DE102004054796B3

DE102004054796B3 - Mischeinrichtung für einen Gas-Vormischbrenner

Info

Publication number: DE102004054796B3
Application number: DE200410054796
Authority: DE
Inventors: Heinrich Oehler; Rainer Rausch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: EP1657489A1; EP1657489B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für einen Gas-Vormischbrenner, bestehend aus einem Verbrennungsluftkanal (1), welcher stromabwärts in ein Gebläse (2) zur Förderung des Gas-/Luft-Gemisches zu einer Brenneroberfläche mündet, sowie einem an eine Gasarmatur angeschlossenen, ringförmig um den Verbrennungsluftkanal (1) angeordneten Gaszuführungskanal (4), welcher stromaufwärts vor dem Gebläse (2) in den Verbrennungsluftkanal (1) einmündet. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst homogenes Gas-/Luft-Gemisch für einen Gas-Vormischbrenner mit einem weiten Modulationsbereich zu erzeugen, um optimale Verbrennungsergebnisse zu erzielen. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist ein Drall- und/oder Verdrängungskörper (3) in den Verbrennungsluftkanal (1) eingesetzt, welcher eine Querschnittsverengung im Verbrennungsluftkanal (1) sowie mit seinem äußeren Mantel (6) eine Wand des Gaszuführungskanals (4) bildet. Stromabwärts nach der Querschnittsverengung, an der Ausmündung des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3), wird das Gas zwischen dem äußeren Mantel (6) des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3) sowie einer zugeordneten Aufnahme (8) zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischeinrichtung für einen Gas-Vormischbrenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Gattungsgemäße Gas-Vormischbrenner besitzen ein Gebläse zur Förderung eines Gas-/Luft-Gemisches zu einer Brenneroberfläche. Stromaufwärts tritt der Verbrennungsluftstrom aus einem Verbrennungsluftkanal in eine Mischeinrichtung ein. Dort wird Gas aus einem Gaszuführungskanal zugemischt, welcher stromaufwärts vor dem Gebläse in den Verbrennungsluftkanal einmündet und an eine Gasarmatur angeschlossenen ist. Wichtig für gute Verbrennungsergebnisse ist generell eine möglichst homogene Zusammensetzung des Gas-/Luft-Gemisches. Diese erreicht man entweder durch eine intensive Vermischung oder lange Strömungswege zur Homogenisierung des Gemisches, so dass die bekannte Injektion von Gas stromaufwärts des Gebläses Vorteile bietet.

So offenbart die DE 197 33 769 C2 eine Brenngas-Einleitungsvorrichtung für einen Gas-Vormischbrenner, bei der Brenngas im Ansaugbereich eines Radialgebläses eingedüst und durch den Einfluss des Gebläserades in eine Drallbewegung versetzt wird. Eine ähnliche Anordnung wird aus der JP 08128609 A ersichtlich. Aus der DE 197 33 768 C2 ist eine Brenngas-Einleitungsvorrichtung für einen Gas-Vormischbrenner bekannt, welche aus einem Venturirohr besteht, das in Richtung der Rohrachse von Luft durchströmt wird. Im engsten Bereich des Venturirohres ragt ein Zuströmrohr für Brenngas in den Verbrennungsluftkanal. Dieses ist exzentrisch angeordnet und die Zuströmöffnung öffnet sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Venturirohres. Weiterhin enthält die DE 197 29 047 C1 eine Mischeinrichtung zur Erzeugung eines Gas-/Luft-Gemisches für einen Brenner, welche ebenfalls stromaufwärts eines Gebläses anzuordnen ist. Dabei ist eine rohrförmige, einen Auslasstrichter aufweisende Venturidüse vorgesehen, in deren Düsenhals Gas über einen Ringspalt, aus einer Teile der Venturidüse umgebenden Ringkammer, eingesaugt wird. Dies erfolgt etwa tangential zum Luftstrom innerhalb der Venturidüse. Zusätzlich ist im Auslassbereich der Venturidüse ein Drosselkörper angeordnet.

Aus der WO 02/29319 A1 ist eine Mischeinrichtung für einen Gas-Vormischbrenner bekannt, bestehend aus einem Verbrennungsluftkanal, welcher stromabwärts in ein Gebläse zur Förderung des Gas-/Luft-Gemisches zu einer Brenneroberfläche mündet, sowie einem an eine Gasarmatur angeschlossenen, ringförmig um den Verbrennungsluftkanal angeordneten Gaszuführungskanal, welcher stromaufwärts vor dem Gebläse in den Verbrennungsluftkanal einmündet, wobei ein Drallkörper und stromabwärts ein separater düsenartiger Verdrängungskörper in den Verbrennungsluftkanal eingesetzt sind. Stromabwärts nach der Querschnittsverengung wird Gas zugemischt.

Bei Gasheizgeräten wird ein Modulieren der Brennerleistung in einem möglichst weiten Bereich gefordert, insbesondere bis hinab auf etwa 20 Prozent der maximalen Brennerleistung. Es sollen damit eine variable Leistungsanpassung an die aktuell vorliegende Wärmeanforderung und ein guter Gesamtwirkungsgrad durch optimale Brennwertnutzung erreicht werden. Außerdem werden Brennerstarts, welche möglicherweise kurzzeitig zu etwas stärkeren Abgasemissionen führen, vermieden. Deshalb muss eine Mischeinrichtung für einen gattungsgemäßen Gas-Vormischbrenner ein optimales, homogenes Gas-/Luftgemisch in allen Betriebssituationen sicherstellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein möglichst homogenes Gas-/Luft-Gemisch für einen Gas-Vormischbrenner mit einem weiten Modulationsbereich zu erzeugen, um optimale Verbrennungsergebnisse zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Mischeinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Drall- und/oder Verdrängungskörper in den Verbrennungsluftkanal eingesetzt ist und eine Querschnittsverengung im Verbrennungsluftkanal sowie mit seinem äußeren Mantel eine Wand des Gaszuführungskanals bildet. Stromabwärts nach der Querschnittsverengung, an der Ausmündung des Drall- und/oder Verdrängungskörpers, wird das Gas zugemischt.

Dies erfolgt im Detail gleichmäßig am Umfang, zwischen dem äußeren Mantel des Drall- und/oder Verdrängungskörpers sowie einer zugeordneten Aufnahme, wobei der Mantel des Drall- und/oder Verdrängungskörpers sowie die zugeordnete Aufnahme konisch gestaltet sind. Dadurch werden ein Ringspalt oder mehrere Öffnungen für den Gasdurchtritt auf einem Teilkreis zwischen dem Mantel des Drall- und/oder Verdrängungskörpers sowie der zugeordneten Aufnahme ausgebildet.

Der Mantel des Drall- und/oder Verdrängungskörpers liegt an einer als Tiefenanschlag in axialer Richtung dienenden Fläche im Verbrennungsluftkanal oder an Erhöhungen oder Vorsprüngen an der Aufnahme an. Dadurch ergibt sich eine Distanz zur Aufnahme und somit ein Ringspalt oder mehrere Öffnungen für den Gasdurchtritt, wenn zum Beispiel Kanäle in die Oberfläche der Aufnahme eingearbeitet sind. In unmittelbarer Nähe zum Ring spalt oder zu den Öffnungen für den Gasdurchtritt, ist am Mantel des Drall- und/oder Verdrängungskörpers im Ausmündungsbereich eine in Strömungsrichtung zeigende Kante angebracht. Alternativ dazu kann auch auf einem Teilstück des Mantels ein zylindrischer, etwa mit dem Verbrennungsluftkanal konzentrischer Bereich vorgesehen sein.

Der Drall- und/oder Verdrängungskörper besitzt innen einen sich in stromabwärtiger Richtung verjüngenden freien Strömungsquerschnitt sowie mehrere schräg angestellte, flächige, rippenartige Leitelemente. Diese reichen mit ihren Außenkanten bis an die Innenwand des Mantels und sind dort fixiert. Vorzugsweise sind die Leitelemente miteinander verbunden und im Zentrum des Drall- und/oder Verdrängungskörpers, im Bereich vor dessen Ausmündung, bilden sie gemeinsam eine stromaufwärts zeigende, kegel- oder pyramidenförmige Spitze als Strömungsbarriere. Die Länge der miteinander verbundenen Leitelemente entspricht etwa der Gesamtlänge des Drall- und/oder Verdrängungskörpers. Besonders gute Mischergebnisse werden erzielt, wenn die mit dem Drall- und/oder Verdrängungskörper erzeugte Drallrichtung und die Laufrichtung des Gebläses übereinstimmen. Im Umkehrfall, also wenn die Drallrichtung und die Laufrichtung des Gebläses nicht gleich sind, können Strömungsgeräusche besonders gut vermindert werden.

Mit der erfindungsgemäß aufgebauten Mischeinrichtung wird ein sehr homogenes Gas-/Luft-Gemisch für einen Gas-Vormischbrenner mit einem weiten Modulationsbereich erzeugt, so dass sich optimale Verbrennungsergebnisse erreicht werden. Gleichzeitig ist ein sehr einfacher, flexibler Aufbau gewährleistet, bei dem sich viele Parameter leicht verändern lassen, um zum Beispiel Brenner in unterschiedlichen Leistungsgrößen daraus zu schaffen und gleichzeitig möglichst viele Komponenten beizubehalten. Dies sind im Wesentlichen das Maß für den Ringspalt gegenüber der zugeordneten, konischen Aufnahme durch axiale Verschiebung oder Wechseln des Drall- und/oder Verdrängungskörpers, der Drallwinkel, die Drallrichtung sowie das Verdrängungsverhältnis bzw. der Drosselwiderstand. Auch die Umstellung auf eine andere Gasart erfolgt lediglich durch den Wechsel eines Drosselkörpers im Gaszuführungskanal.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt
1: einen Längsschnitt durch eine Mischeinrichtung für einen Gas-Vormischbrenner,
2: den Bereich zur Gaszumischung in einer vergrößerten Detaildarstellung und
3: eine Drall- und/oder Verdrängungskörper, in Strömungsrichtung betrachtet.
Die Mischeinrichtung besteht aus einem im Wesentlichen zylindrischen Verbrennungsluftkanal 1, welcher stromabwärts in ein Gebläse 2 zur Förderung des Gas-/Luft-Gemisches mündet, mit einem Drall- und/oder Verdrängungskörper 3. Ringförmig um den Verbrennungsluftkanal 1 ist ein Gaszuführungskanal 4 im Gehäuse 5 angeordnet.
Der Drall- und/oder Verdrängungskörper 3 bildet eine Querschnittsverengung im Verbrennungsluftkanal 1 sowie mit seinem äußeren Mantel 6 eine Wand des Gaszuführungskanals 4. Stromabwärts nach der Querschnittsverengung, an der Ausmündung des Drall- und/oder Verdrängungskörpers 3, wird das Gas in Strömungsrichtung über einen Ringspalt 7 zugemischt. Dieser ergibt sich zwischen dem äußeren Mantel 6 des Drall- und/oder Verdrängungskörpers 3 sowie einer zugeordneten Aufnahme 8. Mit einer Schraube 9 wird der Drall- und/oder Verdrängungskörper 3 in axialer Richtung eingestellt und fixiert. Mindestens eine eingeprägte Erhöhung 10 auf der Außenseite des Mantels 6 dient als Abstandshalter zur zugeordneten Fläche der Aufnahme 8.
An seiner Ausmündung, in unmittelbarer Nähe zum Ringspalt 7 für den Gasdurchtritt, besitzt der Drall- und/oder Verdrängungskörper 3 eine etwa in Strömungsrichtung zeigende Kante 11 zur Strömungslenkung. Im Inneren befinden sich mehrere schräg angestellte, flächige, rippenartige Leitelemente 12, welche mit ihren Außenkanten bis an die Innenwand des Mantels 6 reichen. Alle Leitelemente 12 sind miteinander verbunden und bilden im Zentrum des Drall- und/oder Verdrängungskörpers 3, im Bereich vor dessen Ausmündung, eine stromaufwärts zeigende, kegel- oder pyramidenförmige Spitze 13 als Strömungsbarriere. Dadurch verringert sich der freie Strömungsquerschnitt im Inneren des Drall- und/oder Verdrängungskörpers 3 in stromabwärtiger Richtung genauso wie durch die konische Form des Mantels 6.
Weiterhin ist am Verbrennungsluftkanal 1, stromaufwärts des Drall- und/oder Verdrängungskörpers 3, einen Anschlussstutzen 14 für eine Zuluftleitung vorgesehen, wobei dieser vorzugsweise direkt an die Wand angeformt ist.

Claims

Mischeinrichtung für einen Gas-Vormischbrenner, bestehend aus einem Verbrennungsluftkanal, welcher stromabwärts in ein Gebläse zur Förderung des Gas-/Luft-Gemisches zu einer Brenneroberfläche mündet, sowie einem an eine Gasarmatur angeschlossenen, ringförmig um den Verbrennungsluftkanal angeordneten Gaszuführungskanal, welcher stromaufwärts vor dem Gebläse in den Verbrennungsluftkanal einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drall- und/oder Verdrängungskörper (3) in den Verbrennungsluftkanal (1) eingesetzt ist, eine Querschnittsverengung im Verbrennungsluftkanal (1) sowie mit seinem äußeren Mantel (6) eine Wand des Gaszuführungskanals (4) bildet, und dass stromabwärts nach der Querschnittsverengung, an der Ausmündung des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3), das Gas zugemischt wird, wobei das Gas zwischen dem äußeren Mantel (6) des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3) sowie einer zugeordneten Aufnahme (8) zugeführt wird und wobei der Mantel (6) des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3) sowie die zugeordnete Aufnahme (8) konisch gestaltet sind.
Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Mantel (6) des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3) sowie der zugeordneten Aufnahme (8) ein Ringspalt (7) oder mehrere Öffnungen für den Gasdurchtritt auf einem Teilkreis ausgebildet sind.
Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (6) des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3) an einer als Tiefenanschlag in axialer Richtung dienenden Fläche im Verbrennungsluftkanal (1) oder an Erhöhungen (10) oder Vorsprüngen an der Aufnahme (8) anliegt, dadurch auf Distanz zur Aufnahme (8) bleibt und einen Ringspalt (7) oder mehrere Öffnungen für den Gasdurchtritt freigibt.
Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (6) des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3) an seiner Ausmündung, in unmittelbarer Nähe zum Ringspalt (7) oder zu den Öffnungen für den Gasdurchtritt, eine etwa in Strömungsrichtung zeigende Kante (11) oder auf einem Teilstück einen zylindrischen, etwa mit dem Verbrennungsluftkanal (1) konzentrischen Bereich besitzt.
Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drall- und/oder Verdrängungskörper (3) innen einen sich in stromabwärtiger Richtung verjüngenden freien Strömungsquerschnitt sowie mehrere schräg angestellte, flächige, rippenartige Leitelemente (12) besitzt, welche mit ihren Außenkanten bis an die Innenwand des Mantels (6) reichen und dort fixiert sind.
Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (12) miteinander verbunden sind und im Zentrum des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3), im Bereich vor dessen Ausmündung eine stromaufwärts zeigende, kegel- oder pyramidenförmige Spitze (13) als Strömungsbarriere bilden.
Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der miteinander verbundenen Leitelemente (12) etwa der Gesamtlänge des Drall- und/oder Verdrängungskörpers (3) entspricht.
Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Drall- und/oder Verdrängungskörper (3) erzeugte Drallrichtung und die Laufrichtung des Gebläses (2) gleich sind.
Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsluftkanal (1) stromaufwärts einen Anschlussstutzen (14) für eine Zuluftleitung aufweist.