DE10048500C2 - Gasbrenner zur industriellen Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner zur industriellen Verwendung, insbesondere für Brenngase niedriger Zündge­ schwindigkeit, mit einem spiralförmig ausgebildeten Brenn­ gaskanal, der einen U-förmigen Querschnitt mit im Wesentli­ chen parallelen Brenngaskanalwänden aufweist, deren freie Kanten in einer Brennermündung liegen, wobei zwischen den Spiralwindungen des Brenngaskanals ein spiralförmiger Ver­ brennungsluftkanal gebildet ist.

Es ist ein derartiger zur industriellen Verwendung ausge­ legter Gasbrenner bekannt, bei welchem eine der Brenngaska­ nalwände in der Brennermündung gegenüber der anderen um ein Überstandsmaß vorsteht und damit zwischen benachbarten Brenngaskanalwänden mit Überstandsmaß und den demgegenüber kürzeren Brenngaskanalwänden ein Mischraum für Brenngas und Verbrennungsluft gebildet ist. Bei dieser bekannten Ausfüh­ rungsform liegen das Überstandsmaß und folglich der Misch­ raum in einer Ebene (vgl. DE 31 51 479 A1). Dadurch wird eine relativ kurze Flamme erreicht. Insoweit hat sich dieser bekannte Gasbrenner bewährt, ist jedoch in Bezug auf die Reaktionszeit von Brenngas und Verbrennungsluft verbesse­ rungsfähig.

Im Rahmen der DE 196 48 808 A1 wird ein Gasbrenner für Warmwasserbereiter, Heizsysteme oder dergleichen vorge­ stellt, welcher mit einer Abbrenneinrichtung, der Brenngas zugeleitet wird, ausgerüstet ist. Die Abbrenneinrichtung verfügt über einen mit Durchbrüchen versehenen Formkörper, wobei die Durchbrüche eine räumliche Verbindung zwischen der Brenngasseite und der Brennseite herstellen. Bei dem Formkörper handelt es sich um einen offenen Hohlkörper, welcher eine Brennkammer umschließt. Der von dem Formkörper umgebende Brennraum kann die Form eines Teil-Ellipsoids oder einer Teil-Kugel aufweisen. Dadurch will man insgesamt einen Gasbrenner schaffen, welcher sich durch ein großes Leistungsspektrum auszeichnet und bei dem Abgasemissionen niedrig sind. Die vorerwähnten Probleme konnte dieser Stand der Technik jedoch nicht maßgeblich beeinflussen.

Bei einem Gasbrenner, insbesondere für Schwachgas ent­ sprechend der DE 875 982 wird mit spaltförmigen Luft- und Brenngasaustrittsöffnungen gearbeitet, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Zur Gaszufuhr dient eine nach dem Brennermund hin offene und zu einer Spirale ge­ wickelte Rinne. Die Luftzufuhr erfolgt durch Zwischenräume zwischen den Windungen der Spirale.

Bei einem Verbrennungssystem für heizwertarme Gase nach der DD 260 413 A3 wird ebenfalls mit einem Brenner mit Spirale für Gas- und Verbrennungsluftzufuhr gearbeitet.

Schließlich beschäftigt sich die CH 324 031 mit einer Verbrennungsvorrichtung, welche eine Brennkammer mit einem in die Brennkammer Brennstoff einführenden Brenner umfasst. In dem Strom, welcher dem Brennstoff wenigstens den größeren Teil des zu seiner Verbrennung dienenden gas­ förmigen Mediums zuführt, bilden sich zwei oder mehr Reihen von hintereinanderfolgenden torusförmigen Wirbeln, die durch die Brennkammer hindurch wandern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, der sich nicht nur durch ein extrem kurzflammiges Brennverhal­ ten auszeichnet, sondern darüber hinaus durch eine kurze Reaktionszeit von Brenngas und Verbrennungsluft, um die Bildung eines schädlichen thermischen NO_x bei der Verbren­ nung weitgehend zu unterdrücken.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Gasbrenner dadurch, dass die freien Kanten der Brenngaska­ nalwände in der Brennermündung vom Rand der Brennermündung und von Spiralwindung zu Spiralwindung bis zum Tiefsten im mittleren Bereich der Brennermündung um jeweils ein vorge­ gebenes Maß zurücktreten und dadurch zwischen den - im Brennermündungsquerschnitt gesehen - jeweils länger vor­ kragenden und den benachbarten kürzer vorkragenden Brenn­ gaskanalwänden ein zentraler Mischraum für Brenngas und Verbrennungsluft gebildet ist. Dabei kann der Mischraum nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung als kegel­ förmiger, kugelkalottenförmiger oder paraboloidförmiger Raum ausgebildet sein. - Diese Maßnahmen der Erfindung haben zur Folge, dass ein Gasbrenner verwirklicht wird, der eine gleichsam eingezogene Brennermündung aufweist, so dass die Ränder der Brenngaskanalwände einer spiralförmig ge­ wickelten U-förmigen Rinne nicht länger in einer Ebene in der Brennermündung enden, sondern vom Rande der Brennermün­ dung aus bis in den mittleren Bereich der Brennermündung unter Bildung eines Tiefsten zurücktreten. Auf diese Weise erhält die Brennermündung die Form eines Kegels, einer Kalotte oder eines Paraboloiden. Daraus resultiert ein besonders kurzflammiges Brennverhalten des Gasbrenners mit einer kurzen Reaktionszeit von Brenngas und Verbrennungs­ luft. Auf diese Weise wird die Bildung des schädlichen thermischen NOX bei der Verbrennung weitgehend unterdrückt. Hinzu kommt, dass insbesondere bei der paraboloidförmigen Ausführungsform der Brennermündung eine punktförmige Wärme­ konzentration im Brennpunkt erzielt wird, die für Wärmepro­ zesse mit zielgerichteter Wärmebeaufschlagung - wie z. B. Schmelzprozesse - besonders vorteilhaft ist. Weiter ist von Bedeutung, dass zugleich eine erhebliche Materialersparnis erreicht wird, da der regelmäßig aus Edelstahl hergestellte spiralförmige Brenngaskanal um das Maß der räumlich einge­ zogenen Brennermündung reduziert wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Gasbrenner in Frontansicht auf die Brennermündung und

Fig. 2 einen Schnitt A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1.

In den Figuren ist ein Gasbrenner 1 zur industriellen Ver­ wendung, insbesondere für Brenngase niedriger Zündgeschwin­ digkeit dargestellt. Dieser Gasbrenner 1 weist einen um die Brenngaslängsachse spiralförmig ausgebildeten Brenngaskanal 2 auf, der einen U-förmigen Querschnitt mit zwei im Wesent­ lichen parallelen Brenngaskanalwänden 3 aufweist, deren freie Kanten 4 in einer Brennermündung liegen, wobei zwi­ schen den Spiralwindungen des Brenngaskanals 2 ein spiral­ förmiger Verbrennungsluftkanal 5 gebildet ist. Die freien Kanten 4 bzw. Ränder der Brenngaskanalwände 3 treten im Bereich der Brennermündung vom umlaufenden Rand R der Bren­ nermündung und von Spiralwindung zu Spiralwindung bis zu einem Tiefsten T im mittleren Bereich der Brennermündung um jeweils ein vorgegebenes Maß zurück. Dadurch ist zwischen den - im Brennermündungsquerschnitt gesehen - jeweils län­ ger vorkragenden und den dazu benachbarten kürzer vor­ kragenden Brenngaskanalwänden 3 ein zentraler Mischraum 6 für Brenngas und Verbrennungsluft gebildet. Nach dem Aus­ führungsbeispiel ist der Mischraum 6 als kalottenförmiger Raum ausgebildet.

Claims (2)

1. Gasbrenner zur industriellen Verwendung, insbesondere für Brenngase niedriger Zündgeschwindigkeit, mit einem spi­ ralförmig ausgebildeten Brenngaskanal, der einen U-förmigen Querschnitt mit im Wesentlichen parallelen Brenngaskanal­ wänden aufweist, deren freie Kanten in einer Brennermündung liegen, wobei zwischen den Spiralwänden des Brenngaskanals ein spiralförmiger Verbrennungsluftkanal gebildet ist, da­ durch gekennzeichnet, dass die freien Kanten (4) der Brenngaskanalwände (3) in der Brennermündung vom Rand (R) der Brennermündung und von Spiralwindung zu Spiralwindung bis zum Tiefsten (T) im mittleren Bereich der Brennermündung um jeweils ein vorgegebenes Maß zurücktreten und dadurch zwischen den jeweils länger vorkragenden und den benachbarten kürzer vorkragenden Brenngaskanalwänden (3) ein zentraler Mischraum (6) für Brenngas und Verbren­ nungsluft gebildet ist.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischraum (6) als kegelförmiger, kalottenförmiger oder paraboloidförmiger Raum ausgebildet ist.