CH686387A5 - Gas-Flaechenbrenner. - Google Patents

Description

1

CH 686 387 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Gas-Flächenbrenner für Heizkessel, bestehend aus mindestens zwei rotationssymmetrischen Hohlkörpern mit jeweils feingelochter Wandung, wobei die Längsachse des Brenners im wesentlichen in Gaszuströmrichtung orientiert und die Wandung aus einem mit einer Längsschweissnaht endlos gemachten Blechzuschnitt gebildet ist.

Gas-Flächenbrenner der genannten Art sind bekannt und in Benutzung, so dass es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Unter «rotations-symmetrischen Hohlkörpern» sind dabei solche zu verstehen, die zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet sind, wobei die einzelnen koaxial einander zugeordneten Hohlkörper in einer gemeinsamen und ungelochten, senkrecht zur Längsachse stehenden Abschlussfläche enden und mit dieser in geeigneter Weise verbunden sind, d.h., das zugeführte Gas strömt in be-zug auf die Längsachse eines solchen Brenners im wesentlichen radial, wobei dann die kleinen Flammen unmittelbar über der Oberfläche des äusseren Hohlkörpers brennen. Das Ausgangsmaterial für die Herstellung der Hohlkörper besteht aus mehr oder weniger grossflächigem, feingelochtem Blech, aus dem dann die entsprechenden Zuschnitte ausgestanzt bzw. ausgeschnitten werden. An diesen Zuschnitten weisen also auch sämtliche Randbereiche Feiniochungen auf, was dazu führt, dass diese Zuschnitte zwecks Endlosmachung die zu verschweis-senden Endränder ebenfalls Lochungen aufweisen, und die Längsschweissnaht im Lochbereich verlegt werden muss. Wie sich gezeigt hat, ist es aber problematisch, bedingt durch die vorhandenen Löcher, einwandfreie Schweissnähte zu verlegen, was im Laufe der Zeit und unter Berücksichtigung der Wärmeeinwirkung dazu führt, dass sich die Schweiss-naht verändert und Risse auftreten können, die sich natürlich nachteilig auf eine auch auf Dauer anzustrebende möglichst homogene Flammkonfiguration auswirken.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabenstellung zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen, d.h., es soll ein Gas-Flächenbrenner der eingangs genannten Art dahingehend verbessert werden, dass derartige Schweissnahtrisse nicht mehr auftreten können und das zu verarbeitende, relativ dünne und fein gelochte Blech im Bereich von anzulegenden Schweissnähten verwerfungsstabiler ausgebildet sein soll.

Diese Aufgabe ist mit einem Gas-Flächenbrenner 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 2 bis 10.

Da die Blechzuschnitte für die Ausbildung der rotationssymmetrischen Hohlkörper nicht mehr einfach aus feingelochtem Blech ausgeschnitten bzw. ausgestanzt werden können, d.h., die Blechzuschnitte können erst nach ihrer Ausstanzung unter Freihaltung der betroffenen Ränder von Löchern gelocht werden oder eine grössere Blechplatte müsste im Bereich bestimmter Felder gelocht werden, um dann gezielt die Zuschnitte daraus auszustanzen, ist zwar der Aufwand etwas grösser als bisher, dieser etwas grössere Aufwand ist aber dadurch gerechtfertigt, dass einwandfreie Schweissnähte herstellbar sind und damit einer späteren, etwaigen Rissbildung vorgebeugt ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung, und zwar im Zusammenhang mit lochfrei zu haltenden Rändern und ebenfalls zur Vermeidung von Rissbildungen, besteht darin, dass die rotationssymmetrischen Hohlkörper mindestens an ihren anschlussfernen Enden einen umlaufenden, ebenfalls ungelochten Streifen aufweisen und in diesem Streifen eine umlaufende Dehnungssicke eingeformt ist. Insbesondere für den Fall, dass ein derartiger Flächenbrenner aus mindestens zwei koaxial zugeordneten rotationssymmetrischen Hohlkörpern gebildet wird, besteht nämlich im Bereich der gasanschlussfernen Abschlussfläche, mit der die Hohlkörper verbunden sind, die Gefahr, dass sich aufgrund der unterschiedlichen Wärmebelastungen an den Hohlkörpern ebenfalls Risse bilden können. Die in den diesbezüglich lochfrei gehaltenen Rändern eingelassenen Sicken vermögen aber unterschiedliche Dehnungen der Hohlkörper aufzunehmen und damit Spannungen von den Endrändern fernzuhalten, d.h., dadurch ist es ermöglicht, diese Endränder nunmehr ebenfalls und ohne Rissgefahr per Schweissnaht an der anschlussfernen Verschlussfläche des Brenners festzulegen. Zweckmässig wird ein solcher lochfreier, mit umlaufender Sicke versehener Streifen auch auf der Anschlussseite vorgesehen, um auch dort die Hohlkörper per Schweissnaht an einer entsprechenden Anschlussfläche festlegen zu können, die eine zentrale Öffnung für den Anschluss der Gaszufuhrleitung enthält.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass am ungelochten Streifen des jeweiligen Hohlkörpers jeweils ein ebenfalls feingelochtes Blech mit einem ungelochten Umfangsrand angeschlossen ist und dieses Blech einen gewölbten Boden, vorzugsweise halbkugelförmig gewölbten Boden der Hohlkörper bildet. Da hierbei sowohl der jeweilige Hohlkörper als auch der zugehörige Boden lochfreie Anschlussränder aufweisen, kann der Boden ebenfalls problemlos mit einer umlaufenden und von den Löchern unbeeinträchtigten Schweissnaht angeschlossen werden. Da damit auch die der Gaszufuhrseite gegenüberliegende Fläche des Brenners für die Gasausströmung nutzbar gemacht ist, ist dies mit dem zusätzlichen Vorteil verbunden, dass bei gleicher Brennerleistung die spezifische Brennerbelastung reduziert werden kann, was sich natürlich ebenfalls auf die Haltbarkeit vorhandener Schweissnähte am Brenner positiv auswirkt. Bei einer solchen Ausführungsform ist im übrigen vorgesehen, dass im Wölbungsmaximum zwischen den Böden der einzelnen Hohlkörper Distanzhalteelemente vorgesehen werden, was im einzelnen noch näher erläutert wird.

Die weiterbildende Massgabe, dass die zusam-mengestossenen oder überlappten Endränder mit der sie verbindenden Längsschweissnaht in bezug auf die horizontal angeordnete Längsachse der

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 686 387 A5

4

Hohlkörper unter dieser, vorzugsweise senkrecht unter dieser angeordnet sein sollen, bezieht sich auf die Anordnung des Brenners in der Brennkammer eines Heizkessels, mit der dafür gesorgt ist, dass sich die Schweissnaht in einem Bereich erstreckt, der thermisch am wenigsten belastet ist.

Eine weitere und bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die ungelochten, sich in parallel zur Längsachse erstreckenden Endränder radial nach innen abgekröpft und gegeneinandergelegt sind und die Längsschweissnaht im ungelochten Zwickelbereich der Endränder angeordnet ist. Dadurch werden ausserordentlich verwerfungsstabile und per Schweissnaht zu verbindende Endränder gewährleistet. Vom Zwickel geführt, kann die Schweissnaht sauberer verlegt werden, die Formstabilität des ganzen Hohlkörpers ist erhöht und schliesslich können die beiden sich unmittelbar an die ungelochten Endränder sich anschliessenden beiden Lochreihen dichter zusammengerückt werden.

Der erfindungsgemässe Gas-Flächenbrenner wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 eine Ausführungsform des Gas-Flächenbrenners in Anordnung in einem nur beispielhaft dargestellte Heizkessel;

Fig. 2 in Draufsicht einen Blechzuschnitt zur Ausbildung der Hohlkörper;

Fig. 3, 4 Ausführungsformen von Brennergestaltungen im Schnitt;

Fig. 5-7 perspektivisch die Stoss- bzw. Überlappungszuordnung der Endränder eines Blechzuschnittes gemäss Fig. 2;

Fig. 8 im Schnitt die Anordnung von Distanzelementen bei der Ausführungssform gemäss Fig. 4;

Fig. 9 im Schnitt eine besondere Ausführungsform und

Fig. 10 vergrössert einen Schnitt durch die Anschlussstelle der Ausführungsform nach Fig. 9.

Nachfolgend wird auf einen Gas-Flächenbrenner Bezug genommen, der, wie dargestellt, aus drei koaxial einander zugeordneten Hohlkörpern 1 und 1', 1" besteht, obgleich die Massgabe, dass der Blechzuschnitt 5 an seinen zusammengestossenen oder überlappten Endrändern 6 ungelocht und die Längsschweissnaht 4 längs der ungelochten Endränder 6 angeordnet ist, selbstverständlich auch für den Fall gilt, dass der Brenner aus nur einem Hohlkörper bestehen sollte. Die die beiden inneren Hohlkörper 1 ', 1 " bildenden Blechzuschnitte gemäss Fig. 2 sind bezüglich ihrer Länge L derart unterschiedlich bemessen, dass sich entsprechend reduzierte Durchmesser der Hohlkörper 1\ 1" ergeben. Der in Fig. 2 dargestellte Blechzuschnitt führt dabei zu einer zylindrischen Brennerkonfiguration wie in Fig. 1 dargestellt. Bei einem Brenner gemäss Fig. 3 müssen die Zuschnitte selbstverständlich die Form entsprechend abgewickelter Kegelstumpfmäntel haben. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 bestehen die einzelnen Hohlkörper 1, 1', 1" jeweils aus einem zylindrischen Zuschnitt gemäss Fig. 2 und aus halbkugelförmig gezogenen Blechen 10, die an die zugehörigen zylindrischen Teile angeschweisst sind.

Um die Zuschnitte endlos zu machen, werden die ungelochten Endränder 6 gemäss Fig. 5 entweder überlappt oder gemäss Fig. 6 aneinanderge-stossen und, wie angedeutet, mit einer Längsschweissnaht 4 verbunden. Aus Gründen der Formstabilität kann dabei eine Ausführungsform gemäss Fig. 7 bevorzugt, bei der die ungelochten Endränder 6 radial nach innen abgekröpft und gegeneinandergelegt sind, wobei die Längsschweissnaht 4 im ungelochten Zwickelbereich der Endränder 6 angeordnet ist.

Aus Gründen der Schweissanschliessbarkeit von Abschlussflächen (14, 15) sind die rotationssymmetrischen Hohlkörper 1, wie dargestellt, an ihren Enden 7, 7' mit einem umlaufenden, ebenfalls ungelochten Streifen 8 versehen, wobei in jedem Streifen 8 eine umlaufende Dehnungssicke 9 eingeformt ist, die unterschiedliche Dehnungsbelastungen der Hohlkörper 1, 1', 1" aufnehmen, welche dadurch von umlaufenden Schweissnähten ferngehalten werden. In Rücksicht darauf können die Endränder bzw. die Enden 7, 7' sowohl mit dem ungelochten Verschlussblech 14 und auch mit der Anschlussplatte 15, die gaszufuhrseitig angeordnet und mit einer entsprechenden Anschlussöffnung 15' versehen ist, direkt verschweisst werden.

Um eine einwandfreie und von Lochungen unbeeinträchtigte Schweissnaht für die Verbindung der zylindrischen Hohlkörper 1 mit den halbkugelförmigen Böden gemäss Fig. 4 zu gewährleisten, weisen die Böden 11 ebenfalls ungelochte Umfangsränder 10' auf, die an die ungelochten Ränder der zylindrischen Hohlkörper 1 angeschlossen sind. Im übrigen kann natürlich auch der kegelstumpfförmige Brenner gemäss Fig. 3 mit derartigen Böden 11 versehen werden. Um die Hohlkörper 1 bei einer Ausführungsform gemäss Fig. 4 im gasanschlussfernen Bereich gegeneinander zu fixieren, sind im Wölbungsmaximum M zwischen den Böden 11 Distanzhalteelemente 12 angeordnet. Dafür sind, wie dargestellt, die einzelnen Böden mit Durchgriffsöffnungen für einen verschraub-, verniet- oder ver-schweissbaren Bolzen 13 versehen, auf dem dann jeweils zwischen den Böden 11 die Distanzhalteelemente 12 in Form entsprechend bemessener Ringe oder Röllchen angeordnet sind.

Die dargestellte horizontale Orientierung des Brenners, bei der die Hohlkörper 1 mit ihren Längs-schweissnähten 4 zweckmässig nach unten orientiert in der Brennkammer angeordnet werden, ist nicht zwingend, d.h., die Längsachse 3 des Hohlkörpers 1 bzw. der Hohlkörper 1', 1" kann bei entsprechender Kesselkonstruktion auch vertikal orientiert angeordnet sein.

Besonders formstabil ist eine Ausführungsform des Brenners gemäss der Fig. 9, 10, die insbesondere dann zur Anwendung kommt, wenn der Brenner eine relativ grosse Länge hat. Die Massgabe bezüglich der Verbindung der Endränder 6 gilt aber auch bei dieser Ausführungsform. Hierbei ist der Hohlkörper 1 aus drei Blechringen gebildet, dem ungelochte Streifen 8 mit mindestens einer radial

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 686 387 A5

6

nach innen gerichteten Abkröpfung 17 versehen und diese aneinanderliegend mit einer Schweissnaht 18 verbunden sind, wobei zweckmässig und in Weiterbildung axial vor der Abkröpfung 17, einen Ersatz der Sicke 9 bildend, eine ebenfalls radial nach innen gerichtete Abkröpfung 19 vorgesehen ist. Die Abkröpfung 17 bzw. die Abkröpfungen 17, 19 werden dabei in radialer Richtung so bemessen, dass diese als Auflagen für den Hohlkörper 1' dienen können, d.h. der durchmesserkleinere Hohlkörper 1' ist bezüglich seines Durchmessers derart bemessen, dass er ringsum an dem von den Abkröpfungen 17 gebildeten Steg 17' anliegt. Bei dieser Ausbildung trägt also auch der Hohlkörper 1', der ja nicht so stark wärmebelastet ist wie der Hohlkörper 1, ebenfalls mit zur Formstabilität des ganzen Gebildes bei. Im übrigen kann auch der Hohlkörper 1' im Sinne des Hohlkörpers 1 gemäss Fig. 9, 10 ausgebildet werden, um damit als Träger für den innersten Hohlkörper 1" zu dienen. Eine Ver-schweissung (zumindest Punktverschweissung) der Hohlkörper 1', 1" mit den jeweils radial nach innen gerichteten Stegen 17' wäre dabei ohne weiteres möglich.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Gas-Flächenbrenner für Heizkessel, bestehend aus mindestens einem rotationssymmetrischen Hohlkörper (1) mit jeweils feingelochter Wand (2), wobei die Längsachse (3) des Hohlkörpers im wesentlichen in Gaszuströmrichtung orientiert und die Wandung (2) aus einem feingelochten und mit einer Schweissnaht (4) endlos gemachten Blechzuschnitt (5) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechzuschnitt (5) an seinen zu verbindenden Endrändern (6) ungelocht ausgebildet und die Schweissnaht (4) längs der ungelochten Ränder (6) verlegt angeordnet ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rotationssymmetrische Hohlkörper (1) mindestens an seinem anschlussfernen Ende (7) einen umlaufenden, ungelochten Streifen (8) aufweist, und in diesem Streifen (8) eine umlaufende Dehnungssicke (9) eingeformt ist.

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am ungelochten Streifen (8) des Hohlkörpers (1) jeweils ein ebenfalls feingelochtes Blech (10) mit einem ungelochten Umfangsrand (10') angeschlossen ist.

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech (10) einen gewölbten Boden (11), vorzugsweise halbkugelförmig gewölbten Boden des Hohlkörpers (1) bildet.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenge-stossenen oder überlappten Endränder (6) mit der sie verbindenden Längsschweissnaht (4) in bezug auf die horizontal angeordnete Längsachse (3) des Hohlkörpers (1) unter dieser, vorzugsweise senkrecht unter dieser angeordnet sind.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ungelochten Endränder (6) radial nach innen abgekröpft und gegeneinander gelegt sind und die Längsschweissnaht (4) im ungelochten Zwickelbereich (4') der Endränder (6) angeordnet ist.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlkörper (1) koaxial mindestens ein weiterer, formentsprechender, aber durchmesserkleinerer Hohlkörper (1') angeordnet ist.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechzuschnitt (5) aus mindestens zwei Blechringen (16) gebildet ist, dem ungelochte Streifen (8) mit mindestens einer radial nach innen gerichteten Abkröpfung (17) versehen und diese aneinanderliegend mit einer Schweissnaht (18) verbunden sind.

9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Abkröpfung (17), einen Ersatz der Sicke (9) bildend, eine ebenfalls radial nach innen gerichtete Abkröpfung (19) angeordnet ist.

10. Brenner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der durchmesserkleinere Hohlkörper (1') bezüglich seines Durchmessers derart bemessen ist, dass er ringsum an dem von den Abkröpfungen (17) gebildeten Steg (17') anliegt.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4