DE10038716C2

DE10038716C2 - Gasbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material mit einem homogenen Verbrennungsverlauf

Info

Publication number: DE10038716C2
Application number: DE2000138716
Authority: DE
Inventors: Peter Boiger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: DE10038716A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Gasbrenner mit einem Brenn körper aus porösem Material nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Stand der Technik

Aus der EP 157 432 A1 ist ein Gasbrenner mit einem Brennkör per aus porösem Material bekannt, dem an der Einlassseite für das Brenngas-/Luftgemisch ein Strömungskörper zur Ver teilung und Vermischung des Brenngas-/Luftgemischs vorge schaltet ist. Der Strömungskörper ist dabei beabstandet vom Brennkörper angeordnet.

Weitere Gasbrenner mit einem porösen Brennkörper sind aus JP 1 114 18 19 A und JP 59 225 211 A bekannt, bei denen dem Brennkörper eine Rückbrennsperre und zusätzlich dazu und be abstandet von der Rückbrennsperre ein Strömungskörper zur Vergleichmäßigung des Brenngas-/Luftgemischs vorgeschaltet ist.

Ein vormischender Gasbrenner geht weiterhin aus der JP 62 01 110 A hervor, bei dem zum Vormischen des Brenngas- /Luftgemischs das Brenngas rechtwinklig der Verbrennungsluft zugeführt und mit dieser verwirbelt wird.

Ein Gasbrenner mit einer katalytischen Struktur geht schließlich aus der EP 416 394 A2 hervor, bei dem das Brenn gas über eine Gasverteilplatte in eine Brennkammer eingelei tet und mit der Verbrennungsluft vermischt wird.

Aus der DE 43 22 109 A1 ist ferner ein Gasbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material bekannt, bei dem die Poro sität des porösen Materials längs des Brennkörpers sich ändert, wobei die Porengröße in Strömungsrichtung des Brenn gas-/Luftgemisches zunimmt, so dass sich innerhalb des Brennkörpers eine Flammenfront ausbildet. Dem Brennkörper ist eine Gemischverteilplatte mit lateral verlaufenden Öff nungen vorgeschaltet, über die das Brenngas-/Luftgemisch eingeleitet wird und die zugleich als Flammenrückschlagsi cherung dient.

Aus der US 3 024 836 ist ein Strahlungsbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material bekannt. Hierbei sind zwei porenförmige Körper übereinander angeordnet, wobei die Po renkörper die Brennerfläche des Strahlungsbrenners bilden.

Ein weiterer Porenbrenner mit einem Porenkörper und mit ei ner Gaszutrittslöcher aufweisenden Trägerplatte sowie einer zwischen Porenkörper und Trägerplatte angeordneten Gemisch verteilplatte ist aus der US 6 045 355 bekannt.

Über die an sich bekannten Gemischverteilplatten tritt das Brenngas-/Luftgemisch im Leistungsbereich von ca. 0,3-1 mit einer flammenlöschenden Strömungsgeschwindigkeit in den Brennkörper ein. Dadurch entsteht im porösen Brennkörper ein wandernder Flammenbeginn und eine innerhalb des Brennkörpers wandernde Flammenfront. Diese Erscheinungen führen zu unerwünschter Verringerung des Modulationsbereiches, zu erhöhter CO- und NO_x-Bildung sowie zu unerwünschten Geräuschemissionen. Durch den wandernden Flammenbeginn fehlt außerdem der erforderliche konkrete Bezug für eine Flammenüberwachung und Zündung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine homogene Verbrennung im Brennkörper sicher zu stellen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Gasbrenner mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ab Beginn der konstruktiv festgelegten mechanischen Brennzone im Brennkörper ein homogener und stabiler Verbrennungsverlauf entsteht. Dadurch werden unerwünschte hohe CO- und NO_x-Werte im Abgas vermieden. Ein großer Modulationsbereich sowie ein konkreter Bezug zur Überwachung und Zündung der Flammenfront wird sicher gestellt. Der homogene und stabile Verbrennungsverlauf bietet außerdem die Möglichkeit, die geometrische Form des Brennkörpers zu verkleinern. Darüber hinaus wird die direkte Wärmerückstrahlung in das Brenngas- /Luftgemisch vermindert. Zudem wirkt die Konfiguration des Strömungskörpers zusätzlich als mechanische Rückbrennsperre. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Rückbrennneigung praktisch eliminiert wird. Die aufgezeigten vorteilhaften Wirkungen treten selbst bei einem Brennerkonzept ohne Fremdkühlung auf.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gasbrenners gehen aus den Unteransprüchen hervor. Eine Kombination aus Stau- bzw. Prallflächen mit einer in Strömungsrichtung verlaufenden Lamellenstruktur bietet eine noch bessere Rückbrennsperre. Die Ausbildung zwei übereinander liegender Bleche mit Öffnungen, wobei deren Öffnungen zueinander versetzt angeordnet sind, ist eine einfach herzustellende Ausführungsform, um am Eingang des porösen Brennkörpers eine rezirkulierende Gemisch- und Brennströmung auszubilden. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, gegen die Strömungsrichtung des Brenngas- /Luftgemisches gerichtete, konvex ausgebildete Strömungshindernisse einzusetzen, die einen Stau und/oder Prall bezüglich des anströmenden Brenngas-/Luftgemisches bewirken und somit eine sehr wirkungsvolle Rezirkulation des Brenngas-/Luftgemisches ausbilden. Eine weitere Ausführungsform der Strömungsflächen besteht darin, diese mit lateral angeordnete Leitblechen zu versehen, die zur Kühlung des Strömungskörpers beitragen.

Zeichnung

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Gasbrenner mit einem Brennkörper gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Gasbrenner mit einem Brennkörper gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Gasbrenner mit einem Brennkörper gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und Fig. 4 eine spezielle Ausführungsform eines Strömungskörpers.

Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt einen Gasbrenner 10 mit einem Brennkörper 12, der in einer nicht näher dargestellten Brennkammer eines Heizgerätes untergebracht ist. Der Brennkörper 12 ist aus einem porösen Material, wie beispielsweise einem Gestrick oder einem keramischen Porenkörper ausgebildet und weist eine Einlassseite 14 und eine Auslassseite 16 auf. An der Einlassseite 14 tritt ein mit Pfeilen dargestelltes Brenngas-/Luftgemisch 15 in den Brennkörper 12 ein. An der Auslassseite 16 des Brennkörpers 12 strömt ein ebenso mit Pfeilen dargestelltes Abgas 17 aus. Innerhalb des Brennkörpers 12 ist eine nicht dargestellte Zündeinrichtung angeordnet, die das Brenngas-/Luftgemisch entzündet, so dass sich innerhalb des Brennkörpers 12 eine Flammenfront ausbildet. Zweckmäßig ist, die Flammenfront an den strömungsseitigen Eingang des Brennkörpers 12 zu legen.

Dem Brennkörper 12 ist an der Anströmseite 14 ein Strömungskörper 20 mit Strömungsflächen 25 und Strömungsöffnungen 26 vorgeschaltet. In Strömungsrichtung des Brenngas-/Luftgemisches 15 befindet sich vor dem Strömungskörper 20 ferner eine Rückbrennsperre 22 mit lateral angeordneten Strömungskanälen 23, durch die das Brenngas-/Luftgemisch 15 einströmt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Strömungsflächen 25 mit gegen die Strömungsrichtung des Brenngas-/Luftgemisches konvex ausgebildeten Flächen versehen, die als Stau- und/oder Prallkörper eine rezirkulierende Wirkung auf das axial einströmende Brenngas- /Luftgemisch 15 ausüben. Die Strömungsflächen 25 gemäß Fig. 1 sind dabei beispielsweise in zwei Lagen übereinander angeordnet, wodurch die Strömungsöffnungen 26 versetzt zueinander liegen. Durch diese Anordnung bildet sich die erforderliche Verwirbelung des Brenngas-/Luftgemisches aus, das dann an der Anströmseite 14 rezirkulierend in den Brennkörper 12 einströmt. Hierdurch wird sichergestellt, dass ab Beginn der konstruktiv festgelegten Brennzone im Brennkörper 12 der Verbrennungsverlauf homogen und stabil erfolgt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel zur Ausbildung des Strömungskörpers 20 geht aus Fig. 2 hervor. Hier sind die Strömungsflächen 25 eben ausgebildet und in zwei Reihen hintereinander angeordnet. Die den Strömungsflächen 25 zugeordneten Strömungsöffnungen 26 sind dabei ebenfalls versetzt angeordnet, so dass eine Strömungsumlenkung des Brenngas-/Luftgemisches erfolgt und eine rezirkulierender Eintritt des Brenngas-/Luftgemisches 15 in den Brennkörper 12 realisiert wird. Die Ausbildung der Strömungsflächen 25 und der Strömungsöffnungen 26 kann dabei durch zwei mit Löchern versehenen Blechen realisiert werden, die mit Abstand übereinander angeordnet sind, wobei die Löcher der einzelnen Bleche versetzt zueinander liegen und die Strömungsöffnungen 26 ausbilden. Es ist aber auch denkbar, die Strömungsflächen 25 und Strömungsöffnungen 26 mittels einer Flachdrahtstruktur auszubilden, wobei mindestens zwei Flachdrahtstrukturen übereinanderliegend angeordnet werden.

Aus Fig. 3 geht eine Ausführungsform des Gasbrenners gemäß Fig. 2 hervor, wobei hier auf die Rückbrennsperre 22 verzichtet wurde. Es ist durchaus denkbar, dass bei einer ausreichend starken Rezirkulation des Brenngas- /Luftgemisches 15 auf eine Rückbrennsperre verzichtet werden kann.

Eine besondere Ausführungsform zur Ausbildung der Strömungsflächen 25 geht aus Fig. 4 hervor. Dort sind an den Strömungsflächen 25 lateral verlaufende Strömungslamellen 29 ausgebildet, die eine Kühlung des Strömungskörpers 20 bewirken.

Claims

1. Gasbrenner mit einem Brennkörper aus porösem Material, der eine Einlassseite für ein Brenngas-/Luftgemisch und eine Auslassseite für ein Abgas aufweist, wobei das Brenngas-/Luftgemisch innerhalb des Brennkörpers ver brennbar ist und wobei dem Brennkörper in Strömungsrich tung des Brenngas-/Luftgemischs ein Strömungskörper in Form von Stauelementen und/oder Parallelelementen vorge schaltet ist, derart, dass sich an der dem Brennkörper zugewandten Seite eine rezirkulierende Strömung des Brenngas-/Luftgemisch ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauelemente und/oder Parallelelemente (20) min destens in zwei Reihen hintereinander angeordnet sind und Strömungsflächen (25) und Strömungsöffnungen (26) aufwei sen, wobei die Strömungsöffnungen (26) der einen Reihe und die Strömungsöffnungen (26) der anderen Reihe ver setzt zueinander liegen.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsflächen (25) gegen die Strömung des Brenn gas-/Luftgemisch (15) konvex ausgebildet sind.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsflächen (25) mit Strömungslamellen (29) zur Kühlung des Strömungskörpers (20) ausgebildet sind.

4. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskörper (20) aus mindestens zwei mit Abstand übereinander angeordneten Blechen mit Öffnungen gebildet ist.

5. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskörper (20) aus mindestens zwei mit Abstand übereinander angeordneten Flachdrahtstrukturen gebildet ist.