in five-second intervals in the abscissa and the respective gas pressure p in intervals of 5 mbar in the ordinate.

Im Diagramm der Fig. A erstreckt sich der Abschnitt A über eine Zeitspanne von etwa 9 sek und der Gasdruck erreicht bis zum Ende dieses Abschnittes eine Höhe von etwa 5 mbar. Sobald der Gasdruck eine Höhe von beispielsweise 9 mbar überschritten hat, beginnt der Abschnitt B, innerhalb dessen der Gasdruck seinen maximalen Sollwert, z.B. 14 mbar erreicht. In the diagram of FIG. A, section A extends over a period of approximately 9 seconds and the gas pressure reaches a height of approximately 5 mbar by the end of this section. As soon as the gas pressure has exceeded a level of, for example, 9 mbar, section B begins, within which the gas pressure reaches its maximum setpoint, e.g. Reached 14 mbar.

Die Grenze zwischen den Abschnitten A und B bestimmt das die Gaszufuhr zum Verteiler 21 steuernde Magnetventil. Der in der Fig. 4 dargestellte atmosphärische Gasbrenner umfasst eine Anzahl parallel zueinander angeordneter, über einen mit einzelnen Gasdüsen 22 bestückten gemeinsamen Verteiler 21 und einzelne Mischrohre 23 mit einem Gas-Luft-Gemisch gespeister Brennerkammer 24, deren Wandung an ihrer Oberseite von Gemischaustrittsöffnungen 25 durchsetzt ist. The boundary between the sections A and B determines the solenoid valve controlling the gas supply to the distributor 21. The atmospheric gas burner shown in FIG. 4 comprises a number of burner chamber 24, which is arranged parallel to one another and is supplied with a gas-air mixture via a common distributor 21 equipped with individual gas nozzles 22 and individual mixing tubes 23, the wall of which passes through mixture outlet openings 25 on its upper side is.

Der Verteiler 21 wird in seinem Längsverlauf durch ein Ventil 26 in zwei Abschnitte x und y unterteilt, wobei der Abschnitt x in der mit dem Pfeil 27 bezeichneten Strömungsrichtung des Gases dem Abschnitt y vorgeordnet ist. The longitudinal distribution of the distributor 21 is divided into two sections x and y by a valve 26, the section x being upstream of the section y in the direction of flow of the gas indicated by the arrow 27.

Das Gas strömt über den Gaseinlass 28 zunächst in den Abschnitt x des Verteilers 21 ein, der durch das Ventil 26 gegen den Abschnitt y gesperrt ist. The gas initially flows via the gas inlet 28 into the section x of the distributor 21, which is blocked by the valve 26 against the section y.

Das Ventil 26 besteht aus einem bei Überschreitung eines Druck-Grenzwertes gegen den Druck einer sich an der Zwischenwand 32 abstützenden Feder 29 öffnenden Ventilkörper 30 gemäss Fig. 5 mit dem von einer Zwischenwand 31 des Verteilers 21 gebildeten Ventilsitz. The valve 26 consists of a valve body 30 according to FIG. 5, which opens when a pressure limit value against the pressure of a spring 29 supported on the intermediate wall 32 is exceeded, with the valve seat formed by an intermediate wall 31 of the distributor 21.

Von der im Abschnitt x angeordneten Zündelektrode 33 werden zunächst die dem Abschnitt x zugehörigen Brennerkammern 24 gezündet und erst nach Erreichen des Druckgrenzwertes erfolgt mittels dieser bereits gezündeten Brennerkammern auch eine Zündung der Brennerkammern 24 des Abschnittes y. Dadurch wird der Austritt unverbrannten Gases auf ein Minimum reduziert. The burner chambers 24 belonging to the section x are first ignited by the ignition electrode 33 arranged in the section x and only after the pressure limit value has been reached is the burner chambers 24 of the section y also ignited by means of these already ignited burner chambers. This minimizes the escape of unburned gas.

Der Druckgrenzwert, bei dem der Ventilkörper 30 vom Ventilsitz 31 abhebt, entspricht etwa einem Drittel des im Abschnitt y auftretenden End-Gas-Druckes. The pressure limit at which the valve body 30 lifts off the valve seat 31 corresponds to approximately one third of the end gas pressure occurring in section y.

Claims

1. Atmospheric burner with a plurality of burner chambers, which are fed alongside one another through fuel nozzles and mixing tubes and have a fuel-air mixture, the top of which is penetrated by mixture outlet openings, characterized in that a burner chamber (1) which was first ignited when the burner was started in partial burner chambers (12, 13) is divided, which are fed via separate fuel nozzles (5) and separate mixing tubes (4) and are equipped with separate ignition devices (14, 15).

2. Burner according to claim 1, with a number arranged parallel to one another, via a common distributor equipped with individual gas nozzles in its longitudinal course and individual mixing tubes assigned to these gas nozzles, characterized in that the longitudinal direction of the distributor (21) is by a valve (26 ) is subdivided into at least two sections (x and y), which can be charged with gas in stages when the gas pressure rises in the starting phase, mixing tubes (23) being connected to different sections of the distributor (21).

3. Burner according to claim 2, characterized in that this valve (26) as a pressure relief valve with a when a pressure limit value is exceeded, e.g. against the pressure of a spring (29), opening valve body (30) is formed.

4. Burner according to claim 2 or 3, thereby

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indicates that the pressure limit corresponds to approximately one third of the final gas pressure occurring in the second stage.

5. Burner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the partial combustion chambers 5 (12, 13) one behind the other in the direction of the mixture supply and these partial burner chambers with mixture supplying fuel nozzles (5) are arranged one above the other, the mixture guide to a subsequent 10 chamber (13) in the direction of the mixture supply runs below the previous chamber (12).

6. Burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fuel supply line (28) to the first ignited burner chamber 15 mer (1) supplying fuel nozzle (5) from the fuel supply to the other burner chamber (2) separately and is equipped with its own valve (9) controlling the fuel supply. 20th

7. Burner according to claim 6, characterized in that the burner chambers (1, 2) are fed via a common fuel supply line (8) in which the valves (9, 10) controlling the fuel supply to the fuel nozzles (5) are arranged in row 25 and can be actuated one after the other in the direction of the fuel supply.

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