DE102014110973B4

DE102014110973B4 - Gasbrenner insbesondere für ein Gargerät

Info

Publication number: DE102014110973B4
Application number: DE102014110973.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Möller; Florian Altendorfner; Manfred Bucher; Manfred Lichtenstern
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2034-08-02
Also published as: DE102014110973A1

Abstract

Gasbrenner mit einem Brenner (10), einer Brennkammer (12), in welcher der Brenner (10) angeordnet ist, und mindestens einem Wärmeübertragungsrohr (14), das sich an das stromabwärtige Ende der Brennkammer (12) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (12) stromabwärts des Brenners (10) einen Krümmer (18) aufweist, der ein gebogener Abschnitt der Brennkammer (12) ist, der die in der Brennkammer (12) strömende Verbrennungsluft umlenkt, wobei an den Krümmer (18) anschließend der Strömungsquerschnitt vom Querschnitt der Brennkammer (12) auf den Querschnitt des mindestens einen Wärmeübertragungsrohres (14) verringert ist, wobei sich das Wärmeübertragungsrohr (14) an das stromabwärtige Ende eines Abschnitts (16) mit sich verringerndem Querschnitt anschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit einem Brenner, einer Brennkammer, in welcher der Brenner angeordnet ist, und mindestens einem Wärmeübertragungsrohr, das sich an das stromabwärtige Ende der Brennkammer anschließt. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere solche Gasbrenner, wie sie in Gargeräten verwendet werden, die für den professionellen Einsatz in Restaurants, Kantinen und der Großgastronomie vorgesehen sind.
Die Funktion des Gasbrenners besteht darin, durch Verbrennung von Gas eine Wärmemenge bereitzustellen, die einem Garraum des Gargeräts zugeführt wird. Zu diesem Zweck wird die Verbrennungsluft des Brenners durch ein langgestrecktes Wärmeübertragungsrohr geführt, das als Wärmetauscher dient, mit dem die Wärme der Verbrennungsluft an einen Luftstrom abgegeben werden kann, der das Wärmeübertragungsrohr außenseitig umströmt und dann in den Garraum geleitet wird.
In 1 ist ein Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Baugruppe mit Brenner 10, Brennkammer 12 und Wärmeübertragungsrohr 14 gezeigt.
Der Brenner 10, der hier nur schematisch gezeigt ist, dient dazu, auf die Anforderung einer Steuerung des Gargeräts hin eine Gasflamme zu zünden und am Brennen zu halten. Die für das Zuführen von Zuluft notwendigen Bauteile sind hier nicht gezeigt, da sie für das Verständnis nicht relevant sind.
Der Brenner 10 ist innerhalb einer Brennkammer 12 angeordnet, die als Rohr ausgeführt sein kann. Am stromabwärtigen Ende der Brennkammer 12 ist ein Trichter 16 vorgesehen, mit dem der Strömungsquerschnitt vom Querschnitt der Brennkammer auf einen kleineren Querschnitt verringert wird.
An den Trichter 16 schließt sich das Wärmeübertragungsrohr 14 an, wobei dieses zunächst nach Art eines Krümmers 18 ausgeführt ist, der die im Inneren des Wärmeübertragungsrohres 14 strömenden Verbrennungsgase zunächst um etwa 90° umlenkt. Anschließend verläuft das Wärmeübertragungsrohr 14 in mehreren relativ zueinander abgebogenen Abschnitten um einen Aufnahmeraum 20 herum, in welchem weitere Bauteile des Gasbrenners angeordnet sind, beispielsweise ein Luftführungskanal für die Luft, die um das Wärmeübertragungsrohr 14 herum strömt und sich dabei erwärmt, ein Gebläse und/oder ein Antriebsmotor für das Gebläse.
Es hat sich herausgestellt, dass es bei der bekannten Konstruktion von Brennkammer und Wärmeübertragungsrohr vergleichsweise aufwendig ist zu verhindern, dass im Bereich des Trichters 16 und des Krümmers 18 sogenannte Hotspots entstehen, also lokale Bereiche, in denen die Temperatur der Wand des Trichters 16 und des Krümmers 18 deutlich höher ist als in anderen Bereichen.
Aus der EP 1 116 920 A2 und der DE 298 00 523 U1 ist beispielsweise eine Baugruppe bekannt, die dem in 1 gezeigten Beispiel entspricht.
Aus der DE 198 22 363 A1 ist ein ähnlicher Aufbau bekannt, da ein Heizgerät mit einem Gehäuse beschrieben ist, in dem der Brenner vorgesehen ist. Der Brenner ist in einer ihm zugeordneten Brennkammer angeordnet, an die sich stromabwärts ein Krümmer anschließt, wobei sich der Strömungsquerschnitt zwischen der Brennkammer und dem Krümmer verringert, nämlich im Bereich des Gebläses.
In der DE 82 32 300 U1 ist ein Ofen mit einem Brenner beschrieben, der in einer Brennkammer angeordnet ist, die direkt in ein Gebläse mündet, das am oberen und stromabwärtigen Ende der Brennkammer vorgesehen ist. An das Gebläse schließt sich ein Rohr an, wobei das Gebläse eine rechtwinklige Umlenkung der vom Brenner abgehenden Luft bewirkt.
Aus der DE 28 34 300 A1 ist ein Backofen bekannt, der ein Gehäuse mit einem darin angeordneten Brenner aufweist. Der Brenner ist in einer Brennkammer angeordnet, die in einen Rauchgaskanal übergeht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den bekannten Gasbrenner dahingehend zu verbessern, dass das Auftreten von Hotspots zuverlässig verhindert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Gasbrenner nach Anspruch 1 vorgesehen. Der Gasbrenner hat einem Brenner, eine Brennkammer, in welcher der Brenner angeordnet ist, und mindestens ein Wärmeübertragungsrohr, das sich an das stromabwärtige Ende der Brennkammer anschließt. Die Brennkammer weist stromabwärts des Brenners einen Krümmer auf, der ein gebogener Abschnitt der Brennkammer ist, der die in der Brennkammer strömende Verbrennungsluft umlenkt, wobei an den Krümmer anschließend der Strömungsquerschnitt vom Querschnitt der Brennkammer auf den Querschnitt des mindestens einen Wärmeübertragungsrohres verringert ist. Das Wärmeübertragungsrohr schließt sich an das stromabwärtige Ende eines Abschnitts mit sich verringerndem Querschnitt an.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Risiko von Hotspots entscheidend dadurch verringert werden kann, dass das Verkleinern des Strömungsquerschnittes und das Umlenken der Strömung räumlich entzerrt werden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass die Strömung zunächst innerhalb der Brennkammer umgelenkt wird, indem in diese der Krümmer integriert wird, also die Brennkammer selbst gekrümmt ausgeführt wird. Dadurch steht in dem Bereich, in dem die Verbrennungsluft umgelenkt wird, ein sehr viel größerer Querschnitt zur Verfügung. Erst anschließend wird der Strömungsquerschnitt vom Querschnitt der Brennkammer auf den Querschnitt des Wärmeübertragungsrohres verringert.
Der Winkelbereich, über den sich der Krümmer erstreckt, hängt ab von den Platzverhältnissen, die für den Einbau des Gasbrenners zur Verfügung stehen. Um einen substanziellen Beitrag zum Umlenken der Verbrennungsluft zu leisten, ist vorgesehen, dass der Krümmer sich über einen Winkel von mehr als 30° erstreckt, insbesondere mehr als 45°.
Der Abschnitt mit sich verringerndem Querschnitt kann als Teil der Brennkammer ausgeführt sein, insbesondere einstückig mit dieser. In diesem Fall ist das stromabwärtige Ende der Wandung der Brennkammer vorzugsweise plastisch umgeformt, sodass sich der Abschnitt mit sich verringerndem Querschnitt ergibt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Abschnitt mit sich verringerndem Querschnitt Teil des Wärmeübertragungsrohres ist, insbesondere einstückig mit diesem ausgeführt. In diesem Fall wird das der Brennkammer zugeordnete Ende des Wärmeübertragungsrohrs vorzugsweise plastisch verformt und aufgeweitet, bis sich der gewünschte Querschnitt ergibt.
Der Abschnitt mit sich verringerndem Querschnitt kann insbesondere als Trichter ausgeführt sein. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Gestaltungen denkbar, die es ermöglichen, den Strömungsquerschnitt zu verringern, ohne dass dies zu einem hohen Strömungswiderstand führt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Brennkammer und das Wärmeübertragungsrohr sich um einen Aufnahmeraum für ein Gebläse herum erstrecken. Dies führt zu einer besonders kompakten Ausgestaltung.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkammer einstückig mit dem Krümmer ausgeführt ist. Hierfür bietet sich insbesondere ein Rohrbiegeverfahren an, mit dem das ausreichend lang ausgeführte Rohr der Brennkammer geeignet plastisch verformt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

- 1 eine Brennkammer mit Brenner und ein Wärmeübertragungsrohr für einen Gasbrenner gemäß dem Stand der Technik; und
- 2 eine Brennkammer mit Brenner und ein Wärmeübertragungsrohr für einen erfindungsgemäßen Gasbrenner.

In 2 ist eine Brennkammer 12 mit darin angebrachtem Brenner 10 sowie ein Wärmeübertragungsrohr 14 für einen erfindungsgemäßen Gasbrenner gezeigt. Der Unterschied zu dem in 1 gezeigten, aus dem Stand der Technik bekannten Gasbrenner besteht darin, dass die Brennkammer 12 deutlich länger ausgeführt ist und dass in diese ein Krümmer 18 integriert ist. Der Krümmer 18 kann vereinfacht betrachtet als gebogener Abschnitt der Brennkammer 12 angesehen werden, der die in der Brennkammer 12 strömende Verbrennungsluft umlenkt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt dies um etwa 45°, da sich der Krümmer 18 über diesen Winkel erstreckt.
Es ist dabei nicht entscheidend, ob der Krümmer durchgehend gebogen ausgeführt ist oder aus mehreren Segmenten besteht, deren Mittelachsen relativ zueinander verschwenkt sind. Entscheidend ist, dass die Verbrennungsluft geeignet umgelenkt wird. Verallgemeinert kann daher gesagt werden, dass der Krümmer ein Bauteil ist, bei dem die Mittelachse auf der Ausströmseite von der Mittelachse auf der Einströmseite abweicht, beispielsweise um den gewünschten Umlenkwinkel von 45°.
Am stromabwärtigen Ende des Krümmers 18 und damit der Brennkammer 12 ist ein Abschnitt 16 mit sich verringerndem Querschnitt vorgesehen. Der Abschnitt 16 ist hier einstückig mit der Brennkammer 12 ausgeführt.
Abweichend von der gezeigten Ausführungsform könnte auch stromabwärts des Krümmers 18 zunächst wieder ein sich gerade erstreckender Abschnitt der Brennkammer 12 anschließen, bevor sich der Querschnitt verringert.
An den trichterförmigen Abschnitt 16 schließt sich das Wärmeübertragungsrohr 14 an, wobei dieses hier zum Zwecke der besseren Verbindung mit einem geringfügig aufgeweiteten Abschnitt 21 versehen ist. Hierdurch ist die gesamte Querschnittsverringerung vom Querschnitt der Brennkammer 12 auf den Querschnitt des Wärmeübertragungsrohres 14 aufgeteilt auf die Abschnitte 16 und 21.
Abweichend von der gezeigten Ausführungsform können anstelle eines einzigen Wärmeübertragungsrohres 14 auch mehrere Wärmeübertragungsrohre verwendet werden. Diese sind dann geeignet an das stromabwärtige Ende der Brennkammer 12 anzuschließen, beispielsweise indem der Abschnitt 16 mit sich verringerndem Querschnitt mehrere Auslässe aufweist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Gestaltung besteht darin, dass der thermisch und mechanisch sehr hoch belastete Übergang von der Brennkammer auf das Wärmeübertragungsrohr 14 oder die mehreren Wärmeübertragungsrohre in einen unkritischeren Bereich verlagert ist. Durch die größere Länge der Brennkammer wird die zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert, sodass an der kritischen Querschnittsverengung weniger Wärme ankommt. Durch die Verlängerung der Brennkammer steht außerdem mehr Verbrennungsvolumen und eine größere Ausbrandlänge für die Verbrennung zur Verfügung, was sich positiv auf die Flammstabilisierung und Vorteilhaft auf die Entstehung von Emissionen auswirkt, insbesondere auf die Entstehung von Kohlenmonoxid durch Quenching an Bauteilwänden. Weiterhin ergibt sich ein gleichmäßigeres Garraumklima, da lokale Hotspots vermieden werden können.

Claims

Gasbrenner mit einem Brenner (10), einer Brennkammer (12), in welcher der Brenner (10) angeordnet ist, und mindestens einem Wärmeübertragungsrohr (14), das sich an das stromabwärtige Ende der Brennkammer (12) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (12) stromabwärts des Brenners (10) einen Krümmer (18) aufweist, der ein gebogener Abschnitt der Brennkammer (12) ist, der die in der Brennkammer (12) strömende Verbrennungsluft umlenkt, wobei an den Krümmer (18) anschließend der Strömungsquerschnitt vom Querschnitt der Brennkammer (12) auf den Querschnitt des mindestens einen Wärmeübertragungsrohres (14) verringert ist, wobei sich das Wärmeübertragungsrohr (14) an das stromabwärtige Ende eines Abschnitts (16) mit sich verringerndem Querschnitt anschließt.
Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmer (18) sich über einen Winkel von mehr als 30° erstreckt, insbesondere mehr als 45°.
Gasbrenner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (16) mit sich verringerndem Querschnitt Teil der Brennkammer (12) ist.
Gasbrenner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (16) mit sich verringerndem Querschnitt Teil des Wärmeübertragungsrohrs (14) ist.
Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (16) mit sich verringerndem Querschnitt ein Trichter ist.
Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (12) und das Wärmeübertragungsrohr (14) sich um einen Aufnahmeraum (20) für ein Gebläse herum erstrecken.
Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gebläse vorgesehen ist, das zumindest teilweise im Aufnahmeraum (20) angeordnet ist.
Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (12) einstückig mit dem Krümmer (18) ausgeführt ist.
Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (12) einstückig mit dem Abschnitt (16) mit sich verringerndem Querschnitt ausgeführt ist.