DE102022120623B4

DE102022120623B4 - Verbrennungsvorrichtung mit hoher Verbrennungseffizienz

Info

Publication number: DE102022120623B4
Application number: DE102022120623.8A
Authority: DE
Inventors: Wei-Long Chen
Original assignee: Pro Iroda Industries Inc
Current assignee: Pro Iroda Industries Inc
Priority date: 2022-05-03
Filing date: 2022-08-16
Publication date: 2023-12-21
Anticipated expiration: 2042-08-17
Also published as: US20230358399A1; TW202344779A; DE102022120623A1; TWI797007B; JP2023165598A; EP4273450A1

Abstract

Eine Verbrennungsvorrichtung (10) weist einen Körper (20) und ein darin angeordnetes Brennerrohr (30) auf. Das Brennerrohr erstreckt sich in einer Ebene und weist einen Mischabschnitt (31) und einen Auslassabschnitt (32) entlang seiner Länge auf. Der Mischabschnitt weist einen ersten Lufteinlass (311) an einem seiner Enden auf und erstreckt sich in Längsrichtung entlang einer Bezugslinie (L). Der Mischabschnitt weist einen zweiten Lufteinlass (312) auf, der sich durch ihn hindurch in einer Richtung quer zur Bezugslinie erstreckt. Der Mischabschnitt weist eine erste Seite (313) und eine zweite Seite (314) auf einander gegenüberliegenden Seiten auf, wobei die zweite Seite einer Y-Achse eines Koordinatensystems benachbart ist. Die erste Mischöffnung erstreckt sich auf der zweiten Seite. Der Auslassabschnitt weist nacheinander entlang seiner Länge einen geraden Teil (321) und einen gekrümmten Teil (322) auf. Der gerade Teil erstreckt sich zwischen dem Mischabschnitt und dem gekrümmten Teil.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsvorrichtung und insbesondere eine Verbrennungsvorrichtung mit hoher Verbrennungseffizienz.
Das TW 1306498 B beschreibt ein Brennerrohr einer Gasverbrennungsvorrichtung. Das Brennerrohr weist ein erstes Ende als ein Einlass für Gas und ein zweites Ende auf. Das Brennerrohr weist mehrere kleine Löcher für den Durchgang von Flammen und mehrere Lufteinlassöffnungen für den Eintritt von Außenluft auf. Die Lufteinlassöffnungen haben einen größeren Durchmesser als die kleinen Löcher.
CN 1 11 657 752 A beschreibt einen Grillofen und ein Backblech dafür, wobei eine Seite des Backblechs mit einer Backfläche versehen ist und die andere Seite des Backblechs mit einer Heizfläche versehen ist.
US 5 873 355 A beschreibt eine abnehmbare Gasverteilerbaugruppe für einen Gasgrill mit einer Verteilerhalterung und einem mit der Verteilerhalterung verbundenen Gasverteiler.
US 5 603 256 A beschreibt einen Barbecue-Grill zum Garen von Speisen umfassend einen Feuerraum, wobei der Feuerraum abgewinkelte untere Wände zum Ableiten von Flüssigkeiten aus den Speisen aufweist.
6 zeigt eine vergrößerte Teil-Querschnittansicht eines herkömmlichen Brennerrohrs, insbesondere eines im vorliegenden Patent verwendeten Brennerrohrs. Das Brennerrohr 90 weist Lufteinlassöffnungen im mittleren und hinteren Bereich auf und weist eine Hauptluftöffnung 91 für Luft auf. Die Hauptluftöffnung 91 befindet sich an der Unterseite des Brennerrohrs 90, um zu verhindern, dass Flüssigkeiten, die während eines Röst- oder Bratvorgangs entstehen, in das Brennerrohr 90 tropfen. Eine solche Konfiguration der Hauptluftöffnung 91 führt jedoch dazu, dass die Gasdurchflussrate entlang eines gekrümmten Abschnitts des Brennerrohrs 90 schnell abnimmt, was wiederum die Wirkung des Lufteinlasses durch das Brennerrohr 90 beeinträchtigt und somit die Verbrennungseffizienz des Brennerrohrs 90 vermindern wird.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Stand der Technik aufgetretenen Probleme zu eliminieren oder zumindest zu vermindern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verbrennungsvorrichtung mit hoher Verbrennungseffizienz;
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Verbrennungsvorrichtung von 1;
3 zeigt eine Querschnittansicht der Verbrennungsvorrichtung von 1;
4 zeigt eine vergrößerte Teilansicht von 3, wobei der strichpunktierte Pfeil Gas und der Linienpfeil Luft anzeigt;
5 zeigt eine Softwaresimulation eines brennbaren Gemischs aus Gas und Luft in einem Brennerrohr der Verbrennungsvorrichtung von 1; und
6 zeigt eine Querschnittansicht eines Brennerrohrs eines herkömmlichen Brenners, wobei der strichpunktierte Pfeil Gas und der Linienpfeil Luft anzeigt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Gemäß den 1 bis 5 weist eine erfindungsgemäße Verbrennungsvorrichtung 10 mit hoher Verbrennungseffizienz einen Körper 20, ein Brennerrohr 30, das im Körper 20 angeordnet und mit einem Auslass eines Gaszufuhrrohrs 40 verbunden ist, sowie eine mit dem Brennerrohr 30 verbundene Abdeckung 33 auf.
Das Brennerrohr 30 erstreckt sich in einer Ebene in Längsrichtung und weist einen Mischabschnitt 31, in dem Gas und Luft gemischt werden, und einen Auslassabschnitt 32 auf, in dem ein brennbares Gas-Luft-Gemisch entlang seiner Länge abgeführt wird.
Der Mischabschnitt 31 weist an seinem ersten Ende einen ersten Lufteinlass 311 für Luft auf und erstreckt sich in Längsrichtung entlang einer Bezugslinie L. Der Mischabschnitt 31 bildet eine Struktur einer Kammer, die den ersten Lufteinlass 311 begrenzt. In den ersten Lufteinlass 311 ist ein Ende des Gaszufuhrrohrs 40 eingeführt. Der erste Lufteinlass 311 steht vom Gehäuse 20 nach außen hervor. Der Mischabschnitt 31 weist einen zweiten Lufteinlass 312 zum Zuführen von Luft auf. Der zweite Lufteinlass 312 ist auf der Struktur der Kammer angeordnet. Der Mischabschnitt 31 hat eine erste Seite 313 und eine zweite Seite 314, die einander gegenüberliegen, wobei die zweite Seite 314 einer Y-Achse eines Koordinatensystems benachbart ist. Der zweite Lufteinlass 312 erstreckt sich auf der zweiten Seite 314 und durch den Mischabschnitt 31 in einer Richtung quer zur Bezugslinie L. Außerdem weist der Mischabschnitt 31 eine zweite Mischöffnung 315 auf, die einen Innenumfang des Mischabschnitts 31 und einen Außenumfang des Gaszufuhrrohrs 40 trennt. Die zweite Mischöffnung 315 hat ein zweites, offenes Ende. Ferner bildet der Mischabschnitt 31 eine Struktur eines Venturirohrs 316, das derart konfiguriert ist, dass die Strömungsgeschwindigkeit des brennbaren Gas-Luft-Gemischs beschleunigt wird. Die Struktur des Venturirohrs 316 erstreckt sich in Längsrichtung entlang der Bezugslinie L. Die Struktur des Venturirohrs 316 weist ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Ende auf. Die Struktur des Venturirohrs 316 hat eine abnehmende Breite im Verlauf in der Längsrichtung vom ersten Ende zur Mitte, und eine zunehmende Breite im Verlauf in der Längsrichtung von der Mitte zum zweiten Ende.
Die Abdeckung 33 hat eine erste und eine zweite Seite, die mit einer Ober- und einer Unterseite des Mischabschnitts 31 verbunden sind. Die Oberseite und die Unterseite des Mischabschnitts 31 sind in einer vertikalen Richtung einander gegenüberliegend angeordnet und erstrecken sich zwischen der ersten und der zweiten Seite 313 und 314 des Mischabschnitts 31. Die Abdeckung 33 ist in einem Abstand über dem zweiten Lufteinlass 312 angeordnet, um den zweiten Lufteinlass 312 abzudecken, aber nicht zu verschließen. Daher ist der zweite Lufteinlass 312 nicht sichtbar. Darüber hinaus sind die Abdeckung 33 und die zweite Seite 314 des Mischabschnitts 31 einander gegenüberliegend angeordnet und begrenzen einen Luftdurchlass 331 dazwischen, um zu ermöglichen, dass Außenluft über den zweiten Lufteinlass 312 in den Mischabschnitt 31 strömen kann. Die Abdeckung 33 erstreckt sich in Längsrichtung von einem innerhalb des Körpers 20 angeordneten ersten Ende zu einem außerhalb des Körpers 20 angeordneten zweiten Ende. Das zweite Ende des Luftdurchlasses 331 hat die Form eines offenen Endes. Auch das erste Ende des Luftdurchlasses 331 hat die Form eines offenen Endes.
Der Auslassabschnitt 32 weist entlang seiner Länge nacheinander einen ersten geraden Teil 321 und einen ersten gekrümmten Teil 322 auf. Der erste gerade Teil 321 erstreckt sich axial entlang der Bezugslinie L. Der erste gerade Teil 321 erstreckt sich zwischen dem Mischabschnitt 31 und dem ersten gekrümmten Teil 322. Der erste gerade Teil 321 hat ein erstes Ende, das dem zweiten Ende der Struktur des Venturirohrs 316 benachbart ist und in dieses mündet. Das Koordinatensystem weist eine X-Achse auf, die sich senkrecht zur Y-Achse erstreckt, und hat einen Ursprung O, in dem sich die X- und die Y-Achse schneiden. Der Ursprung O und ein Krümmungsmittelpunkt des ersten gekrümmten Teils 322 befinden sich auf der gleichen Seite des ersten gekrümmten Teils 322, die dem Ursprung O benachbart ist. Außerdem weist der Auslassabschnitt 32 einen zweiten gekrümmten Teil 323 auf, und der erste und der zweite gekrümmte Teil 322 und 323 erstrecken sich nacheinander entlang der Länge des Auslassabschnitts 32. Der zweite gekrümmte Teil 323 erstreckt sich von einem ersten Ende, das dem ersten gekrümmten Teil 322 benachbart ist und in diesen mündet, bis zu einem zweiten Ende. Der erste und der zweite gekrümmte Teil 322 und 323 erstrecken sich in unterschiedlichen Quadranten des Koordinatensystems. Der Ursprung O und ein Krümmungsmittelpunkt des zweiten gekrümmten Teils 323 befinden sich auf der gleichen Seite des zweiten gekrümmten Teils 323, die dem Ursprung O benachbart ist. Außerdem weist der Auslassabschnitt 32 einen dritten gekrümmten Teil 324 auf, und der zweite und der dritte gekrümmte Teil 323 und 324 erstrecken sich nacheinander entlang der Länge des Auslassabschnitts 32. Der dritte gekrümmte Teil 324 erstreckt sich von einem ersten Ende, das dem zweiten gekrümmten Teil 323 benachbart ist und in diesen mündet, bis zu einem zweiten Ende. Der dritte gekrümmte Teil 324 liegt in anderen Quadranten des Koordinatensystems als der erste und der zweite gekrümmte Teil 322 und 323. Der erste, der zweite und der dritte gekrümmte Teil 322, 323 und 324 weisen einen ersten, einen zweiten bzw. einen dritten Krümmungsradius auf, wobei der dritte Krümmungsradius kleiner ist als der erste und der zweite Krümmungsradius. Außerdem weist der Auslassabschnitt 32 einen zweiten geraden Teil 325 auf, und der dritte gekrümmte und der zweite gerade Teil 324 und 325 erstrecken sich nacheinander entlang der Länge des Auslassabschnitts 32. Der zweite gerade Teil 325 erstreckt sich in Richtung zum ersten geraden Teil 321. Der zweite gerade Teil 325 erstreckt sich in einer Richtung quer zur Bezugslinie L. Der zweite gerade Teil 325 erstreckt sich von einem ersten Ende, das dem dritten gekrümmten Teil 324 benachbart ist und in diesen mündet, bis zu einem zweiten Ende, das geschlossen ist.
4 zeigt Gas im Gaszufuhrrohr 40, das in den Mischabschnitt 31 strömt, und der erste Lufteinlass 311 des Brennerrohrs 30 ermöglicht das Eintreten des Gases. Der erste Lufteinlass 311 ermöglicht das Eintreten von Luft, und das Gas wird in der zweiten Mischöffnung 315 ein erstes Mal mit Luft gemischt. Dann kann die Gasströmung einen Unterdruck im Mischabschnitt 31 erzeugen. Dadurch wird Luft angesaugt und strömt durch den zweiten Lufteinlass 312, um sich mit dem Gas zu mischen, und das Gas wird ein zweites Mal mit Luft vermischt. Das Gas wird ein zweites Mal mit Luft vermischt, indem Luft in den zweiten Lufteinlass 312 eintritt. Außerdem kommt die durch den zweiten Lufteinlass 312 strömende Luft vom Luftdurchlass 331. Wie vorstehend dargelegt, ermöglicht der Luftdurchlass 331, dass die Luft darin strömen kann und leitet der Luftdurchlass die Luft über den zweiten Lufteinlass 312 in den Mischabschnitt 31. Anschließend strömt ein brennbares Gemisch aus der Luft und dem Gas in das Venturirohr 316, bevor es in den geraden Teil 321 strömt.
Da, wie vorstehend beschrieben, die Öffnungsrichtung des zweiten Lufteinlasses 312 und die Biegungsrichtung des ersten gekrümmten Teils 322 der gleichen Seite des Mischabschnitts 31 zugewandt sind, kann das brennbare Gemisch aus Luft und Gas gleichmäßig im ersten gekrümmten Teil 322 strömen. Da die Luft, die über den zweiten Lufteinlass 312 in den Mischabschnitt 31 strömt, quer zum Gas strömt, wird die Geschwindigkeit des brennbaren Gemischs aus dem Gas und der Luft im Brennerrohr 30 nicht wesentlich vermindert, wie in 5 dargestellt ist. Außerdem kann die Form des ersten gekrümmten Teils 322 den Geschwindigkeitsverlust des brennbaren Gemischs aus der Luft und dem Gas, das im Brennerrohr 30 strömt, vermindern und verhindern, dass die Anfangsgeschwindigkeit des Gases im Mischabschnitt 31 abnimmt, wodurch der Mischabschnitt 31 mehr Luft zuführen kann, um die Verbrennungseffizienz zu verbessern.
Die vorstehende Beschreibung dient lediglich zum Veranschaulichen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung, und innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung können durch Fachleute verschiedene Modifikationen vorgenommen werden.

Claims

Verbrennungsvorrichtung (10) mit hoher Verbrennungseffizienz, mit: einem Körper (20); und einem im Körper (20) angeordneten Brennerrohr (30), wobei sich das Brennerrohr (30) in Längsrichtung in einer Ebene erstreckt und einen Mischabschnitt (31), in dem Gas und Luft gemischt werden, und einen Auslassabschnitt (32) aufweist, in dem ein brennbares Gemisch aus Gas und Luft entlang seiner Länge abgeleitet wird, wobei der Mischabschnitt (31) einen ersten Lufteinlass (311) für Luft an einem ersten Ende davon aufweist und sich in Längsrichtung entlang einer Bezugslinie (L) erstreckt, wobei der Mischabschnitt (31) einen zweiten Lufteinlass (312) zum Zuführen von Luft aufweist, der sich durch diesen in einer Richtung quer zur Bezugslinie (L) erstreckt, wobei der Mischabschnitt (31) eine erste Seite (313) und eine zweite Seite (314), die einander gegenüberliegen, aufweist, und wobei die zweite Seite (314) einer Y-Achse eines Koordinatensystems benachbart ist, wobei sich der zweite Lufteinlass (312) auf der zweiten Seite (314) erstreckt, wobei der Mischabschnitt (31) eine Struktur eines Venturirohrs (316) bildet, das derart konfiguriert ist, dass es die Strömungsgeschwindigkeit des brennbaren Gemischs aus dem Gas und der Luft beschleunigt, wobei sich die Struktur des Venturirohrs (316) in Längsrichtung entlang der Bezugslinie (L) erstreckt, wobei die Struktur des Venturirohrs (316) ein erstes Ende, ein zweites Ende und eine Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Ende aufweist, wobei die Struktur des Venturirohrs (316) eine abnehmende Breite im Verlauf in Längsrichtung vom ersten Ende zur Mitte, und eine zunehmende Breite im Verlauf in Längsrichtung von der Mitte zum zweiten Ende aufweist, wobei der Mischabschnitt (31) eine Struktur einer Kammer bildet, die den ersten Lufteinlass (311) begrenzt, und der zweite Lufteinlass (312) auf der Struktur der Kammer angeordnet ist, wobei der Auslassabschnitt (32) entlang seiner Länge nacheinander einen ersten geraden Teil (321) und einen ersten gekrümmten Teil (322) aufweist, wobei sich der erste gerade Teil (321) axial entlang der Bezugslinie (L) erstreckt, und wobei sich der erste gerade Teil (321) zwischen dem Mischabschnitt (31) und dem ersten gekrümmten Teil (322) erstreckt, wobei, da die Öffnungsrichtung des zweiten Lufteinlasses (312) und die Biegungsrichtung des ersten gekrümmten Teils (322) der gleichen Seite des Mischabschnitts (31) zugewandt sind, das brennbare Gemisch aus dem Gas und der Luft gleichmäßig im ersten gekrümmten Teil (322) strömen kann, und wobei, da die über den zweiten Lufteinlass (312) in den Mischabschnitt (31) strömende Luft quer zum Gas strömt, die Geschwindigkeit des brennbaren Gemischs aus dem Gas und der Luft im Brennerrohr (30) nicht wesentlich vermindert wird, und wobei der erste gekrümmte Teil (322) den Geschwindigkeitsverlust des brennbaren Gemischs aus der Luft und dem Gas, das im Brennerrohr (30) strömt, vermindern und verhindern kann, dass die Anfangsgeschwindigkeit des Gases im Mischabschnitt (31) abnimmt, wodurch der Mischabschnitt (31) mehr Luft zuführen kann, um die Verbrennungseffizienz zu verbessern.
Verbrennungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Brennerrohr (30) mit einem Auslass eines Gaszufuhrrohrs (40) verbunden ist, wobei das Gaszufuhrrohr (40) ein erstes Ende aufweist, das in den ersten Lufteinlass (311) des Mischabschnitts (31) eingeführt ist, wobei der Mischabschnitt (31) eine zweite Mischöffnung (315) aufweist, die einen Innenumfang des Mischabschnitts (31) und einen Außenumfang des Gaszufuhrrohrs (40) trennt, und wobei die zweite Mischöffnung (315) ein zweites, offenes Ende aufweist.
Verbrennungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Brennerrohr (30) eine damit verbundene Abdeckung (33) mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite aufweist, die mit einer Oberseite bzw. einer Unterseite des Mischabschnitts (31) verbunden sind, wobei die Oberseite und die Unterseite des Mischabschnitts (31) in der vertikalen Richtung einander gegenüberliegen und sich zwischen der ersten und der zweiten Seite (313, 314) des Mischabschnitts (31) erstrecken, und wobei die Abdeckung (33) mit einem Abstand über dem zweiten Lufteinlass (312) angeordnet ist, um den zweiten Lufteinlass (312) abzudecken, aber nicht zu verschließen.
Verbrennungsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei der erste Lufteinlass (311) vom Körper (20) nach außen hervorsteht, wobei sich die Abdeckung (33) in Längsrichtung von einem ersten Ende, das im Inneren des Körpers (20) hervorsteht, zu einem zweiten Ende erstreckt, das vom Körper (20) nach außen hervorsteht, wobei die Abdeckung (33) und die zweite Seite (314) des Mischabschnitts (31) einander gegenüberliegen und einen Luftdurchlass (331) dazwischen begrenzen, und wobei das zweite Ende des Luftdurchlasses (331) die Form eines offenen Endes hat.
Verbrennungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Koordinatensystem eine sich senkrecht zur Y-Achse erstreckende X-Achse und einen Ursprung (O) aufweist, in dem sich die X- und die Y-Achse schneiden, wobei der Ursprung (O) und ein Krümmungsmittelpunkt des ersten gekrümmten Teils (322) auf der gleichen Seite des ersten gekrümmten Teils (322) liegen, die dem Ursprung (O) benachbart ist, wobei der Auslassabschnitt (32) einen zweiten gekrümmten Teil (323) aufweist und der erste und der zweite gekrümmte Teil (322, 323) sich nacheinander entlang der Länge des Auslassabschnitts (32) erstrecken, wobei sich der zweite gekrümmte Teil (323) von einem ersten Ende, das dem ersten gekrümmten Teil (322) benachbart ist und in diesen mündet, zu einem zweiten Ende erstreckt, wobei sich der erste und der zweite gekrümmte Teil (322, 323) in verschiedenen Quadranten des Koordinatensystems erstrecken, und wobei der Ursprung (O) und ein Krümmungsmittelpunkt des zweiten gekrümmten Teils (323) auf der gleichen Seite des zweiten gekrümmten Teils (323) liegen, der dem Ursprung (O) benachbart ist.
Verbrennungsvorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei der Auslassabschnitt (32) einen dritten gekrümmten Teil (324) aufweist und der zweite und der dritte gekrümmte Teil (323, 324) sich nacheinander entlang der Länge des Auslassabschnitts (32) erstrecken, wobei sich der dritte gekrümmte Teil (324) von einem ersten Ende, das dem zweiten gekrümmten Teil (323) benachbart ist und in diesen mündet, zu einem zweiten Ende erstreckt, wobei der dritte gekrümmte Teil (324) in vom ersten und vom zweiten gekrümmten Teil (322, 323) verschiedenen Quadranten des Koordinatensystems liegt, und wobei der erste, der zweite und der dritte gekrümmte Teil (322, 323, 324) einen ersten, einen zweiten bzw. einen dritten Krümmungsradius haben und der dritte Krümmungsradius kleiner ist als der erste und der zweite Krümmungsradius.
Verbrennungsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, wobei der Auslassabschnitt (32) einen zweiten geraden Teil (325) aufweist und der dritte gekrümmte und der zweite gerade Teil (324, 325) sich nacheinander entlang der Länge des Auslassabschnitts (32) erstrecken, wobei sich der zweite gerade Teil (325) in Richtung zum ersten geraden Teil (321) erstreckt, wobei sich der zweite gerade Teil (325) von einem ersten Ende, das dem dritten gekrümmten Teil (324) benachbart ist und in diesen mündet, zu einem zweiten, geschlossenen Ende erstreckt.
Verbrennungsvorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei das erste Ende des Luftdurchlasses (331) die Form eines offenen Endes hat.