DD301525A7 - Freistrahlgasbrenner mit homogenem flammenbild - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Freistrahlgasbrenner mit kurzer und homogener Flamme. Er ist für den Einsatz in solchen Gasanwendungsanlagen geeignet, die bei hoher Wärmedichte eine gleichmäßige Flammenbeaufschlagung erfordern, nur begrenzte Feuerraumeinbaufreiheiten besitzen und deren Heizgaszüge hohe Strömungsverluste verursachen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zu entwickeln, der die Erzeugung eines kurzen, flächenhaften Flammenbildes bei reduzierten Strömungsverlusten gestattet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Strömungsverteiler entgegen der Strömungsrichtung abgewinkelt ist und spaltförmige Durchbrüche besitzt. Die Längsachsen dieser Durchbrüche nehmen, wie auch die Brenngasaustrittsdüsen am Brennerkörper, zur Symmetrieachse einen Winkel von 10 Grad bis 20 Grad ein. Figur{Freistrahlgasbrenner; Brennerkörper; Brenngasaustrittsdüsen, Düsenanordnung; Strömungsverteiler, dachförmig; Durchbruch, spaltförmig; Brenngasstrahlen, aufteilen; Flamme, homogen; Wärmedichte, hoch}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Freistrahlgasbrenner mit geringer Flammenhöhe. Er ist insbesondere für den Einsatz in solchen Gasanwendungsanlagen geeignet, die bei hoher Wärmedichte eine gleichmäßige Flammenbeaufschlagung erfordern, nur begrenzte Feuerraumeinbaufreiheiten besitzen und deren Heizgaszüge hohe Strömungsverluste verursachen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Freistrahlgasbrenner sind bekannter Siand der Technik. Ein gattungsgemäßer Brenner ist in DE 2119831, C2 beschrieben. Aus einem Gaszuführungskörper austretende Brenngasstrahlen strömen unter einem sehr spitzen Winkel gegen eine Verteilwand mit einer zurückspringenden Schulter in deren oberen Bereich. Auf der freien Strecke zwischen Austrittsöffnung und Verteilwand tritt Umgebungsluft in die Gasstrahlen ein. Das sich bildende inhomogene Gemisch wird längs der Wand homogenisiert, hängt sich in die Schuler ein und zündet. Dieser Brenner besitzt den Nachteil langer, kompakter Einzelflammen, eines relativ geringen Auftriebes der Verbrennungsgase sowie eines großen Abstandes zwischen Brenngasaustrittsdüsen und Flammenwurzel. Nachdem Lösungsvorschlag gemäß DD 239254, A1 werden aus Düsen austretende Branngasstrahlen gegen einen Strömungsverteiler in Form eines Blechei gelenkt und dort homogenisiert und gezündet.

Dieser Brenner beseitigt einige dieser nachteiligen Wirkungen, besitzt aber ebenfalls den Nachteil langer, kompakter Einzelflammen mit ungleichmäßiger Wärmeverteilung im Heizflächenbereich.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, einen solchen Brenner hinsichtlich seiner Gebrauchseigenschaften weiterzuentwickeln.

Darlegung des Wesens Hc Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Freistrahlbrenner zu schaffen, der die Erzeugung eines kurzen flächenhaften Flammenbildes bei reduzierten Strömungsverlusten gestattet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Strömungsverteiler spalt'örmige Durchbrüche vorzugsweise hyperbolischen Querschnitte ! asitzt und entgegen der Strömungsrichtung abgewinkelt ist. Der von den Seitenkanten des Strömungsverteilers eingeschlossene Winkel beträgt etwa 140" bis 160". Die Längsachsen der Durchbrüche und der Brenngasaustrittsilüsen nehmen einen Winkel von 10° bis 20° zur Symmetrieachse ein, wobei die Düsen und der äußere Spalt eine gemeinsame Längsachse besitzen.

Diese Gestaltung des Strömungsverteiler.s und die Stellung der Austrittsdüsen haben einen größeren Flammendurchmesser bei verringerter Flamtnenhöhe zur Folge. Im Vergleich zu den nächstliegonden technischen Lösungen sind ein höherer Brenngasdurchsatz und eine höhere Wärmedichte erreichbar.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die spaltförmigen Durchbrüchc im Längsschnitt hyperbolisch auszubilden. Diese Maßnahme fördert die Homogenität der Flammenausbildung und vermindert den Geräuschpegel.

Außerdem steht mehr Strömungsenergie zur Unterstützung des Auftriebes zur Verfugung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung sei nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1: zeigt eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Brenners.

Der Brenner besteht im wesentlichen aus einem Brennerkörper 1,2 und einem in Strömungsrichtung nachgeordneten, spaltförmige Öffnungen aufweisenden Strömungsverteiler 4 von dachförmigem Querschnitt, befestigt am Haltebolzen 3. Der Abstand zum Brennerkörper 1 beträgt das 0,8-bis 1 fache des'jtrömungsverteilerdurchmessers. Der Strömungsverteiler schließt einen Winkel von 140° bis 160° ein. Er besitzt zwei ringspaltförmige Durchbrüche 6 und 7. Deren innerer mit einer Breite von 0,1 D (D ist Durchmesser des Strömungsverteilers) ist so weit im Zentrum angeordnet, wie es die Sicherung der Haltefunktion durch den Haltebolzen 3 erlaubt. Dor äußere Ringspalt 6 mit einer Sp&ltbreite von 0,1 D hat einen mittleren Kreisdurchmesser von 0,6 bis 0,7 D. Die Ringspalte sind aus konstruktiven Gründen (Erhaltung der Formstabilität) von Stegen unterbrochen. Das zylindrische Brennerkörperoberteil 1 weist in der konisch verlaufenden Stirnfläche in einem Winkel von 20° zur Brennerachse nach außen gerichtete Brenngasaustrittsdüsen 5 auf. Das Brenngas strömt in Form von Freistrahlen in Richtung Strömungsverteiler 4. Aufgrund ihrer hohen kinetischen Energie induzieren diese die erforderliche Verbrennungsluft. Die Ströme treffe . auf c'en Strömungsverteiler 4 und werden unter starken Turbulenzen aufgeteilt, wobei eine weitere Durchmischung und Homogenisierung des BrenngasVluftgemisches erfolgt. Das Gemisch umströmt allseitig den Strömungsverteiler 4, ein geringerer Teil durchströmt die spaltförmigen Öffnungen 6 und 7. Durch die kurze flächenhafte Flamme, die bereits unterhalb des Verteilers 4 brennt, lassen sich geringe, für Freistrahlbrenner bisher nicht gekannte Heizflächenabstände realisieren.

Die Aufgliederung der Flamme bewirkt eine erhöhte Oberfläche, in deren Folge eine bessere Flammenkühlung und gleichmäßige Temperaturverteilung eintritt. So konnte eine Reduzierung des NO_x-Anteils im Rauchgas um 50% bis 70% erreicht werden. In einer vorzugsweisen Ausführungsform bestehen alle Brennerteile aus feuerfesten keramischen Material. Hieraus resultiert eine besonders einfache und billige Herstellungstechnologie, deren Ausgangsbasis ausschließlich einheimische Rohstoffe sind. Derartige Brenner zeichnen sich außerdem durch eine sehr hohe Verschleißfestigkeit aus.

Claims (4)

1. Freistrahlgasbrenner mit homogenem Flammenbild, bestehend aus einem Brennerkörper mit zur Längsachse schräg angeordneten Austrittsöffnungen für das Brenngas und einem stromab dieser Öffnungen gelegenen Strömungsverteiler zur Verwirbelung der Brenngasstrahler und deren intensiven Durchmischung mit Umgebungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsverteiler (4) symmetrisch abgewinkelt ist und spaltförmige Öffnungen (6,7) besitzt, deren Längsachsen einen Winkel von 10° bis 20° zur senkrechten Brennerachse einnahmen, und Brenngasaustrittsdüsen und äußerer Spalt (6) eine gemeinsame Längsachse besitzen.

2. Freistrahlgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querachsen des Strömungsverteilers (4) einen Winkel von 140° bis 160° einschließen.

3. Freistrahlgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spaltförmigen Öffnungen eine hyperbolisch ausgebildete Querschnittsform aufweisen.

4. Freistrahlgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Brennerkörper (1, 2), Haltebolzen (3) und Strömungsverteiler (4) aus keramischem Material bestehen.