DE112006003642T5

DE112006003642T5 - Brennervorrichtung

Info

Publication number: DE112006003642T5
Application number: DE112006003642T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kobe Shimazu; Takeshi Kobe Akiyama; Takeshi Kobe Wakada; Lin Kobe Xie; Takeshi Kobe Hasegawa; Itsuo Kobe Nagai; Takeshi Kobe Wakatake
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2008-12-11
Also published as: JP4743548B2; HK1120594A1; CN101233365B; US20080160467A1; CN101233365A; WO2007086146A1; JPWO2007086146A1

Abstract

Brennervorrichtung, die folgendes aufweist:
– mindestens einen Vormischer (2), der dazu ausgelegt ist, Brenngas und Luft darin vorzumischen, und der einen Öffnungsreihenbereich (10) mit Öffnungen (8) aufweist, die in einer Reihe angeordnet sind;
– mindestens ein Luftpassagenelement (5) mit einer wandförmigen Gestalt, das mindestens eine distale Luftaustrittsöffnung (20, 21) an seinem distalen Ende besitzt; und
– mindestens eine Brenneröffnungsanordnung (3), die zwischen zwei der Luftpassagenelemente (5) oder zwischen dem Luftpassagenelement (5) und einer anderen Wand angeordnet ist;
– wobei die Brennervorrichtung stromaufwärts von den Brenneröffnungen eine Passage (49), die zwischen dem Öffnungsreihenbereich (10) und der Brenneröffnungsanordnung (3) ausgebildet ist, sowie einen ersten Verbrennungsbereich (46) aufweist, der von einem Raum gebildet wird, der von der Brenneröffnungsanordnung (3) und dem Luftpassagenelement (5) umgeben ist;
– wobei die Luft dem Luftpassagenelement (5), der Passage (49) stromaufwärts von den Brenneröffnungen, und dem Vormischer (2) zugeführt wird;...

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Brennervorrichtungen, insbesondere eine Brennervorrichtung, die zur Verwendung bei einem Warmwasserbereiter oder einem Heißwasserspender zu empfehlen ist.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Brennervorrichtung ist eine Hauptkomponente in einem Warmwasserbereiter oder einem Heißwasserspender, wobei derartige Brennervorrichtungen sowohl zu Hause als auch in Fabriken verwendet werden. In jüngerer Zeit sind Umweltbelastungen, die sich aus saurem Regen ergeben, eine gravierende soziale Herausforderung geworden, und daher besteht ein ständig wachsender Bedarf, die Gesamtemission von NOx oder sogenannten Stickoxiden zu reduzieren.
Es gibt eine Brennervorrichtung, die ein Verbrennungssystem verwendet, bei dem ein "Verbrennungsverfahren mit fettem und mageren Brennstoff" verwendet wird, das so ausgelegt ist, daß es in einer kleinen Einrichtung, wie z. B. einem Warmwasserbereiter verwendet wird, und welches die NOx-Emissionen reduziert.
Das "Verbrennungsverfahren mit fettem und mageren Brennstoff" ist so ausgelegt, daß eine Hauptflamme aus einem mageren Gemisch erzeugt wird, welches ein Brenngas enthält, das mit Luft von etwa der 1,6-fachen Menge der theoretischen Luftmenge vorgemischt ist, und daß um die Hauptflamme eine Hilfsflamme angeordnet wird, die aus einem fetten Gasgemisch mit einer kleinen Menge von zugemischter Luft und einer hohen Gaskonzentration erzeugt wird.
Eine Brennervorrichtung, die auf der Verbrennung mit fettem und mageren Brennstoff basiert, ist für eine Konfiguration bekannt, die beispielsweise in den Patentdokumenten 1 und 2 angegeben ist.
Zu einem Verbrennungsverfahren mit einem geringeren Ausmaß von NOx-Emissionen gehört auch ein Verbrennungssystem, das als "zweistufiges Verbrennungsverfahren" bezeichnet wird. Das "zweistufige Verbrennungsverfahren" ist so ausgelegt, daß ein Brenngas in einem sauerstoffarmen Zustand injiziert wird, um eine Primärflamme durch das Zünden des Gases zu erzeugen, wobei eine Sekundärflamme erzeugt wird, indem man sekundäre Luft dem unverbrannten Gas hinzufügt.
Das Patentdokument 3 beschreibt eine Brennervorrichtung, die ein solches zweistufiges Verbrennungsverfahren verwendet.

Patentdokument 1: JP-A-5-118 516
Patentdokument 2: JP-A-6-126 788
Patentdokument 3: JP-A-52-143 524 .

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Eine Brennervorrichtung, die ein Verbrennungsverfahren mit fettem und magerem Brennstoff verwendet, erzeugt eine geringe Menge an NOx-Emissionen und genießt auf dem Markt einen guten Ruf, jedoch sind solche Vorrichtungen nachteilhaft im Hinblick auf einen kleinen Regelbereich. Insbesondere ist es bei Brennervorrichtungen, welche das Verbrennungsverfahren mit fettem und magerem Brennstoff verwenden, schwierig und daher nachteilig, die Verbrennung in einem Bereich mit einem geringen Heizwert durchzuführen.
Insbesondere wird bei dem Verbrennungsverfahren mit fettem und magerem Brennstoff eine Hauptflamme aus einem mageren Gasgemisch erzeugt, das ein Brenngas enthält, dem Luft in einer Menge von etwa dem 1,6-fachen der theoretischen Luftmenge zugemischt ist, wie es oben bereits erwähnt ist. Das Gasgemisch hat eine geringe Brennrate wegen seines mageren Zustandes.
Eine Brennervorrichtung, welche das Verbrennungsverfahren mit fettem und magerem Brennstoff verwendet, ist mit einem Lüfter oder Gebläse versehen, um die Erzeugung eines mageren Gasgemisches zu erleichtern, aber das Gebläse wird im Laufe der Jahre seiner Verwendung beschädigt und schlechter in der Funktion, was zu einem allmählich abnehmenden Blasvolumen führt. Das Verstopfen eines Filters des Gebläses kann ebenfalls sein Luftblasvolumen reduzieren. Ein solches reduziertes Luftblasvolumen, das sich infolge der Alterung einstellt, führt dazu, daß die Luftmenge in dem Gasgemisch zur Erzeugung einer Hauptflamme reduziert wird, was wiederum dazu führt, daß die Menge der zugemischten Luft sich dem theoretischen Wert der Luftmenge annähert.
Infolgedessen ist es wahrscheinlich, daß sich die Verbrennungsgeschwindigkeit der Hauptflamme aufgrund des Alterungsprozesses erhöht. Damit besteht die Wahrscheinlichkeit, daß sich das proximale Ende der Flamme aufgrund des Alterungsprozesses allmählich den Brenneröffnungen nähert. Somit würde die Verbrennung in einem Bereich, der einen geringen Heizwert besitzt, dafür sorgen, daß sich das proximale Ende der Flamme den Brenneröffnungen nähert, was wiederum zu einer Beschädigung der Brenneröffnungen führt. Infolgedessen ist es bei einer Brennervorrichtung, welche ein Verbrennungsverfahren mit fettem und magerem Brennstoff verwendet, unbedingt erforderlich, die Verbrennung in einem Bereich einzuschränken, der aufgrund einer zu erwartenden Alterung einen geringen Heizwert besitzt.
Außerdem ist es so, daß ein Verbrennungsverfahren mit fettem und magerem Brennstoff dazu führt, daß es Einschränkungen wegen eines geringen Bereiches von verwendbaren Gasen gibt. Genauer gesagt, die Brenngase, die von einem Gaslieferanten geliefert werden, können aus einer einzigen Komponente bestehen, aber in vielen Fällen bestehen sie aus einer Vielzahl von Komponenten. Dies führt zu unterschiedlichen Verbrennungsgeschwindigkeiten, die vom jeweiligen Brenngaslieferanten abhängen, auch wenn ihre Wärmeerzeugungsmengen (Wärmemenge pro Einheitsvolumen) untereinander gleich sind.
Da ein Verbrennungsverfahren mit fettem und magerem Brennstoff eine Hauptflamme in einem Luftüberschußzustand erzeugt, kann ein Brenngas mit einer geringen Verbrennungsgeschwindigkeit ein Verlöschen der Flamme zur Folge haben, was dann zu einer instabilen Verbrennung führt.
Im Gegensatz dazu kann ein zweistufiges Verbrennungsverfahren einen höheren Regelbereich als ein Verbrennungsverfahren mit fettem und magerem Brennstoff besitzen. Außerdem steht eine große Vielzahl von Brenngasen zur Verfügung. Die zweistufigen Verbrennungsverfahren verbrennen jedoch das Brenngas in einem sauerstoffarmen Zustand, was zu einer instabilen Verbrennung führt. Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum man bislang keine praktikablen Einrichtungen als Warmwasserbereiter gefunden hat, die kommerziell angeboten werden und das zweistufige Verbrennungsverfahren verwenden.
Um eine Brennervorrichtung in der Praxis zum Einsatz zu bringen, ist es erforderlich, eine Flamme zu erzeugen, die sich gleichmäßig über einen bestimmten Bereich ausbreitet. Dies kann erzielt werden, indem man eine primäre Flamme und eine sekundäre Flamme in einer ausgeglichenen Art und Weise erzeugt und sie gleichmäßig über den gesamten Bereich einer Brennerstelle verteilt.
Es ist jedoch schwierig, die primären und sekundären Flammen in einer ausgeglichenen Weise zu erzeugen und die Flammen über den gesamten Bereich der Brennerstelle gleichmäßig zu verteilen. Beispielsweise kann die primäre Flamme teilweise verlöschen, was zu einer übermäßigen sekundären Flamme stromabwärts davon führt; oder aber der gesamte Brennstoff kann an einer Stelle verbrennen, an der die primäre Luft erzeugt wird, was dazu führt, daß die sekundäre Flamme stromabwärts davon ausgelöscht wird. Daher war bisher unter den Vorrichtungen, die als Warmwasserbereiter für den praktischen Gebrauch vorgesehen sind, bislang keine Brennervorrichtung zu finden, welche das zweistufige Verbrennungsverfahren verwendet.
Ziel der Erfindung ist es, die vorstehend geschilderten Probleme und Nachteile zu überwinden und eine verbesserte Brennervorrichtung anzugeben, die eine zweistufige Verbrennung durchführt und die so ausgelegt ist, daß eine primäre Flamme und eine sekundäre Flamme in einer ausgeglichenen Weise erzeugt werden und die Flammen gleichmäßig über den gesamten Bereich der Brennerstelle verteilt werden.
Mittel zum Lösen des Problems
Um die oben geschilderten Probleme zu lösen und die Nachteile zu überwinden, wird gemäß einem Aspekt der Erfindung eine Brennervorrichtung angegeben, die folgendes aufweist: mindestens einen Vormischer, der dazu ausgelegt ist, Brenngas und Luft darin vorzumischen, und der einen Öffnungsreihenbereich mit Öffnungen aufweist, die in einer Reihe angeordnet sind; mindestens ein Luftpassagenelement mit einer wand förmigen Gestalt, das mindestens eine distale Luftaustrittsöffnung an seinem distalen Ende besitzt; und mindestens eine Brenneröffnungsanordnung, die zwischen zwei der Luftpassagenelemente oder zwischen dem Luftpassagenelement und einer anderen Wand angeordnet ist; wobei die Brennervorrichtung stromaufwärts von den Brenneröffnungen eine Passage, die zwischen dem Öffnungsreihenbereich und der Brenneröffnungsanordnung ausgebildet ist, sowie einen ersten Verbrennungsbereich aufweist, der von einem Raum gebildet wird, der von der Brenneröffnungsanordnung und dem Luftpassagenelement umgeben ist; wobei die Luft dem Luftpassagenelement, der Passage stromaufwärts von den Brenneröffnungen, und dem Vormischer zugeführt wird; und wobei das Brenngas dem Vormischer zugeführt wird, in welchem es mit der Luft innerhalb des Vormischers vorgemischt wird, woraufhin das resultierende Brennstoff-Luft-Gemisch durch die Öffnungen des Öffnungsreihenbereiches der Passage stromaufwärts von den Brenneröffnungen zugeführt wird, wobei es mit der Luft weiter vermischt und dann durch die Brenneröffnungsanordnung in den ersten Verbrennungsbereich in einem sauerstoffarmen Zustand eingeleitet wird, um es zu verbrennen und bei der Luftzufuhr durch die distale Luftaustrittsöffnung des Luftpassagenelementes weiter zu verbrennen.
Diese Ausführungsform besitzt einen Vormischer, in welchem das Brenngas und Luft vorgemischt werden. Der Vormischer besitzt einen Öffnungsreihenbereich mit Öffnungen, die in einer Reihe angeordnet sind, durch welche das Brenngas zu der Passage stromaufwärts von den Brenneröffnungen verteilt wird. Das Brenngas wird mit der Luft auch in der Passage stromaufwärts von den Brenneröffnungen vermischt.
Gemäß dieser Konfiguration der Brennervorrichtung wird daher das resultierende Brennstoff-Luft-Gemisch, welches in die Passage stromaufwärts von den Brenneröffnungen strömt, gut gemischt und ist homogen. Infolgedessen wird das homogenisierte Brenngas durch sämtliche Bereiche der Wände der Brenneröffnungsanordnung herausgelassen. Damit werden eine primäre Flamme und eine sekundäre Flamme in einer ausgeglichenen Weise erzeugt, und diese Flammen werden gleichmäßig über den gesamten Bereich der Brennerstelle verteilt.
Es ist vorteilhaft, einen bestimmten Raum in der Nähe des Öffnungsreihenbereiches und innerhalb der Passage stromaufwärts von den Brenneröffnungen zur Verfügung zu haben. Dieser Raum wird zu einem Mischraum, in welchem das Brenngas und die Luft miteinander gemischt werden. Die Öffnungen des Öffnungsreihenbereiches sind vorzugsweise in Richtung des Mischraumes geöffnet.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn der Mischraum sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Öffnungsreihenbereiches erstreckt. Ein Mischraum, der sich in dieser Weise erstreckt, begünstigt die Homogenisierung des Druckes.
Es ist bevorzugt, wenn die Öffnungen des Öffnungsreichenbereiches in einer Richtung quer zu einer Strömungsrichtung der Luft geöffnet sind, die in die Passage stromaufwärts von den Brenneröffnungen strömt.
Das Brenngas wird in einer Richtung quer zu der Luftströmungsrichtung durch die Öffnungen des Öffnungsreichenbereiches herausgelassen, so daß es vielfältig in diese Luft eindringt. Damit wird die Vermischung des Brenngases und der Luft unterstützt.
Für die Brenneröffnungsanordnung kann eine Vielzahl von Konfigurationen ins Auge gefaßt werden. Eine verwendete Konfiguration kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß die Brenneröffnungsanordnung einen die Brenneröffnungen bildenden Bereich sowie zwei Seitenwände aufweist und eine Öffnung zwischen den beiden Seitenwänden und an der Stelle besitzt, die dem die Brenneröffnungen bildenden Bereich gegenüberliegt, wobei der Öffnungsreihenbereich des Vormischers von den Seitenwänden umgeben ist und wobei die Luft durch die Öffnung zwischen den Wänden zugeführt wird.
Weiterhin ist es zu empfehlen, eine solche Konfiguration zu verwenden, bei der das Luftpassagenelement eine dem Verbrennungsbereich gegenüberliegende Luftaustrittsöffnung besitzt, um Luft von dort zu dem ersten Verbrennungsbereich austreten zu lassen. Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, daß die Brenneröffnungsanordnung eine Vielzahl von Brenneröffnungsgruppen aufweist, wobei die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegende Luftaustrittsöffnung an einer Stelle angeordnet ist, die einem Ort zwischen den Brenneröffnungsgruppen der Brenneröffnungsanordnung entspricht.
Der erste Verbrennungsbereich ist ein Ort, an welchem die primäre Flamme erzeugt wird, während die sekundäre Flamme außerhalb des ersten Verbrennungsbereiches durch Luft erzeugt wird, welche durch die distale Luftaustrittsöffnung zugeführt wird. Die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegende Luftaustrittsöffnung ist so angeordnet, daß sie die Luft von der Seite zu den Brenneröffnungsgruppen der Brenneröffnungsanordnung austreten läßt, so daß die Luft aus den Umgebungsbereichen der Brenneröffnungsgruppen eingeblasen wird, so daß dadurch die primäre Flamme stabilisiert wird.
Ferner wird die Luft von unten her in die primäre Flamme zugeführt, um die sekundäre Flamme in einem frühen Stadium zu erzeugen und eine vollständige Verbrennung des Brenngases in der Nähe der primären Flamme zu realisieren. Dies ermöglicht einen kompakten Verbrennungsraum, und dadurch wird die Gesamtlänge der primären und sekundären Flammen verkürzt. Das proximale Ende der sekundären Flamme wird ebenfalls stabilisiert.
Es ist zu empfehlen, daß das Luftpassagenelement eine schräge oder geneigte Oberfläche besitzt, in der die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegende Luftaustrittsöffnung ausgebildet ist.
Bei einer derartigen Anordnung läßt man die Luft in einer schrägen Richtung strahlförmig austreten, ohne daß die Strömung eines Hauptbereiches der primären Flamme oder die Strömung des Brenngases gestört wird.
Weiterhin wird bei einer derartigen Anordnung die Luft längs der Strömung des Hauptbereiches der primären Flamme oder der Strömung des Brenngases eingeleitet, ohne sich in der Nähe der Wand des Luftpassagenelementes zu sammeln.
Insbesondere strömt das Brenngas im wesentlichen parallel zu der Wand innerhalb des ersten Verbrennungsbereiches. Im Falle der Einleitung von Luft in einer Richtung senkrecht zu dem ersten Verbrennungsbereich aus dem Luftpassagenelement heraus prallt somit die Luft auf die primäre Flamme oder das Brenngas, was zu einer möglichen Ansammlung führt. Wenn sich die Luft in der Nähe der Wand des Luftpassagenelementes ansammelt, so kann die angesammelte Luft eine Verbrennung des umgebenden unverbrannten Gases verursachen und eine Flamme in der Nähe der Wand des Luftpassagenelementes erzeugen. Die Wand kann dann übermäßig aufgeheizt werden und glühen.
Im Hinblick darauf wird die Luft, die strahlenförmig in einer schrägen Richtung austritt, längs der Strömung der primären Flamme oder der Strömung des Brenngases eingeleitet, um die sekundäre Flamme an einer Stelle im Abstand von dem Luftpassagen element zu erzeugen. Damit wird ein Glühen der Wand des Luftpassagenelementes vermieden.
Es ist auch zu empfehlen, daß das Luftpassagenelement eine stromaufwärtige Luftaustrittsöffnung für den Austritt von Luft aufweist, wobei die Luftaustrittsöffnung strom aufwärts von einem Teil des Luftpassagenelementes ausgebildet ist, wobei das Teil den ersten Verbrennungsbereich bildet, und wobei die aus der stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnung austretende Luft zu einer Seite der Brenneröffnungsanordnung strömt.
Bei einer derartigen Anordnung strömt die Luft, die durch die stromaufwärtige Luftaustrittsöffnung austritt, zu der Seite der Brenneröffnungsanordnung, so daß Sauerstoff zu der Seite der Brenneröffnungsanordnung zugeführt wird. Damit wird eine stabile Flamme an der Seite der Brenneröffnungsanordnung erzeugt, welche das proximale Ende der primären Flamme hält. Infolgedessen wird die primäre Flamme stabilisiert.
Weiterhin ist es auch zu empfehlen, daß die Brenneröffnungsanordnung eine zentrale Öffnung und eine seitliche Öffnung aufweist, so daß das Brenngas, das durch die seitliche Öffnung austritt, eine geringere Geschwindigkeit besitzt als das Brenngas, welches durch die zentrale Öffnung austritt, wobei die Luft in der Nähe der seitlichen Öffnung der Brenneröffnungsanordnung strömt.
Diese Anordnung macht eine deutliche Unterscheidung zwischen der Brenneröffnung zum Erzeugen eines Hauptbereiches der primären Flamme und der Brenneröffnung zum Erzeugen einer Hilfsflamme.
Genauer gesagt, bei der oben beschriebenen Anordnung ist die Strömungsrate des Brenngase, das durch die seitliche Öffnung austritt, geringer als die des Brenngases, welches durch die zentrale Öffnung austritt, und dadurch wird die Flamme, die an der seitlichen Öffnung erzeugt wird, kaum ausgeblasen. Weiterhin wird Luft in der Nähe der seitlichen Öffnung zugeführt, so daß das Brenngas, welches durch die seitliche Öffnung austritt, eine relativ stabile Verbrennung durchführt und das proximale Ende der primären Flamme hält. Infolgedessen wird die primäre Flamme stabilisiert.
Die seitliche Öffnung kann in der Weise ausgebildet sein, daß die Brenneröffnungsanordnung von einem Hauptkörper und einer Dekompressionswand gebildete ist, die an einer Seite des Hauptkörpers angeordnet ist, wobei der Hauptkörper und die Dekompressionswand dazwischen einen Spalt-bilden, der eine seitliche Öffnung besitzt, und wobei der Hauptkörper eine Öffnung aufweist, durch welche ein Teil des Brenngases, das in dem Hauptkörper strömt, in den Spalt strömt.
Bei der oben beschriebenen Anordnung wird das Brenngas durch die Öffnung, welche in dem Hauptkörper ausgebildet ist, in den Spalt eingeleitet, der zwischen der Seiten wand und der Dekompressionswand ausgebildet ist, aber die Menge des Brenngases, genauer gesagt des mit der Luft vorgemischten Brenngases, wird durch die Öffnung begrenzt, so daß die Strömungsrate des Brenngases, das durch die seitliche Öffnung herausgelassen wird, geringer ist als die des Brenngases, das an anderen Stellen herausgelassen wird.
Die Öffnungen des Öffnungsreihenbereiches können jeweils eine schlitzförmige Gestalt besitzen. Weiterhin besitzt der Öffnungsreihenbereich eine schräge oder geneigte Oberfläche, in der die Öffnungen ausgebildet sind. Dabei hat der Öffnungsreihenbereich vorzugsweise einen Innenwinkel von 180° oder weniger.
Das Brenngas tritt in einer schrägen Richtung aus, indem man die Öffnungen in der geneigten Oberfläche ausbildet. Dies ermöglicht es, daß das Brenngas häufiger mit der Luftströmung in Kontakt kommt, so daß auf diese Weise die Durchmischung von Brenngas und Luft unterstützt wird. Ferner ist es zu empfehlen, daß das distale Ende des Luftpassagenelementes eine spitzwinklige gratförmige Gestalt besitzt.
Die Luftaustrittsöffnung ist in dem distalen Ende des Luftpassagenelementes ausgebildet, um sekundäre Luft zuzuführen. Bei der oben beschriebenen Anordnung hat das distale Ende des Luftpassagenelementes eine spitzwinklige gratförmige Gestalt, so daß auf diese Weise gewährleistet ist, daß weniger Luft innerhalb des Elementes herumströmt. Damit wird die Auslaßrichtung der Luft stabilisiert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Brennervorrichtung gemäß der Erfindung erzeugt primäre und sekundäre Flammen in einer ausgeglichenen Weise und derart, daß diese gleichmäßig verteilt im gesamten Bereich der Brennerstelle vorhanden sind, was für die Praxis wichtig ist.
Ferner werden mit der Brennervorrichtung gemäß der Erfindung geringere Werte der NOx-Emission sowie eine größerer Regelbereich erzielt. Außerdem ist die Brennervorrichtung gemäß der Erfindung weitestgehend für Brenngase geeignet, die beliebige Verbrennungsgeschwindigkeiten besitzen, so daß sie für alle Gastypen verwendet werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen zeigen in
1 eine im Schnitt dargestellte Perspektivansicht zur Erläuterung einer Konfiguration einer Brennervorrichtung gemäß der Erfindung;
2 eine perspektivische Darstellung einer Brennervorrichtung in einer praktischen Ausführungsform gemäß der Erfindung;
3 eine Draufsicht auf die Brennervorrichtung gemäß 2, welche in einem Gehäuse untergebracht ist;
4 eine Schnittansicht längs der Linie A-A in 3;
5 eine Schnittansicht der Brennervorrichtung gemäß 2;
6 eine perspektivische Darstellung des inneren Aufbaus der Brennervorrichtung in einer auseinandergezogenen Darstellung;
7 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Brennervorrichtung gemäß 2;
8 eine auseinandergezogene Darstellung im Schnitt der Brennervorrichtung gemäß 2;
9 eine perspektivische Darstellung eines Vormischers der Brennervorrichtung gemäß 2;
10 eine Schnittansicht längs der Linie A-A in 9;
11 eine Schnittansicht längs der Linie B-B in 9;
12 eine perspektivische Darstellung eines Luftpassagenelementes der Brennervorrichtung gemäß 2;
13 eine vergrößerte Darstellung eines ausgesparten Bereiches des Luftpassagenelementes gemäß 12;
14 eine perspektivische Darstellung einer Brenneröffnungsanordnung der Brennervorrichtung gemäß 2;
15 eine vergrößerte Vorderansicht eines Elementes zum Eingriff mit der Brenneröffnungsanordnung gemäß 14;
16 eine Seitenansicht zur Erläuterung der Brenneröffnungsanordnung, die mit dem Vormischer verbunden ist;
17 eine vergrößerte Darstellung zur Erläuterung der Umgebung des proximalen Endes der Brenneröffnungsanordnung gemäß 16;
18 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Positionsrelation zwischen Öffnungen des Vormischers und Rippen des Luftpassagenelementes;
19 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Positionsrelation zwischen Öffnungen eines Vormischers und Rippen eines Luftpassagenelementes bei einer anderen Ausführungsform;
20 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Luftströmung innerhalb des Luftpassagenelementes gemäß einer speziellen Ausführungsform;
21 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Luftströmung in einem Luftpassagenelement bei einer anderen speziellen Ausführungsform;
22 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Brennervorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform;
23 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Brennervorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und in
24 eine teilweise vergrößerte Draufsicht zur Erläuterung der Positionsrelation zwischen Brenneröffnungsgruppen der Brenneröffnungsanordnung und den Luftaustrittsöffnungen des Luftpassagenelementes, die dem Brennerbereich gegenüberliegen.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Zunächst erfolgt eine Beschreibung der grundlegenden Konfiguration und Basisfunktionen gemäß der Erfindung, und zwar unter Bezugnahme auf eine schematische Darstellung in 1. Die in 1 dargestellte Ausführungsform erläutert im Konzept die vorliegende Erfindung.
In der nachstehenden Beschreibung basiert die vertikale positionsmäßige Relation auf einer Brennervorrichtung 1, die aufrecht angeordnet ist und eine Flamme in ihrem oberen Bereich erzeugt. Die Begriffe „stromaufwärts" und „stromabwärts" basieren auf der Luftströmung oder Brenngasströmung. Der Ausdruck „Breitenrichtung" bezeichnet eine laterale Richtung, also eine Richtung eines Pfeiles „W" in der Zeichnung, wobei ein die maximale Fläche aufweisender Bereich der Brennervorrichtung 1 nach vorn weisend vorgesehen ist.
Die Brennervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird verwendet, indem man sie allein oder mehrere solche Vorrichtungen in einem Gehäuse unterbringt. Die Brennervorrichtung 1 weist einen Vormischer 2, eine Brenneröffnungsanordnung 3 und zwei Luftpassagenelemente 5 auf. In der Brennervorrichtung 1 stehen der Vormischer 2 und die Brenneröffnungsanordnung 3 in Eingriff miteinander und bilden ein zwischengeordnetes Element 6, das zwischen den beiden Luftpassagenelementen 5 angeordnet ist.
Im tatsächlichen Gebrauch ist jedoch eine Vielzahl von Luftpassagenelementen 5 und eine Vielzahl von zwischengeordneten Elementen 6 abwechselnd angeordnet, und sie bildet eine flächige Anordnung in einer Reihenfolge, bei der z. B. ein Luftpassagenelement 5, ein zwischengeordnetes Element 6, ein Luftpassagenelement 5, ein zwischengeordnetes Element 6, ein Luftpassagenelement 5 und so weiter aufeinander folgen.
Der Vormischer 2, der eine Komponente der Brennervorrichtung 1 bildet, dient dazu, Brenngas und Luft darin vorher zu vermischen. Der Vormischer 2 weist einen Mischbereich 7 mit einer gekrümmten Passage sowie einen Öffnungsreihenbereich 10 mit Öffnungen 8 auf, die in einer Reihe angeordnet sind. Der Öffnungsreihenbereich 10 hat einen Hohlraum mit einer im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Formgebung, der gerade und in Längsrichtung verläuft.
Das Luftpassagenelement 5 hat im allgemeinen die Form einer dünnen Wand. Das Luftpassagenelement 5 wird von einer ersten Fläche 11 und einer zweiten Fläche 12 gebildet, welche aus dünnen Platten bestehen, und zwar in der Weise, daß die erste Fläche 11 und die zweite Fläche 12 miteinander verbunden sind und dazwischen einen schmalen Spalt bilden, wobei die drei Seiten mit Ausnahme der Bodenseite miteinander verbunden sind und dadurch einen Hohlraum bilden, der in seinem Inneren eine Luftpassage 13 bildet.
Genauer gesagt, die erste Fläche 11 und die zweite Fläche 12 werden gebildet durch das Falten oder Biegen einer einheitlichen bzw. einstückigen Platte. Ihr distales Ende hat einen spitzwinkligen gebogenen Bereich 14, und der gebogene Bereich 14 bildet einen oberen Bereich 9, der sich als rippenartige Bahn erstreckt.
Das proximale Ende des Luftpassagenelementes 5 ist zwischen den Platten der ersten Fläche 11 und der zweiten Fläche 12 offen und bildet einen Lufteinlaß 15.
In dem Luftpassagenelement 5 sind in drei Bereichen Öffnungen vorgesehen, um Luft austreten zu lassen. Da die Luftpassagenelemente 5 und die zwischengeordneten Elemente 6 abwechselnd vorgesehen sind und eine plane Anordnung bilden, wie es oben angegeben ist, so ist die gleiche Anzahl von Öffnungen in den gleichen Bereichen der ersten Fläche 11 und der zweiten Fläche 12 der Luftpassagenelemente 5 vorgesehen.
Grob ausgedrückt, es befinden sich die Öffnungen für den Luftaustritt an dem distalen Ende, an einer Stelle, die einem ersten Verbrennungsbereich 46 zugewandt ist, sowie an einer Stelle, die dem zwischengeordneten Element 6 zugewandt ist.
Insbesondere verlaufen die Platten der ersten Fläche 11 und der zweiten Fläche 12 des Luftpassagenelementes 5 größtenteils parallel zueinander, wobei sie aber an ihren distalen Enden abgewinkelt sind und schräge Oberflächen 16 und 17 an der ersten bzw. der zweiten Fläche bilden. Die schrägen Oberflächen 16 und 17 haben jeweils distale Öffnungen 20. Weitere distale Öffnungen 21 sind in einem Bereich an der Spitze (Rippenlinie) ausgebildet. Die distalen Öffnungen 20 und 21 sind dazu ausgebildet, einer sekundären Flamme Sekundärluft zuzuführen.
Bei der ersten Fläche 11 und der zweiten Fläche 12 des Luftpassagenelementes 5 ist, wie in 1 dargestellt, eine Luftpassage 13 in der Weise ausgebildet, daß sie an ihrem distalen Ende schmaler ist als an ihrem proximalen Ende und daß sie Stufen an Stellen besitzt, die dem proximalen Ende des ersten Verbrennungsbereiches 46 entsprechen, wobei die Stufen auch schräge Oberflächen 22 bilden.
An jeder der Stufen sind Luftaustrittsöffnungen 23 ausgebildet, die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegen. Die Luftaustrittsöffnungen 23 sind so ausgelegt, daß sie die Sekundärluft durch diese hindurch der primären Flamme in dem ersten Verbrennungsbereich 46 zuführen, um einen Teil der primären Flamme innerhalb eines Teiles des ersten Verbrennungsbereiches 46 zu verbrennen und dadurch die sekundäre Flamme zu erzeugen.
Außerdem sind Luftaustrittsöffnungen (stromaufwärtige Luftaustrittsöffnungen) 48 an Stellen ausgebildet, die dem zwischengeordneten Element 6 gegenüberliegen. Diese stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 dienen dazu, eine Hilfsflamme zu stabilisieren, indem man Luft durch sie hindurch zu jeder Seite der Brenneröffnungsanordnung 3 zuführt.
Die Brenneröffnungsanordnung 3 wird im wesentlichen von einem Hauptkörper 25 und Dekompressionswänden 26 gebildet. Der Hauptkörper 25 der Brenneröffnungsanordnung 3 wird durch Biegen eines Metallplattenstücks gebildet. Der Hauptkörper 25 hat eine Oberseite 30, die die Funktion von Brenneröffnungen besitzt, sowie zwei Seitenwände 31 und 32, die unter einem Winkel von im wesentlichen 90° an den beiden Kanten der Oberseite 30 relativ zu dieser gebogen sind. Die rechten und linken Seiten der Brenneröffnungsanordnung 3 sind geschlossen, wobei nur der Boden in der dargestellten Weise offen ist.
Die Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 hat eine langgestreckte Gestalt mit einem A-förmigen Querschnitt. Die Oberseite 30 hat regelmäßig angeordnete Schlitze, welche Brenneröffnungen 33 bilden. Die im Hauptkörper 25 vorgesehenen Brenneröffnungen 33 fungieren als „zentrale Öffnungen".
Die Seitenwände 31 und 32 haben jeweils einen vorspringenden Bereich 34, der in einem mittleren Bereich in einer Dickenrichtung nach außen vorsteht. Der vorspringende Bereich 34 ist über die gesamte Breite der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgeformt.
Offene Enden der Seitenwände 31 und 32 sind unter einem Winkel von im wesentlichen 90° zweimal umgebogen, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, und bilden jeweils einen Kanal oder eine Rinne 38 zum Eingriff. Die Rinnen 38 haben Bodenwände 36 und äußere Wände 37, die vertikal bzw. parallel zu den jeweiligen Seitenwänden 31 und 32 verlaufen.
Die Dekompressionswände 26 sind in der oben angegebenen Weise am Hauptkörper 25 angebracht. Die Dekompressionswände 26 sind an den jeweiligen Seitenwänden 31 und 32 des Hauptkörpers 25 befestigt und bilden Spalte 29 zwischen den jeweiligen Seitenwänden 31 und 32 des Hauptkörpers 25. Die Spalte 29 haben jeweils eine Öffnung an der Oberseite, wie es in der Zeichnung angedeutet ist. Die Öffnungen haben die Funktion von seitlichen Öffnungen 27.
In den Seitenwänden 31 und 32 sind Öffnungen 35 ausgebildet, und zwar an Stellen, die den Dekompressionswänden 26 gegenüberliegen. Die Spalte 29 stehen mit einem Innenraum des Hauptkörpers 25 durch diese Öffnungen 35 in Verbindung.
Im folgenden wird die Relation zwischen den Komponenten näher beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stehen, wie bereits erwähnt, der Vormischer 2 und die Brenneröffnungsanordnung 3 in Eingriff miteinander und bilden dadurch das zwischengeordnete Element 6. Genauer gesagt, der Öffnungsreihenbereich 10 des Vormischers 2 ist zwischen den Seitenwänden 31 und 32 der Brenneröffnungsanordnung 3 angeordnet. Bei einem tatsächlichen Herstellungsprozeß wird der Vormischer 2 durch die Öffnung (an der Unterseite in der Zeichnung) zwischen den Seitenwänden 31 und 32 der Brenneröffnungsanordnung 3 eingesetzt, um diese beiden Elemente miteinander zu verbinden.
Die Seitenwände 31 und 32 sowie der Öffnungsreihenbereich 10 stehen teilweise in Kontakt miteinander mittels ihrer nicht näher dargestellten konkaven und konvexen Formgebungen, so daß sie miteinander vereinigt sind. Wie bereits erwähnt, haben die Seitenwände 31 und 32 sowie der Öffnungsreihenbereich 10 teilweise Kontakt mitein ander mittels ihrer konkaven und konvexen Formgebungen; mit anderen Worten, sie sind teilweise voneinander entfernt vorgesehen. Der Querschnitt in 1 zeigt einen Querschnitt an einer Stelle, an der die Seitenwände 31 und 32 sowie der Öffnungsreihenbereich 10 voneinander entfernt angeordnet sind.
Den vorspringenden Bereichen 34 der Seitenwände 31 und 32 entsprechende Stellen sind entfernt von dem aufgenommenen Öffnungsreihenbereich 10 angeordnet. Die vorspringenden Bereiche 34 entsprechen jeweils einer Reihe von Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10. Somit sind die Außenseiten der Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 von den Seitenwänden 31 und 32 entfernt angeordnet, um dadurch Räume, nämlich Mischräume 39 zu bilden, die breiter sind als die übrigen Bereiche. Die Mischräume 39 erstrecken sich über die volle Breite und entsprechen sämtlichen Öffnungen 8.
Ein relativ großer Raum 47 ist zwischen den Seitenwänden 31 und 32 sowie zwischen der Oberseite des Öffnungsreihenbereiches 10 und der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden die Mischräume 39 und der Raum 47 stromabwärts von dem Öffnungsreihenbereich 10 eine Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen.
Die Luftpassagenelemente 5 sind an den beiden Seiten des zwischengeordneten Elementes 6 angebracht. Jedes der Luftpassagenelemente 5 ist mit dem zwischengeordneten Element 6 verbunden, und zwar in der Weise, daß der Lufteinlaß 15 des proximalen Endes des Luftpassagenelementes 5 mit der Rinne 38 der Brenneröffnungsanordnung 3 in Eingriff steht.
Genauer gesagt, die Außenwand 37 der Rinne 38 ist in den Lufteinlaß 15 eingesetzt, und der Rand des Luftpassagenelementes 5 ist in die Rinne 38 eingesetzt; dadurch ist das Luftpassagenelement 5 mit der Bodenwand 36 der Rinne 38 in Kontakt gebracht.
Das Luftpassagenelement 5 und das zwischengeordnete Element 6 (die Brenneröffnungsanordnung 3) haben teilweise Kontakt miteinander durch die konkave und konvexe Formgebung, so daß die beiden Elemente miteinander vereinigt sind. Die beiden Elemente haben teilweise Kontakt miteinander, wie es oben angegeben ist; mit anderen Worten, sie sind teilweise im Abstand voneinander vorgesehen. Der Querschnitt in 1 zeigt eine Stelle, an der das Luftpassagenelement 5 und das zwischengeordnete Elemente 6 (Brenneröffnugnsanordnung 3) voneinander beabstandet sind, um das Verständnis ihrer Funktionen zu erleichtern.
An einem Ende stromaufwärts von der Brennervorrichtung 1, nämlich der unteren Kante in der Zeichnung, ist jedoch ein Raum 40 zwischen dem Luftpassagenelement 5 und dem zwischengeordneten Element 6 durch die Bodenwand 36 der Rinne 38 verschlossen. Somit steht der Raum 40 zwischen dem Luftpassagenelement 5 und dem zwischengeordneten Element 6 an dem proximalen Ende nicht direkt mit der Außenseite in Verbindung.
Die Brenneröffnungsanordnung 3 ist zwischen den beiden Luftpassagenelementen 5 in der beschriebenen Weise dazwischengesetzt, wobei die Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 in der dargestellten Weise unterhalb des oberen Niveaus der Luftpassagenelemente 5 liegt und damit sozusagen zwischen den Luftpassagenelementen 5 eingebettet ist. Ein Raum vor der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 ist daher durch Wände der beiden Luftpassagenelemente 5 unterteilt. Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert der Raum, der von der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 und den beiden Luftpassagenelementen 5 umschlossen ist, als erster Verbrennungsbereich 46.
Im folgenden wird die Funktion der Brennervorrichtung 1 im einzelnen erläutert.
Eine Reihe von Brennervorrichtungen 1 ist nebeneinander in einem nicht dargestellten Gehäuse untergebracht, wobei Luft mit Hilfe eines Gebläses 41 von der Unterseite der dargestellten Anordnung zugeführt wird. Brenngas wird der Brennervorrichtung 1 durch einen Gaseinlaß 43 des Vormischers 2 mittels einer Düse 42 zugeführt.
Zunächst wird die Luftströmung erläutert. Diese Luftströmung ist in der Zeichnung in 1 mit dünnen Linien dargestellt.
Eine von dem Gebläse 41 erzeugte Luftströmung verläuft in gerader Weise durch Öffnungen 45 einer Richtplatte 44, um dann durch das proximale Ende (das untere Ende in der Zeichnung) in die Brennervorrichtung 1 eingeleitet zu werden.
Es gibt drei Routen für das Einleiten der Luft in der Brennervorrichtung 1. Die erste Route verläuft durch das Innere des Luftpassagenelementes 5, wobei die Luft durch den an dem proximalen Ende des Luftpassagenelementes 5 ausgebildeten Lufteinlaß 15 in das Luftpassagenelement 5 hineinströmt und dann nach oben zu dem distalen Ende durch die Luftpassage 13 des Luftpassagenelementes 5 strömt. Der größte Teil der Luft wird durch die distalen Öffnungen 20 und 21 nach außen herausgeleitet.
Ein Teil der in dem Luftpassagenelement 5 strömenden Luft tritt durch die einem Verbrennungsbereich gegenüberliegenden Luftaustrittsöffnungen 23 und durch die strömungsaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 aus.
Die Luft, welche durch die Luftaustrittsöffnungen 23 ausgetreten ist, wird in einer Richtung diagonal nach vorn zu einer Achsenlinie der Brennervorrichtung 1 herausgelassen, und zwar von den schrägen oder geneigten Oberflächen 22 der Stufen.
Ferner strömt die durch die Luftaustrittsöffnungen 48 ausgeleitete Luft in den Raum 40 zwischen dem Luftpassagenelement 5 und dem zwischengeordneten Element 6 zu der Seite der Brenneröffnungsanordnung 3.
Die zweite Route verläuft durch das Innere des zwischengeordneten Elementes 6. Das zwischengeordnete Element 6 wird von den Öffnungsreihenbereich 10 des Vormischers 2 gebildet, der zwischen den Seitenwänden 31 und 32 der Brenneröffnungsanordnung 3 angeordnet ist. Spalte bzw. Öffnungen sind zwischen dem Öffnungsreihenbereich 10 und der Brenneröffnungsanordnung 3 vorgesehen, und ein Teil der Spalte bzw. Öffnungen ist an der Unterseite des zwischengeordneten Elementes 6 offen.
Daher gelangt die durch die Öffnungen 28 eingetretene Luft in den Bereich zwischen dem Vormischer 2 und den Seitenwänden 31 und 32 der Brenneröffnungsanordnung 3.
Diese Luft strömt durch die Spalte zwischen den Seitenwänden 31 und 32 und dem Öffnungsreihenbereich 10, tritt in die Mischräume 39 ein, strömt dann in den Raum 47 zwischen dem Öffnungsreihenbereich 10 und der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3. Das bedeutet, die Luft strömt in die Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen. Schließlich wird die Luft durch die Schlitze, das heißt die Brenneröffnungen 33, in den ersten Verbrennungsbereich 46 herausgelassen.
Ein Teil der Luft, die in den Raum 47 eingetreten ist, gelangt in die Spalte 29 zwischen dem Hauptkörper 25 und den Seitenwänden 31 und 32 durch die Öffnungen 35, die in den Seitenwänden 31 und 32 des Hauptkörpers 25 ausgebildet sind, und wird durch die seitlichen Öffnungen 27 in den ersten Verbrennungsbereich 46 ausgeleitet.
Als nächstes wird die dritte Route für die Luft näher beschrieben. Diese dritte Route ist eine Route für die Primärluft, die mit dem Brenngas durch den Gaseinlaß 43 des Vormischers 2 eingeleitet wird. Die dritte Route ist die gleiche Route wie die der Brenngasströmung, die in den nachstehenden Beschreibung als Brenngasströmung erläutert ist. Diese Brenngasströmung ist in 1 in Form von dicker gezeichneten Pfeillinien dargestellt.
Das Brenngas wird bei der dritten Route zusammen mit der Primärluft durch den Gaseinlaß 43 des Vormischers 2 eingeleitet und in einem Bereich, wie z. B. dem Mischbereich 7, mit der Luft vermischt, wobei das resultierende Gemisch dann in den Öffnungsreihenbereich 10 strömt. Der Öffnungsreihenbereich 10 hat eine Anzahl von Öffnungen 8, die linear angeordnet sind, so daß das in sie eingeleitete Brenngas durch die jeweiligen Öffnungen 8 gleichmäßig austritt.
Nach dem Austritt durch die Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 gelangt das Brenngas in die Mischräume 39, die zwischen den Seitenwänden 31 und 32 der Brenneröffnungsanordnung 3 und den Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 angeordnet sind, wobei eine Vermischung mit der Luft erfolgt, die in die Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen, einschließlich der Mischräume 39 einströmt.
Die in die Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen, einschließlich der Mischräume 39, gelangende Luft strömt vertikal von unten nach oben, während das Brenngas, das durch die Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 ausgelassen worden ist, in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmung strömt. Somit trifft das Brenngas in harter Weise auf die Luft auch in den Mischräumen 39, so daß die Durchmischung des Brenngases mit der Luft erleichtert wird. Außerdem erstrecken sich die Mischräume 39 jeweils in der Längsrichtung des Öffnungsreihenbereiches 10, so daß der Druck gleichmäßig wird.
Nach dem Durchgang durch die Mischräume 39 strömt das Brenngas in den Raum 47, wobei in der Zwischenzeit die Durchmischung des Brenngases mit der Luft unterstützt wird. Danach strömt das Brenngas in der gleichen Weise wie die Strömung in der Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen, gelangt dann in den Raum 47 zwi schen dem Öffnungsreihenbereich 10 und der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 und gelangt dann größtenteils durch die Schlitze bzw. Brenneröffnungen 33 in den ersten Verbrennungsbereich 46.
Ein Teil der Luft, die in den Raum 47 eingetreten ist, gelangt in die Schlitze 29 zwischen den Dekompressionswänden 26 und den Seitenwänden 31 und 32 des Hauptkörpers 25, und zwar durch die Öffnungen 35, die in den Seitenwänden 31 und 32 ausgebildet sind, und wird dann durch die seitlichen Öffnungen 27 in den ersten Verbrennungsbereich 46 abgelassen.
Das durch die Brenneröffnungen 33 ausgetretene Brenngas wird mit Luft innerhalb des Vormischers 2 vermischt und dann mit der Luft durchmischt, die sich innerhalb der Mischräume 39 befindet; somit wird das Brenngas bzw. das Gasgemisch vergleichmäßigt und tritt mit einer gleichmäßigen Rate durch die Brenneröffnungen 33 aus.
Auch wenn das durch die Brenneröffnungen 33 austretende Brenngas mit Luft gemischt ist, so liegt die Luftmenge unterhalb eines theoretischen Wertes für die Luftmenge. Dies ist der Grund dafür, daß das durch die Brenneröffnungen 33 ausgeleitete Brenngas in einem sauerstoffarmen Zustand vorliegt, so daß keine vollständige Verbrennung nur mit diesem Brenngas erzielt werden kann.
Nach dem Zünden erzeugt das Brenngas die primäre Flamme in dem ersten Verbrennungsbereich 46, um dadurch eine primäre Verbrennung auszuführen. Das Brenngas wird jedoch nicht vollständig verbrannt, da nicht ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Dies führt dazu, daß eine große Menge an unverbrannten brennbaren Bestandteilen erzeugt wird.
Diese unverbrannte, verbrennbare Komponente wird durch eine Öffnung des ersten Verbrennungsbereiches 46 ausgeleitet. Dabei wird Luft durch das distale Ende des Luftpassagenelementes 5 zu der Außenseite des ersten Verbrennungsbereiches 46 geleitet. Daher führt die unverbrannte, verbrennbare Komponente bei der Zufuhr von Sauerstoff eine sekundäre Verbrennung aus. Mit anderen Worten, es hat ein Bereich außerhalb von dem ersten Verbrennungsbereich 46 die Funktion eines sekundären Verbrennungsbereiches und erzeugt die sekundäre Flamme.
Weiterhin wird bei dieser Ausführungsform Luft zu dem proximalen Ende der primären Flamme geleitet, um dadurch eine Hilfsflamme an dem proximalen Ende der primären Flamme zu erzeugen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Brenngas nicht nur durch die Brenneröffnungen 33, das heißt die „zentralen Öffnungen", sondern auch durch die seitlichen Öffnungen 27 ausgeleitet. Die Strömungsrate des Brenngases, das durch die seitlichen Öffnungen 27 ausgeleitet wird, ist jedoch geringer als die des Brenngases, welches durch die Brenneröffnungen 33 ausgeleitet wird. Genauer gesagt, das Brenngas tritt in die Spalte 29 zwischen den Dekompressionswänden 26 und den Seitenwänden 31 und 32 des Hauptkörpers durch die Öffnungen 35 aus, welche in den Seitenwänden 31 und 32 ausgebildet sind, und wird durch die seitlichen Öffnungen 27 in den ersten Verbrennungsbereich 46 ausgeleitet.
Dies begrenzt die Menge des in die Spalte 29 eintretenden Brenngases und führt dazu, daß eine kleine Menge des Brenngases durch die seitlichen Öffnungen 27 ausgeleitet wird. Andererseits besitzen die seitlichen Öffnungen 27 jeweils einen großen Öffnungsraum. Somit hat das durch die seitlichen Öffnungen 27 ausgeleitete Brenngas eine geringe Strömungsrate.
Wie vorstehend erläutert, wird ein Teil der Luft, die durch das Luftpassagenelement 5 hindurchgeht, durch die Luftaustrittsöffnungen bzw. die stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 in den Raum 40 zwischen dem Luftpassagenelement 5 und dem zwischengeordneten Element 6 geleitet und erreicht die Seitenwände der Brenneröffnungsanordnung 3 durch den Raum 40. Daher sind die Seitenflächen der Brenneröffnungsanordnung 3 reicher an Sauerstoff als andere Bereiche, so daß sichergestellt wird, daß durch die seitlichen Öffnungen 27 austretendes Brenngas beim Eintreten der Luftzufuhr einen relativ stabilen Brennvorgang ausführt.
In Verbindung mit der niedrigen Strömungsrate des Brenngases, wie oben beschrieben, wird eine stabile Hilfsflamme in der Nähe der seitlichen Öffnungen 27 erzeugt. Das proximale Ende der primären Flamme wird durch die in der Nähe der seitlichen Öffnungen 27 erzeugten kleinen Flammen gehalten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es ferner so, daß die Luft, die durch die Luftaustrittsöffnungen 23 ausgelassen wird, welche dem Verbrennungsbereich gegenüberliegt, die sekundäre Flamme stabilisiert. Genauer gesagt, die schrägen oder geneigten Oberflächen befinden sich bei der vorliegenden Ausführungsform an den ersten und zweiten Flächen 11 und 12 des Luftpassagenelementes 5 und an Stellen, welche den proximalen Enden des ersten Verbrennungsbereiches 46 entsprechen. Die Luftaustrittsöffnungen 23 sind in den schrägen Oberflächen 22 ausgebildet, so daß die Luft diagonal zu einer Luftströmungsrichtung von dem proximalen Ende des ersten Verbrennungsbereiches 46 zugeführt wird.
Somit wird die zugeführte Luft in den ersten Verbrennungsbereich 46 eingeleitet, ohne die primäre Flamme oder die Strömung von unverbranntem Brenngas zu beeinträchtigen. Infolgedessen beginnt ein Teil des unverbrannten Gases innerhalb des ersten Verbrennungsbereiches 46 die Verbrennung und erzeugt teilweise eine sekundäre Flamme, die in die äußere sekundäre Flamme übergeht, so daß die außen erzeugte sekundäre Flamme stabilisiert wird.
Ferner sind bei der beschriebenen Ausführungsform die Luftaustrittsöffnungen 23, die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegen, diagonal geöffnet, so daß die primäre Flamme oder die Strömung von unverbranntem Gas in der beschriebenen Weise nicht beeinträchtigt wird. Infolgedessen wird die sekundäre Flamme in einem Abstand von dem Luftpassagenelement 5 erzeugt und bewirkt keine übermäßige Erwärmung des Luftpassagenelementes 5.
Die Brennervorrichtung gemäß der beschriebenen Ausführungsform stabilisiert somit sowohl die primäre Flamme als auch die sekundäre Flamme und ist damit ausgesprochen praktisch.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung eines praktischen Konfigurationsbeispiels gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ab 2. Die beschriebene Ausführungsform ist praktisch konzipiert zur Realisierung der Erfindung und hat eine besonders empfehlenswerte Konfiguration.
Die Brennervorrichtung, die in den Zeichnungen ab 2 dargestellt ist, hat die gleiche Basiskonfiguration und Basisfunktion wie die oben beschriebene Ausführungsform, ist jedoch im einzelnen für die Praxis konzipiert. Die gleichen Bezugszeichen werden bei denjenigen Komponenten verwendet, welche die gleichen Funktionen haben wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel, so daß sich die Beschreibung von den entsprechenden Funktionen vereinfachen läßt.
Eine Vielzahl von Brennervorrichtungen 1 gemäß 2 ist parallel zueinander in einem Gehäuse 54 untergebracht, wie es die 3 und 4 zeigen. Die Brennervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist ebenfalls einen Vormischer 2, eine Brenneröffnungsanordnung 3 und Luftpassagenelemente 5 auf. Der Vormischer 2 und die Brenneröffnungsanordnung 3 stehen miteinander in Eingriff und bilden ein zwischengeordnetes Element 6, das zwischen zwei Luftpassagenelementen 5 angeordnet ist.
Die Gestalt des Vormischers 2 ist in den 9, 10 und 11 dargestellt. Der Vormischer 2 wird aus einem einstückigen Stahlblech gepreßt und geformt in eine ungefaltete Form mit einer konkaven und konvexen Gestalt seiner Oberfläche, die dann gebogen und an dem Umfang durch Punktschweißen miteinander verbunden wird. Diese Punktschweißungen werden an Flanschen 51 am Umfang vorgenommen.
Nach der Montage hat der Vormischer 2 eine derartige Gestalt, daß eine vordere Wand 52, die in 8 und 9 dargestellt ist, mit einer hinteren Wand 53 symmetrisch zu der vorderen Wand 52 verbunden ist. Der Vormischer 2 hat eine runde Gestalt mit einem flachen oberen Bereich 50 und ist an seinem Umfang dicht verschlossen, um zu verhindern, daß Gas durch Leckage austritt.
Der Vormischer 2 bildet eine einheitliche Gaspassage zwischen der vorderen Wand 52 und der hinteren Wand 53. Genauer gesagt, das Stahlblech bildet einen Raum in einem Bereich, wobei die konkaven und konvexen Formgebungen der vorderen und hinteren Wände 52 und 53 einander entsprechen, so daß auf diese Weise von dem Raum eine Gaspassage gebildet wird.
In dem Vormischer 2 gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform ist, wie in 9 dargestellt, die Gaspassage grob in obere und untere Bereiche unterteilt. Genauer gesagt, die Gaspassage besteht hauptsächlich aus einer Mischpassage 19 und einem Öffnungsreihenbereich 10.
Wie aus 9 ersichtlich, ist die Mischpassage 19 im unteren Bereich des Vormischers 2 ausgebildet, und zwar von einem Eingang der Gaspassage zu dem Öffnungsreihenbereich 10. Ausgehend von dem Eingang der Passage ist ein Gaseinlaß 43 an der Ecke des unteren Bereiches der Brennervorrichtung 1 offen.
Der Gaseinlaß 43 hat einen zusammengedrückten Bereich 55, in welchem die Querschnittsfläche lokal verengt ist, und stromabwärts davon einen Bereich 56 mit erweitertem Querschnitt, in welchem die Querschnittsfläche allmählich zunimmt. Ein Bereich 57 mit einheitlichem Querschnitt, der eine gleichbleibende Querschnittsfläche besitzt, setzt sich dann weiter stromabwärts fort. Die Passage vom Gaseinlaß 43 durch den verengten Bereich 55 und den Bereich 56 mit erweitertem Querschnitt zu dem Bereich 57 mit gleichbleibenden Querschnitt ist geradlinig.
Das Ende des Bereiches 57 mit gleichmäßigem Querschnitt ist mit dem Öffnungsreihenbereich 10 verbunden, wobei die Passage unter einem rechten Winkel gebogen ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Bereich unmittelbar vor dem Öffnungsreihenbereich 10 nicht zusammengedrückt oder verengt.
Wie aus 9 ersichtlich, befindet sich der Öffnungsreihenbereich 10 im oberen Bereich des Vormischers 2 und erstreckt sich durchgehend in Längsrichtung. Die Querschnittsfläche des Öffnungsreihenbereiches 10, mit anderen Worten der Raum zwischen der vorderen Wand 52 und der hinteren Wand 53 im Öffnungsreihenbereich 10 ist breit, wie es in 10 und 11 dargestellt ist.
Wie aus 10 und 11 ersichtlich, hat der Öffnungsreihenbereich 10 einen Querschnittsbereich mit einer gestaffelten Konfiguration mit einem kleinen Bereich 58 mit einer etwas kleineren Querschnittsfläche in der Nähe des oberen Bereiches 50.
Genauer gesagt, der Öffnungsreihenbereich 10 hat einen solchen Querschnitt, daß der obere Bereich 50 flach ist, wobei sich vertikale Wände 81 im oberen Bereich an beiden Seiten vertikal erstrecken. Die unteren Kanten der vertikalen Wände 81 im oberen Bereich sind mit schrägen Wänden verbunden, die sich leicht nach außen erweitern. Ferner gehen die Unterkanten der geneigten Wände in vertikale Wände 82 im unteren Bereich über.
Der Bereich 58 mit kleiner Fläche, der eine äußere Oberfläche des Öffnungsreihenbereiches 10 bildet, ist mit einer Anzahl von Öffnungen 8 versehen, und zwar sowohl in der vorderen Wand 52 als auch der hinteren Wand 53. Die Öffnungen 8 sind linear in einer Reihe in vorgegebenen Intervallen ausgebildet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Öffnungen 8 nur in der Vorderseite und der Rückseite des Öffnungsreihenbereiches 10 ausgebildet, aber nicht im oberen Bereich 50.
Als nächstes wird das Luftpassagenelement 5 im einzelnen beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf die 8, 12 und 20. Das Luftpassagenelement 5 ist ebenfalls aus einem einstückigen Stahlblech gebildet, das in eine ungefaltete Form gepreßt und geformt wird, die eine konkave und konvexe Formgebung in ihrer Oberfläche besitzt, das dann gebogen und an seinem Umfang mit Punktschweißungen verbunden wird. Das in 8 dargestellte Luftpassagenelement 5 wird gebildet von einer ersten Plattenwand 11 und einer zweiten Plattenwand 12, die an ihrem Umfang mit einem kleinen Spalt verbunden sind, der einen Hohlraum in Form einer Luftpassage 13 bildet.
Das distale Ende des Luftpassagenelementes 5 hat einen spitzwinklig gebogenen Bereich, der einen oberen Bereich 9 bildet, der sich in einer rippenförmigen Linie erstreckt.
Das Luftpassagenelement 5 besitzt gemäß 12 Flansche 83 an beiden Seiten, die an den gebogenen Bereich angrenzen, wobei die Flansche 83 an beiden Seiten mit Punktschweißungen aneinander befestigt.
Das proximale Ende des Luftpassagenelementes 5 ist offen zwischen den ersten und zweiten Plattenwänden 11 und 12, die einen Lufteinlaß 15 bilden.
Wie aus 12 ersichtlich, ist das Luftpassagenelement 5 mit einer dünnwandigen Gestalt vorgesehen und in seiner aufrechten Stellung in drei Bereiche in Höhenrichtung unterteilt.
Genauer gesagt, diese Bereiche bestehen aus einem Einführungsbereich 60 von dem proximalen Ende bis etwa zu einem Drittel der Gesamthöhe, einem Zwischenbereich 61 von dem Einführungsbereich 60 bis zu etwa zwei Drittel der Höhe, sowie einem ersten, einen Verbrennungsbereich bildenden Bereich 62 mit einem weiteren Drittel in der Nähe des distalen Endes.
Das Luftpassagenelement 5 bildet eine Passage, die sich von dem Lufteinlaß 15 zu dem distalen Ende erstreckt, wobei die Querschnittsfläche der Passage zu dem distalen Ende hin schmaler wird.
Genauer gesagt, der Bereich von dem Lufteinlaß 15 zu etwa einem Drittel der Gesamthöhe (Einführungsbereich 60) hat gemäß 8 eine im wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche. Mit anderen Worten, in dem Einführungsbereich 60 verlaufen die ersten und zweiten Plattenwände 11 und 12 parallel zueinander, ohne daß sich der Abstand zwischen ihnen im Querschnitt verändert, wie es 8 zeigt.
Der Zwischenbereich 61 hat im wesentlichen eine sich verjüngende Gestalt.
Genauer gesagt, wie in den Zeichnungen dargestellt, der Zwischenbereich 61 verläuft mit einer sich verjüngenden Gestalt, wobei sein unterer Bereich breiter ist und er sich nach oben hin verengt. Es jedoch ein vorspringender Bereich 84 zwischen dem distalen Ende des sich verjüngenden Bereiches und dem ersten einen Verbrennungsbereich bildenden Bereich 62 vorgesehen. Beide Seiten der Außenwände, welche den vorspringenden Bereich 84 bilden, verlaufen parallel.
Der erste, einen Verbrennungsbereich bildende Bereich 62 hat eine im wesentlichen gleichmäßige Querschnittsfläche (ausgenommen den oberen Bereich 9), aber seine Querschnittsfläche pro Längeneinheit beträgt etwa ein Drittel verglichen mit dem des Einführungsbereiches 60. Es sind Stufen, die von schrägen Oberflächen 22 gebildet werden, zwischen dem Bereich 62 und dem Bereich 61 vorgesehen.
Das Luftpassagenelement 5 besitzt Öffnungen, um Luft austreten zu lassen, in drei Bereichen. Diese Bereiche bestehen aus dem distalen Endbereich, einer Stelle, die dem ersten Verbrennungsbereich 46 gegenüberliegt, und einer Stelle, die dem zwischengeordneten Element 6 gegenüberliegt, um dies grob zu skizzieren.
Genauer gesagt, die ersten und zweiten Plattenwände 11 und 12 des Luftpassagenelementes 5 sind an ihren distalen Enden unter einem Winkel gefaltet und bilden schräge Oberflächen 16 und 17 an den ersten bzw. zweiten Plattenwänden. Die schrägen Oberflächen 16 und 17 haben jeweils, wie in 12 dargestellt, kreisförmige distale Öffnungen 20. Kreisförmige distale Öffnungen 21 sind auch im Spitzenbereich (Rippenlinienbereich) vorgesehen.
Weiterhin haben bei dieser Ausführungsform der obere Bereich 9 und die schrägen Oberflächen 16 und 17 distale Öffnungen 63 und 64 mit kurzer bzw. langer schlitzförmiger Gestalt. Die kürzeren distalen Öffnungen 63 erstrecken sich jeweils über die gesamte Höhe der schrägen Oberflächen 16 und 17 und des oberen Bereiches 9. Die längeren distalen Öffnungen 64 erstrecken sich jeweils von den Bereichen aus, in denen die ersten und zweiten Plattenwände 11 und 12 parallel zu dem oberen Bereich 9 verlaufen.
Die längeren Schlitze als distale Öffnungen 64 sind größer in ihrer Anzahl als die kürzeren Schlitze als distale Öffnungen 63. Dabei sind zwei oder drei von den längeren Schlitzen 64 in einer Reihe angeordnet, woraufhin ein kürzerer Schlitz 63 folgt, an den sich zwei oder drei längere Schlitze 64 in der Reihe anschließen und so weiter. Eine solche Sequenz der Anordnung ist über die gesamte Zone in der Längsrichtung des Luftpassagenelementes 5 vorgesehen.
Die oben erwähnten kreisförmigen distalen Öffnungen 20 und 21 sind zwischen zwei der Schlitze bzw. distalen Öffnungen 63 bzw. 64 vorgesehen.
Die distalen Öffnungen 20 und 21 sind, ebenso wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel, dazu vorgesehen, Sekundärluft für eine sekundäre Flamme zuzuführen.
Außerdem sind Luftaustrittsöffnungen 23, die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegen, in der schrägen Oberfläche 22 zwischen dem ersten einen Verbrennungsbereich bildenden Bereich 62 und dem Zwischenbereich 61 ausgebildet. Die Luftaustrittsöffnungen 23 dienen dazu, sekundäre Luft einer primären Flamme zuzuführen, die in dem ersten Verbrennungsbereich 46 vorhanden ist, um einen Teil der primären Flamme zu verbrennen und eine sekundäre Flamme zu erzeugen.
Außerdem sind Luftaustrittsöffnungen bzw. stromaufwärtige Luftaustrittsöffnungen 48 in der Nähe von der Grenze zwischen dem Einführungsbereich 60 und dem Zwischenbereich 61 ausgebildet. Die stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 dienen dazu, Luft zur Seite der Brenneröffnungsanordnung 3 zuzuführen, um eine Hilfsflamme zu stabilisieren.
Die ersten und zweiten Plattenwände 11 und 12 des Luftpassagenelementes 5 haben jeweils konkave und konvexe Formgebungen im jeweiligen Bereich, um einen Spalt zwischen den beiden Platten oder zwischen jeder Platte und einem anderen Teil zu bilden.
Ferner ist zu beachten, daß in der Nähe des distalen Endes eine Vielzahl von Rinnen 70 und 71 vorgesehen sind, die sich in Höhenrichtung erstrecken und in den Wänden befinden, welche den ersten, einen Verbrennungsbereich bildenden Bereich 62 bilden. Die Rinnen 70 und 71 haben jeweils eine konkave oder hohle Gestalt bei der Betrachtung von oben und erstrecken sich in Höhenrichtung parallel zueinander. Die Rinne 70 ist dabei kürzer ausgebildet als die Rinne 71. Die Rinnen 70 und 71 sind im wesentlichen dazu vorgesehen, die Platten zu verstärken.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Rinnen 70 und 71 über die volle Breite des Luftpassagenelementes 5 vorgesehen, und zwar in einer solchen Anordnungsfolge, daß eine Vielzahl von kurzen Rinnen 70, dann eine Vielzahl von langen Rinnen 71, dann wiederum eine Vielzahl von kurzen Rinnen 70 vorgesehen ist, und so weiter.
Außerdem ist der Abstand zwischen den langen Rinnen 71 breiter als der Abstand zwischen den anderen Rinnen.
Wie in 12 und 13 dargestellt, sind hohle oder ausgesparte Bereiche 72 jeweils zwischen den langen Rinnen 71 und benachbart zu den proximalen Ende der langen Rinnen 71 eingearbeitet. Die ausgesparten Bereiche 72 haben jeweils eine langgestreckte Gestalt in der Draufsicht. Genauer gesagt, die ausgesparten Bereiche 72 sind jeweils aus einem großen Kreis und einem kleinen Kreis gebildet, deren Zentren voneinander versetzt sind, wobei gemeinsame Tangenten die beiden Kreisen miteinander verbinden. Der große Kreis befindet sich stromaufwärts der Luftpassage und der kleine Kreis befindet sich stromabwärts der Luftpassage.
Eine Linie, welche die Zentren der beiden Kreise verbindet, verläuft parallel zu einer Luftströmungsrichtung. Die gemeinsamen Tangenten, welche die beiden Kreise miteinander verbinden, haben einen Neigungswinkel von 30° oder weniger relativ zu der Linie, welche die Zentren der Kreise verbindet.
Wie in 12 dargestellt, sind sechs Rippen 73 im Zwischenbereich 61 des Luftpassagenelementes 5 ausgebildet. Die Rippen 73 sind jeweils parallel zueinander in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Die Rippen 73 haben jeweils Kontakt mit einer Außenoberfläche des zwischengeordneten Elementes 6, um einen Spalt dazwischen zu bilden, wie es nachstehend erläutert ist; ferner haben sie eine Spitze bzw. einen Rücken, dessen Ort bzw. Abstand von der Mittellinie des Luftpassagenelementes 5 durchgehend an jeder Stelle auf der gleichen Höhe liegt.
Genauer gesagt, der Zwischenbereich 61 hat, wie bereits angedeutet, einen sich verjüngenden Querschnitt der Passage, aber die Höhe der Rippen 73, also das Ausmaß der Vorsprünge, nimmt nach oben hin in einer umgekehrt zulaufenden Weise zu, so daß sich diese Spitzen bzw. Rücken auf derselben Höhe befinden.
Weiterhin ist eine Anzahl von Rinnen 75 in paralleler Anordnung im Einführungsbereich 60 vorgesehen. Die Rinnen 75 erstrecken sich jeweils von dem proximalen Ende des Luftpassagenelementes 5 in Richtung des distalen Endes und haben eine hohle oder ausgesparte Form bei Betrachtung der Oberfläche.
Eine Rinne 77 erstreckt sich in Querrichtung, das heißt in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmung, in der Nähe des Einführungsbereiches 60. Die Rinne 77 dient im wesentlichen zur Positionierung.
Ein Vorsprung 80 mit im wesentlichen dreieckiger Gestalt ist im zentralen Bereich an jeder Seite des Luftpassagenelementes 5 vorgesehen.
Nachstehend wird die Brenneröffnungsanordnung 3 näher erläutert. Wie sich aus den 8 und 14 entnehmen läßt, besteht die Brenneröffnungsanordnung 3 aus einem Hauptkörper 25, wobei eine Dekompressionswand 26 an jeder Seite angeschweißt ist.
Der Hauptkörper 25 der Brenneröffnungsanordnung 3 ist ebenfalls aus einem einstückigen Stahlblech hergestellt und in eine ungefaltete Form mit konkaver und konvexer Formgebung an seiner Oberfläche gepreßt und geformt, wobei das Blech gebogen und dann an seinem Umfang mit Hilfe von Punktschweißungen verbunden ist. Der Hauptkörper 25 besitzt, wie in 14 dargestellt, Flansche 85 an beiden Seiten, die an eine Oberseite 30 angrenzen, wobei der Hauptkörper mit diesen Flanschen 85 verbunden ist und eine der Oberseite 30 gegenüberliegende Seite offen ist.
Wie aus 8 und 14 ersichtlich, besitzt der Hauptkörper 25 der Brenneröffnungsanordnung 3 eine Oberseite 30, welche Funktion von Brenneröffnungen besitzt, sowie zwei Seitenwände 31 und 32, die unter einem Winkel von im wesentlichen 90° an den beiden Kanten der Oberseite 30 umgebogen sind. Die Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 hat eine langgestreckte Gestalt mit einer A-förmigen Gestalt im Querschnitt. Die Oberseite 30 hat eine dachförmige Konfiguration, mit einem Kammbereich 86, der im Zentrum am höchsten ist und dessen beide Seiten von allmählich geneigten oder schrägen Wänden 87 gebildet sind.
Wie bereits erwähnt, wird die Brenneröffnungsanordnung 3 hergestellt durch das Biegen einer Metallplatte, die am Kammbereich 86 der Oberseite 30 falzförmig nach unten gedrückt ist. Wie aus der Zeichnung in 8 ersichtlich, steht der falzförmig ausgebildete Bereich in Form einer vertikalen Wand 88 nach unten in einen Hohlraum der Brenneröffnungsanordnung 3 vor.
Die Oberseite 30 des Hauptkörpers 25 hat schlitzartige Öffnungen, welche Brenneröffnungen bzw. zentrale Öffnungen 33 bildet. Jeder der Schlitze bzw. der Brenneröffnungen 33 erstreckt sich in einer Breitenrichtung (Querrichtung) der Oberseite 30. Es ist eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen parallel zueinander über den gesamten Bereich in der Längsrichtung der Oberseite 30 vorgesehen. Wie aus 14 ersichtlich, bildet eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen eine Brenneröffnungsgruppe 89, wobei eine Vielzahl von solchen Brenneröffnungsgruppen in regelmäßigen Intervallen in der Oberseite 30 vorgesehen ist.
Was den Querschnitt des Hauptkörpers 25 anbetrifft, so hat der Hauptkörper 25, wie in 8 dargestellt, zwei zusammengedrückte oder verengte Bereiche 78 und 79. Umgekehrt gibt es zwei vorstehende Bereiche, das heißt einen distalen vorstehenden Bereich 90 und einen mittleren vorstehenden Bereich 91, ausgenommen einen proximalen Endbereich.
Genauer gesagt, der Hauptkörper 25 hat einen distalen vorstehenden Bereich 90 einschließlich der oben beschriebenen Oberseite 30 sowie den mittleren vorstehenden Bereich 91, der in dem mittleren Bereich vorgesehen ist. Der distale verengte Bereich 78 ist zwischen dem mittleren vorstehenden Bereich 91 und dem distalen vorstehenden Bereich 90 ausgebildet. Der proximale verengte Bereich 79 ist in der Nähe von dem proximalen Ende des mittleren vorstehenden Bereiches 91 ausgebildet.
Von den vorstehenden Bereichen 90 und 91 und den zusammengedrückten oder verengten Bereichen 78 und 79 sind der distale vorstehende Bereich 90 und der mittlere vorstehende Bereich 91 über die volle Breite der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgebildet.
Wie in 14 dargestellt, sind kleine Öffnungen 35 in einer Reihe an der Seite des distalen vorstehenden Bereiches 90 vorgesehen.
Der proximale verengte Bereich 79 hat eine Vielzahl von Rippen 92, wie es 14 zeigt. Die Rippen 92 stehen bei der Oberflächenbetrachtung jeweils nach außen vor; mit anderen Worten, sie bilden eine Rinne 93 innerhalb des Hohlraumes, wie es in 6 dargestellt ist. Die Rippen 92 erstrecken sich jeweils in der Höhenrichtung der Brenneröffnungsanordnung 3 und sind parallel zueinander in der Breitenrichtung (Querrichtung) der Brenneröffnungsanordnung 3 vorgesehen.
Offene Enden der Seitenwände 31 und 32 sind, wie in den 6, 8, 16 und 17 dargestellt, unter einem Winkel von im wesentlichen 90° zweimal umgebogen, wobei sie jeweils an der Außenseite eine Rinne oder einen Kanal 38 zu Eingriffszwecken bilden. Die Rinnen 38 haben Bodenwände 36 und äußere Wände 37, die vertikal bzw. parallel zu den jeweiligen Seitenwänden 31 und 32 verlaufen.
Die Außenwand 37, welche die Rinne 38 bildet, hat in der Vorderansicht eine im wesentlichen trapezförmige Gestalt. Genauer gesagt, die beiden Seiten der Außenwand 37 sind mit einer sich verjüngenden Gestalt geneigt, wie es in der vergrößerten Darstellung in 15 gezeigt ist. Ferner haben die Seitenwände 31 und 32 gemäß 16 und 17 innerhalb der Rinnen 38 jeweils Vorsprünge 95. Die Vorsprünge 95 sind jeweils an den beiden Enden der Rinne 38 vorgesehen, wobei ein Vorsprung 95 für jedes Ende vorgesehen ist.
Die Dekompressionswände 26 sind an den oberen Enden der jeweiligen Seitenwände 31 und 32 des Hauptkörpers 25 befestigt. Die Dekompressionswände 26 bestehen jeweils, wie 14 zeigt, aus einer langgestreckten Platte, welche den gesamten Bereich des distalen vorstehenden Bereiches 90 des Hauptkörpers 25 überdeckt. Spalte 29 sind zwischen den Dekompressionswänden 26 und den jeweiligen Seitenwänden 31 und 32 des Hauptkörpers 25 ausgebildet.
Die Spalte 29 haben jeweils eine Öffnung an der Oberseite, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Die Öffnungen fungieren als seitliche Öffnungen 27. Dabei besitzt die Dekompressionswand 26, wie 8 zeigt, einen kleinen Vorsprung 97 an seiner Innenoberfläche, wobei der Vorsprung 97 mit dem Hauptkörper 25 in Kontakt steht, um den Abstand der seitlichen Öffnung 27 beizubehalten.
Wie oben erläutert, sind die Öffnungen 35 gemäß 14 in einer Reihe in dem distalen vorstehenden Bereich 90 ausgebildet. Die Spalte 29 stehen mit einem Innenraum des Hauptkörpers 25 durch die Öffnungen 35 in Verbindung.
An den beiden Enden des Hauptkörpers 25 sind die Seitenwände 31 und 32 mit Punktschweißungen verbunden, um Flansche 85 zu bilden, und sie besitzen Spalte 98 dazwischen, die sich von dem proximalen Ende bis in die Nähe des mittleren vorstehenden Bereiches 91 erstrecken.
Im folgenden wird die Relation zwischen den einzelnen Komponenten unter Bezugnahme auf 5 und 6 näher erläutert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stehen der Vormischer 2 und die Brenneröffnungsanordnung 3 miteinander in Eingriff, um ebenfalls das zwischengeordnete Element 6 zu bilden.
Wie oben erläutert, ist die Brenneröffnungsanordnung 3 bzw. das zwischengeordnete Element 6 zwischen den beiden Luftpassagenelementen 5 angeordnet, die Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 liegt in der dargestellten Weise unterhalb des oberen Niveaus des Luftpassagenelementes 5 gemäß der Zeichnung und ist sozusagen zwischen den Luftpassagenelementen 5 eingebettet.
Auf diese Weise ist ein Raum oberhalb der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 durch die Wände der beiden Luftpassagenelemente 5 unterteilt. Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert ein Raum, der von der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3 und den beiden Luftpassagenelementen 5 umschlossen ist, als erster Verbrennungsbereich 46.
Das zwischengeordnete Element 6 wird von der Brenneröffnungsanordnung 3 und dem Vormischer 2 in Eingriff damit in der Weise gebildet, daß der Vormischer 2 mit der Oberseite 50 nach vorn in einen Hohlraum der Brenneröffnungsanordnung 3 eingesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt kommen die Flansche 51 an den beiden Seiten des Vormischers 2 mit den Spalte 98 in Eingriff, die an den beiden Enden der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgebildet sind. Dann kommen die Spitzen des Vormischers 2 in Kontakt mit den ganz innen befindlichen jeweiligen Spalte 98, so daß eine Positionierung in der Einsetzrichtung erfolgt.
Die vertikalen Wände 82, die im unteren Bereich des Öffnungsreihenbereiches 10 des Vormischers 2 ausgebildet sind, kommen mit der Innenwand der proximalen verengten Bereiche 79 der Brenneröffnungsanordnung 3 in Kontakt, so daß auf diese Weise eine Positionierung in der Dickenrichtung erfolgt.
Der Bereich 58 mit kleiner Fläche des Öffnungsreihenbereiches 10 des Vormischers 2 kommt in seine Position im mittleren vorstehenden Bereich 91 der Brenneröffnungsanordnung 3.
Was die Spalte zwischen dem Öffnungsreihenbereich 10 des Vormischers 2 und der Brenneröffnungsanordnung 3 anbetrifft, so befindet sich der Bereich 58 mit kleiner Fläche in dem mittleren vorstehenden Bereich 91 der Seitenwände 31 und 32 der Brenneröffnungsanordnung 3. Genauer gesagt, der mittlere vorstehende Bereich 91 entspricht der Position der Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10.
Infolgedessen befinden sich die Außenseiten der Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 im Abstand von den Seitenwänden 31 und 32 und bilden somit Räume bzw. Mischräume 39, die breiter sind als die anderen Bereiche. Die Mischräume 39 erstrecken sich über die gesamte Breite, die sämtlichen Öffnungen 8 entspricht.
Wie oben erwähnt, hat der untere Bereich des Öffnungsreihenbereiches 10 des Vormischers 2 Kontakt mit den Innenwänden des proximalen verengten Bereiches 79 der Brenneröffnungsanordnung 3. Somit stehen die Außenwände des Öffnungsreihenbereiches 10 mit den Innenwänden der Brenneröffnungsanordnung 3 in Kontakt, wobei an den meisten Stellen in Breitenrichtung kein Raum vorhanden ist. Der proximale verengte Bereich 79 hat jedoch, wie bereits erwähnt, eine Vielzahl von Rippen 92, deren Innenoberflächen die Rinnen 93 sind (vgl. 6).
Infolgedessen werden die Außenwände des Öffnungsreihenbereiches 10 im Abstand von den Innenwänden der Brenneröffnungsanordnung 3 gehalten, und zwar an den Stellen der Rippen 92. Ferner erstrecken sich die Rippen 92 jeweils in Höhenrichtung der Brenneröffnungsanordnung 3, so daß gewährleistet ist, daß die Mischräume 39 mit dem proximalen Ende der Brenneröffnungsanordnung 3 in Verbindung stehen.
Hinsichtlich der Positionsrelation zwischen den Rippen 92 und den Öffnungen 8, die in dem Öffnungsreihenbereich 10 des Vormischers 2 ausgebildet sind, befinden sich die Öffnungen 8 oberhalb der Rippen 92, wie es 18 zeigt. Mit anderen Worten, die Öffnungen 8 befinden sich in Verlängerungen der Rippen 92. Bei der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Rippen 92 den Öffnungen 8 im Verhältnis Eins zu Eins, vergleiche 18, aber sie brauchen eine derartige Entsprechung nicht zu haben, wie es 19 zeigt, und zwar in der Weise, daß die Öffnungen 8 zahlreicher sind als die Rippen 92, oder umgekehrt.
Es gibt Spalte zwischen dem proximalen Ende der Brenneröffnungsanordnung 3 und dem Vormischer 2. Somit stehen die Mischräume 39 mit der Außenseite über die Rippen 92 durch die Rinnen 93 und den oben erwähnten Spalten in Verbindung.
Andererseits gibt es oberhalb der Mischräume 39 einen relativ großen Raum 47 zwischen den Seitenwänden 31 und 32 und zwischen dem oberen Bereich 50 des Öffnungsreihenbereiches 10 und der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3. Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden die oben erwähnten Mischräume 39 und der Raum 47 stromabwärts von dem Öffnungsreihenbereich 10 eine Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen.
Wie aus den 5 und 6 ersichtlich, sind die Luftpassagenelemente 5 mit den beiden Seiten des zwischengeordneten Elementes 6 verbunden. Jedes der Luftpassagenelemente 5 ist an dem zwischengeordneten Element 6 befestigt, da es mit dem Lufteinlaß 15 an dem proximalen Ende des Luftpassagenelementes 5 mit der Rinne 38 der Brenneröffnungsanordnung 3 in Eingriff steht. Genauer gesagt, die Außenwand 37 der Rinne 38 ist in den Lufteinlaß 15 eingesetzt, und die Spitze des Luftpassagenelementes 5 ist in die Rinne 38 eingesetzt, und dadurch ist das Luftpassagenelement 5 mit der Bodenwand 36 der Rinne 38 in Kontakt gebracht.
Dabei hat die Außenwand 37 der Rinne 38, wie bereits erwähnt, eine trapezförmige Gestalt bei Betrachtung von oben, wobei die beiden Seiten eine sich verjüngende Gestalt haben, so daß die Innenwand des Lufteinlasses 15 der sich verjüngenden Gestalt der Außenwand 37 der Rinne 38 in der Verbindung mit dem Luftpassagenelement 5 folgt; dadurch wird eine Positionierung in Breitenrichtung vorgenommen.
Wenn das Luftpassagenelement 5 in einen regulären Platz in der Brenneröffnungsanordnung 3 paßt, wie es 17 zeigt, so kommen die Vorsprünge 95 in der Rinne 38 mit den Außenkanten der Rinne 77 in Eingriff, die in der Nähe der Öffnung des Luftpassagenelementes 5 ausgebildet sind, und zwar mit dem Gefühl einer Einrastung.
Wenn ferner das Luftpassagenelement 5 in seinen regulären Platz eingesetzt ist, wie es 24 zeigt, so befinden sich die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegenden Luftaustrittsöffnungen 23 zwischen den Brenneröffnungsgruppen 89 der Brenneröffnungsanordnung 3 in Breitenrichtung.
Am stromaufwärtigen Ende, also an der Unterseite der Zeichnung der Brennervorrichtung 1, ist der Raum 40 zwischen dem Luftpassagenelement 5 und dem zwischengeordneten Element 6 durch die Bodenwand 36 der Rinne 38 verschlossen. Somit steht der Raum 40 zwischen dem Luftpassagenelement 5 und dem zwischengeordneten Element 6 mit der Außenseite an dem proximalen Ende nicht direkt in Verbindung.
Wie aus den 5 und 6 ersichtlich, kommt der distale verengte Bereich 78 an die Seite der stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 des Luftpassagenelements 5. Der distale verengte Bereich 78 ist ein konkaver Bereich der Oberfläche der Brenneröffnungsanordnung 3, so daß ein Spalt zwischen dem Luftpassagenelement 5 und der Brenneröffnungsanordnung 3 in der Nähe der stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 ausgebildet ist.
Ferner steht der Spalt mit dem ersten Verbrennungsbereich 46 in Verbindung. Genauer gesagt, die Luftpassage des Luftpassagenelementes 5 verjüngt sich zu dem distalen Ende hin über die Öffnungen 48 hinaus, so daß die Außenwand des Luftpassagenelementes 5 an der Innenseite der Luftpassage zur stromabwärtigen Seite hin positioniert wird, so daß ein breiterer Raum zwischen dem Luftpassagenelement 5 und der Brenneröffnungsanordnung 3 gebildet wird. Hierbei stehen die Außenwand des Luftpassagenelementes 5 und die Brenneröffnungsanordnung 3 teilweise miteinander in Kontakt, und zwar über die Rippen 73, die in dem Luftpassagenelement 5 ausgebildet sind.
Nachstehend wird die Funktion der Brennervorrichtung 1 näher erläutert.
Es wird eine Anzahl von Brennervorrichtungen 1 in dem Gehäuse 54 untergebracht, wie es 3 zeigt, und Luft wird mittels des Gebläses 41 von der Unterseite zugeführt, wie es in 4 angedeutet ist. Ferner wird Brenngas durch den Gaseinlaß 43 des Vormischers 2 mittels einer Düse eingeleitet.
Die Luft strömt im wesentlichen in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Das bedeutet, die von dem Gebläse 41 zugeführte Luftströmung wird durch die Öffnungen einer Richtplatte 44 gemäß 4 ausgerichtet und in die Brennervorrichtung 1 eingeleitet, und zwar durch das proximale Ende, also an der Bodenseite der Vorrichtung 1 gemäß der zeichnerischen Darstellung.
Es gibt drei Routen für die in die Brennervorrichtung 1 eingeleitete Luft, ebenso wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform. Genauer gesagt, die erste Route geht durch das Luftpassagenelement 5 hindurch, wie es 6 zeigt, und die Luftströmung wird durch den Lufteinlaß 15, der am proximalen Ende des Luftpassagenelementes 5 ausgebildet ist, in das Luftpassagenelement 5 eingeleitet und strömt hinauf durch die Luftpassage 13 innerhalb des Luftpassagenelementes 5 zu dem distalen Ende. Der größte Teil der Luft wird durch die distalen Öffnungen 20 und 21 ausgeleitet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 20 dargestellt, das distale Ende des Luftpassagenelementes 5 spitzwinklig ausgebildet, und die distalen Öffnungen 63 und 64 unter sämtlichen distalen Öffnungen sind Schlitze, die sich über die gesamte Höhe der schrägen Oberflächen 16 und 17 und den oberen Bereich 9 erstrecken, so daß verhindert wird, daß Luft in dem distalen Endbereich stehen bleibt oder eine turbulente Strömung erzeugt.
Wie beispielsweise in 21 für den Fall dargestellt, daß der distale Endbereich des Luftpassagenelementes 5 eine runde Gestalt besitzt, prallt Luft, die durch den Lufteinlaß 15 eingeleitet worden ist, gegen eine kreisförmige Oberfläche einer Deckenwand und strömt um den distalen Endbereich herum längs der kreisförmigen Oberfläche.
Die herumströmende Luft prallt auf neu zugeführte Luft, wie es mit Pfeilen angedeutet ist, was dazu führt, daß der Austritt von neu zugeführter Luft gestört wird und eine Verzerrung in Austrittsrichtung erfolgt. Auf diese Weise erzeugt eine runde Form des distalen Endbereiches des Luftpassagenelementes 5 eine turbulente Strömung oder Luftwirbel, was wiederum eine instabile Luftströmung mit sich bringt. Dies bewirkt ein Flackern der sekundären Flamme. Wie Experimente der Erfinder ergeben haben, ist dies auch mit Geräuschentwicklung verbunden.
Die hier beschriebene Ausführungsform besitzt andererseits einen spitzwinkligen distalen Endbereich, wie es in 20 dargestellt ist. Damit wird ein geringerer Bereich gewährleistet, in welchen zugeführte Luft prallt, und es strömt weniger Luft um den distalen Endbereich herum. Ferner sind die schlitzförmigen Öffnungen in den schrägen Oberflächen ausgebildet, so daß der größte Teil der Luft, der auf die schrägen Oberflächen prallt, durch diese schlitzförmigen Öffnungen nach außen abgeleitet wird.
Diese Maßnahmen stabilisieren die Austrittsrichtung der Luft und bewirken ein geringeres Flackern der sekundären Flamme; ferner wird die Geräuschentwicklung redu ziert. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Gestalt des distalen Endes des Luftpassagenelementes 5 nicht eingeschränkt und kann auch rund ausgebildet sein, wie es 21 zeigt.
Bei der Brennervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Teil der Luft, der in dem Luftpassagenelement 5 strömt, auch durch die Luftaustrittsöffnungen 23, die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegen, und die Luftaustrittsöffnungen bzw. die strömaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 ausgeleitet.
Die Luft, welche durch die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegenden Luftaustrittsöffnungen 23 ausgetreten ist, wird in einer Richtung diagonal zu der Vorderseite einer axialen Linie der Vorrichtung 1 ausgeleitet, und zwar von den schrägen Oberflächen 22 zu den Brenneröffnungsgruppen 89 der Brenneröffnungsanordnung 3 hin.
Die Luft, die durch die stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 ausgeleitet worden ist, strömt in den Raum 40 zwischen dem Luftpassagenelement 5 und dem zwischengeordneten Element 6 und erreicht dann die Seite der Brenneröffnungsanordnung 3. Genauer gesagt, die durch die Öffnungen 48 ausgetretene Luft wird in einen Spalt ausgeleitet, der durch den proximalen verengten Bereich 78 der Brenneröffnungsanordnung 3 gebildet ist, und strömt dann in den Raum, der von der sich verjüngenden Wand des Luftpassagenelementes 5 gebildet ist, um dann zu der Seite der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgeleitet zu werden.
Die zweite Route geht durch den Innenraum des zwischengeordneten Elementes 6, in welchem Luft durch die Öffnungen 28 eingeleitet wird, und zwar in den Bereich zwischen dem Vormischer 2 und den Seitenwänden 31 und 32 der Brenneröffnungsanordnung 3.
Diese Luft strömt durch die Rinnen 93, die Rückseite der Rippen 92, die in der Innenoberfläche der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgebildet sind, tritt in die Mischräume 39 ein und strömt dann in den Raum 47 zwischen dem Öffnungsreihenbereich 10 und der Oberseite 30 der Brenneröffnungsanordnung 3. Somit strömt die Luft in der beschriebenen Weise in die Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen.
Schließlich wird die Luft durch die Schlitze, also die Brenneröffnungen bzw. zentralen Öffnungen 33 ausgeleitet, und zwar in den ersten Verbrennungsbereich 46. Ein Teil der Luft, die in den Raum 47 gelangt ist, tritt in die Spalte 29 zwischen dem Haupt körper 25 und den Seitenwänden 31 und 32 ein, und zwar durch die Öffnungen 35, die in den Seitenwänden 31 und 32 des Hauptkörpers 25 ausgebildet sind, und wird dann in den ersten Verbrennungsbereich 46 durch die seitlichen Öffnungen 27 ausgeleitet.
Nachstehend wird die dritte Route für die Luft näher beschrieben. Die dritte Route ist eine Route für die Primärluft, welche mit dem Brenngas durch den Gaseinlaß 43 des Vormischers 2 eingeleitet wird. Die dritte Route ist die gleiche Route wie die der Brenngasströmung, die in der nachstehenden Beschreibung als die Brenngasströmung bezeichnet wird. Diese Brenngasströmung ist mit stärker gezeichneten Pfeilen angedeutet.
Das Brenngas wird in die dritte Route mit der Pimärluft durch den Gaseinlaß 43 des Vormischers 2 eingeleitet und mit der Luft in einem Bereich, wie z. B. dem Mischbereich 7 vermischt, und die resultierende Mischung strömt in den Öffnungsreihenbereich 10. Hier ist bei der vorliegenden Ausführungsform kein verengter Bereich zwischen dem Bereich mit gleichmäßigem Querschnitt 57 und dem Öffnungsreihenbereich 10 vorgesehen. Somit gelangt das Brenngas ohne Veränderung der Strömungsrate in den Öffnungsreihenbereich 10.
Das in den Öffnungsreihenbereich 10 eingeleitete Brenngas wird durch die jeweiligen Öffnungen 8 gleichmäßig ausgeleitet. Insbesondere ist der Öffnungsreihenbereich 10 im Inneren nicht zu klein, so daß in einem Bereich, wie beispielsweise einer indirekten Passage in dem Vormischer 2 erzeugte feine Wirbel dadurch beseitigt werden. Ferner ist, wie bereits erwähnt, kein verengter Bereich unmittelbar vor dem Öffnungsreihenbereich 10 vorgesehen, so daß das in den Öffnungsreihenbereich 10 eingeleitete Brenngas nur eine geringe Schwankung der Strömungsrate über den Querschnitt der Passage besitzt.
Damit liegt nur eine kleine Schwankung des Druckes im Inneren des Öffnungsreihenbereiches 10 vor, mit der Folge, daß das Brenngas gleichmäßig durch die jeweiligen Öffnungen 8 ausgeleitet wird. Die Öffnungsdurchmesser der Öffnungen 8 können verengt werden, um ein strahlförmiges Gasvolumen auszugleichen.
Das Brenngas, welches durch die Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 ausgeleitet worden ist, tritt in die Mischräume 39 ein, welche von dem mittleren vorstehenden Bereich 91 der Brenneröffnungsanordnung 3 gebildet sind, so daß es mit der Luft vermischt wird, die in der Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen einschließlich der Mischräume 39 strömt.
Die Luft, die in den Mischräumen 39 strömt, gelangt somit als Strömung von der Unterseite nach oben in der dargestellten Anordnung und wird dabei ausgerichtet.
Genauer gesagt, die in die Mischräume 39 strömende Luft, welche in diese durch die Öffnungen 28 zwischen dem Vormischer 2 und den Seitenwänden 31 und 32 der Brenneröffnungsanordnung 3 eingeleitet wird, strömt durch die Rinnen 93, also die Rückseiten der Rippen 92, die in der Innenoberfläche der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgebildet sind, so daß sich eine laminare Luftströmung ergibt.
Genauer gesagt, bei der vorliegenden Ausführungsform hat der größte Teil des proximalen verengten Bereiches 79 der Brenneröffnungsanordnung 3 Kontakt mit den Außenwänden des Vormischers 2, aber der proximale verengte Bereich 79 hat eine Anzahl von Rinnen 93, die in seiner Innenoberfläche ausgebildet sind, so daß Spalte an den Stellen der Rinnen 93 vorgesehen sind.
Jede Rinne 93 steht mit den Mischräumen 39 in Verbindung. Daher gelangt Luft, die durch die Öffnungen 28 zwischen dem Vormischer 2 und den Seitenwänden 31 und 32 eingeleitet worden ist, durch eine Anzahl von Rinnen 93 hindurch und erreicht die Mischräume 39. Die Rinnen 93 sind langgestreckte Passagen, die in regelmäßigen Abständen parallel zueinander angeordnet sind, so daß die eingeleitete Luft ausgerichtet und vergleichmäßigt wird, wenn sie durch die Vielzahl von Rinnen 93 strömt.
Die in der Passage 49 stromaufwärts von den Brenneröffnungen einschließlich der Mischräume 39 fließende Luft strömt in der Höhenrichtung der Brennervorrichtung 1, während das Brenngas, das durch die Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 austritt, in die Mischräume 39 in einer Richtung strömt, die senkrecht zu der Luftströmung verläuft. Das durch die Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 ausgetretene Brenngas prallt somit auch auf die Luft in den Mischräumen 39, so daß die Vermischung mit der Luft stark unterstützt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform befinden sich außerdem die Öffnungen 8 des Öffnungsreihenbereiches 10 in Verlängerungen der Rinnen 93, also den Rückseiten der Rippen 92, so daß die Luft, welche durch die Rinnen 93 hindurchgeströmt ist, auf das Brenngas prallt, welches durch die Öffnungen 8 ausgeleitet worden ist, und zwar in zuverlässiger Weise.
Ferner erstrecken sich die Mischräume 39 über die gesamte Breite des Öffnungsreihenbereiches 10, so daß der Druck dort vergleichmäßigt wird.
Das Brenngas, welches durch die Mischräume 39 hindurchgeht, strömt nach oben und strömt damit in einen Raum, welcher von dem distalen vorstehenden Bereich 90 gebildet wird; damit wird während dieses Strömungsvorganges die Durchmischung mit der Luft stark unterstützt. Dann wird der größte Teil des Brenngases in den ersten Verbrennungsbereich 46 abgeführt, und zwar durch die Schlitze, also die Brenneröffnungen 33.
Das Brenngas, das durch die Schlitze abgelassen worden ist, besitzt eine homogene und gleichmäßige Strömungsrate, wenn es durch die Schlitze ausgetreten ist, da das Brenngas mit der Luft innerhalb des Vormischers 2 und weiterhin innerhalb der Mischräume 39 vermischt wird.
Ein Teil der Luft, der in den Raum 47 gelangt ist, tritt in die Spalte 29 zwischen dem Hauptkörper 25 und den Seitenwänden 31 und 32 durch die Öffnungen 35 ein, welche in den Seitenwänden des Hauptkörpers 25 ausgebildet sind; dann wird diese durch die seitlichen Öffnungen 27 in den ersten Verbrennungsbereich 46 ausgeleitet.
Wenn die Zündung erfolgt ist, erzeugt das Brenngas die primäre Flamme in dem ersten Verbrennungsbereich 46, um die primäre Verbrennung durchzuführen. Unverbrannte, brennbare Komponente werden nach außen geleitet, und zwar durch die Öffnungen des ersten Verbrennungsbereiches 46, um eine sekundäre Verbrennung mit Luft durchzuführen, welche durch den distalen Endbereich des Luftpassagenelementes 5 zugeführt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird außerdem Luft in das proximale Ende der primären Flamme eingeleitet, um eine Hilfsflamme an dem proximalen Ende der primären Flamme zu erzeugen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird somit kurz zusammengefaßt ein Teil des Brenngases durch die seitlichen Öffnungen 27 in den ersten Verbrennungsbereich 46 ausgeleitet. Die Strömungsrate des Brenngases, welches durch die seitlichen Öffnun gen 27 ausgeleitet wird, ist jedoch geringer als die des Brenngases, welches durch die Schlitze ausgeleitet wird.
Insbesondere tritt das Brenngas in die Spalte 29 zwischen dem Hauptkörper 25 und den Seitenwänden 31 und 32 durch die Öffnungen 35 ein, welche in den Seitenwänden des Hauptkörpers 25 ausgebildet sind, und wird dann durch die seitlichen Öffnungen 27 in den ersten Verbrennungsbereich 46 ausgeleitet. Daher ist das in die Spalte 29 eintretende Brenngas in seinem Volumen beschränkt, so daß das durch die seitlichen Öffnungen 27 ausgelassene Gasvolumen klein ist. Die seitlichen Öffnungen 27 haben jeweils einen großen Öffnungsraum, so daß das Brenngas, welches durch die seitlichen Öffnungen 27 ausgeleitet wird, langsam strömt.
Ferner wird, wie bereits erwähnt, ein Teil der Luft, die durch das Luftpassagenelement 5 strömt, dem Brenngas zugeführt, welches durch die seitlichen Öffnungen 27 ausgeleitet wird; damit wird eine vollständige Verbrennung gewährleistet.
Insbesondere strömt die Luft, die durch die stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnungen 48 ausgeleitet worden ist, durch die Spalte, welche von den Seitenwänden des Luftpassagenelementes 5 gebildet sind, und den distalen verengten Bereich 78 der Brenneröffnungsanordnung 3 längs der Spalte, welche von den sich verjüngenden Wänden des Luftpassagenelementes 5 gebildet sind, so daß sie dann die Seiten der Brenneröffnungsanordnung 3 erreichen.
In der Nähe der seitlichen Öffnungen 27 wird eine stabile Hilfsflamme erzeugt, und zwar in der bereits erwähnten Weise in Verbindung mit der geringen Strömungsrate des Brenngases. Somit wird das proximale Ende der primären Flamme durch die kleinen Flammen gehalten, welche in der Nähe der seitlichen Öffnungen 27 erzeugt werden.
Auch bei der hier angegebenen Ausführungsform wird Luft diagonal zugeführt, und zwar durch die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegenden Luftaustrittsöffnungen 23, welche in den schrägen Oberflächen 22 gebildet sind. Dadurch wird die Verbrennung von einem Teil des unverbrannten Gases in dem ersten Verbrennungsbereich 46 gestartet und teilweise eine sekundäre Flamme erzeugt. Diese sekundäre Flamme geht über in die außen befindliche sekundäre Flamme.
Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wird Luft in den Raum zwischen den Brenneröffnungsgruppen 89 der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgeleitet, so daß die Luft in ausreichendem Maße der Umgebung der Brenneröffnungsgruppe 89 zugeführt wird, so daß die primäre Flamme in zuverlässiger Weise stabilisiert wird.
Die Luft, welche durch die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegenden Luftaustrittsöffnungen 23 zugeführt worden ist, beeinträchtigt nicht die primäre Flamme oder die Strömung von unverbranntem Gas bei der hier vorliegenden Ausführungsform, so daß die sekundäre Flamme an einer Stelle im Abstand von dem Luftpassagenelement 5 erzeugt wird, mit der Folge, daß das Luftpassagenelement 5 nicht übermäßig aufgeheizt wird.
Infolgedessen sind bei der Brennervorrichtung gemäß der hier beschriebenen Ausführungsform die primäre Flamme und die sekundäre Flamme gut stabilisiert, was eine praktische Ausführungsform gewährleistet.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Vormischer in der Weise vorgesehen, daß er Öffnungen zum Ablassen von Brenngas beispielsweise an seiner Seite besitzt. Diese Konfiguration sorgt dafür, daß Brenngas in einer Richtung senkrecht zu einer Luftströmung abgegeben wird, so daß ein intensives Zusammenprallen von Brenngas und Luft erfolgt, so daß folglich die Durchmischung derselben unterstützt wird.
Um einen ähnlichen Effekt zu erzielen, kann auch eine solche Konfiguration in Betracht gezogen werden, bei der Brenngas diagonal ausgeleitet wird. Wie beispielsweise in 22 dargestellt, sind schräge Oberflächen 66 und 67 einer dachförmigen Gestalt an der Oberseite eines Vormischers 2 vorgesehen und mit schlitzförmigen Öffnungen 68 ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Brenngas diagonal an der Vorderseite durch die schlitzförmigen Öffnungen 68 ausgeleitet. Infolgedessen prallt das Brenngas auf die Luft, so daß die Durchmischung mit der Luft unterstützt wird. Bei der beschriebenen Ausführungsform werden kaum Wirbel des Brenngases oder der Luft erzeugt, so daß die Brenngaskonzentration stabilisiert ist.
Eine Brennervorrichtung gemäß 23 besitzt schlitzförmige Öffnungen 69, die an der Oberseite eines Vormischers ausgebildet sind.
Es ist zu empfehlen, das Brenngas in einer Richtung quer zu einer Luftströmung austreten zu lassen, aber gemäß der Erfindung ist eine solche Konfiguration nicht ausgenommen, bei der Brenngas zusammen mit einer Luftströmung ausgeleitet wird, wie es die 23 zeigt.
Bei den Ausführungsformen, die in den Zeichnungen ab 2 dargestellt sind, hat jedes Element eine Anzahl von konkaven und konvexen Formgebungen an seiner Oberfläche. Die konkaven und konvexen Formgebungen haben nicht nur die Funktion, daß sie Passagen bilden, sondern zugleich auch die Funktion, die Stabilität und Festigkeit jeder Platte zu verbessern.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen bilden Spalten zwischen Metallplatten eine einheitliche Passage. Genauer gesagt, ein konkaver Bereich ist an einer oder beiden Platten vorgesehen, so daß ein Spalt zwischen der einen und der anderen Platte ausgebildet wird. Hierbei gibt es eine Designvariation, daß ein konkaver Bereich oder dergleichen an einer oder beiden Platten ausgebildet ist, um eine Passage zu bilden, und die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen umfaßt die zweite Route beispielsweise eine Passage, die zwischen der Innenoberfläche der Brenneröffnungsanordnung 3 und der äußeren Umfangsoberfläche des Vormischers 2 hindurchgeht, um die Passage in der Weise festzulegen, daß Rinnen 93 an der Innenoberfläche der Brenneröffnungsanordnung 3 ausgebildet sind. Andererseits kann eine Passage auch gebildet werden, in dem man einen ausgesparten oder konkaven Bereich im Vormischer 2 vorsieht.
Zusammenfassung
Die Zielsetzung der Erfindung besteht darin, eine Verbrennungsvorrichtung zu verbessern, die eine zweistufige Verbrennung durchführt, und eine derartige Brennervorrichtung anzugeben, die eine primäre Flamme und eine sekundäre Flamme in einer ausgeglichenen Weise erzeugt und die die Flammen gleichmäßig über die gesamte Fläche einer Brenneranordnung verteilt.
Die Brennervorrichtung (1) weist ein zwischengeordnetes Element (6), das von einem Vormischer (2) und einer Brenneröffnungsanordnung (3) gebildet ist, sowie ein Luftpassagenelement (5) auf, wobei das zwischengeordnete Element (6) zwischen zwei Luftpassagenelementen (5) angeordnet ist. Ein Brenngas strömt in einen Öffnungsreihenbereich (10). Der Öffnungsreihenbereich (10) hat eine Anzahl von linear angeordneten Öffnungen (8), so daß das in den Öffnungsreihenbereich (10) eingeleitete Brenngas gleichmäßig durch die jeweiligen Öffnungen (8) ausgeleitet wird. Das durch die Öffnungen (8) der Brenneröffnungsanordnungen (10) ausgetretene Brenngas prallt auf Luft in Mischräumen (39). Das durch Schlitze ausgetretene Brenngas ist homogen und hat eine gleichmäßige Strömungsrate. Das Brenngas erzeugt eine primäre Flamme in einem ersten Verbrennungsbereich (46), um eine primäre Verbrennung durchzuführen. Unverbrannte, brennbare Komponenten werden durch Öffnungen des ersten Verbrennungsbereiches (46) nach außen herausgeführt und erzeugen eine sekundäre Flamme mit Luft, welche durch den distalen Endbereich des Luftpassagenelementes (5) zugeführt wird.

1: Brennervorrichtung
2: Vormischer
3: Brenneröffnungsanordnung
5: Luftpassagenelement
6: Zwischengeordnetes Element
8: Öffnung
10: Öffnungsreihenbereich
13: Luftpassage
15: Lufteinlaß
20, 21: Distale Öffnungen
23: Luftaustrittsöffnung
25: Hauptkörper
26: Dekompressionswand
27: Seitliche Öffnung
29: Spalt
31, 32: Seitenwände
35: Öffnung
39: Mischraum
46: Erster Verbrennungsbereich
48: Luftaustrittsöffnung (stromaufwärtige Luftaustrittsöffnung)
49: Passage stromaufwärts von den Brenneröffnungen
66, 67: Schräge Oberflächen
68: Schlitzförmige Öffnung
69: Schlitzförmige Öffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 5-118516 A [0007]
- JP 6-126788 A [0007]
- JP 52-143524 A [0007]

Claims

Brennervorrichtung, die folgendes aufweist: – mindestens einen Vormischer (2), der dazu ausgelegt ist, Brenngas und Luft darin vorzumischen, und der einen Öffnungsreihenbereich (10) mit Öffnungen (8) aufweist, die in einer Reihe angeordnet sind; – mindestens ein Luftpassagenelement (5) mit einer wandförmigen Gestalt, das mindestens eine distale Luftaustrittsöffnung (20, 21) an seinem distalen Ende besitzt; und – mindestens eine Brenneröffnungsanordnung (3), die zwischen zwei der Luftpassagenelemente (5) oder zwischen dem Luftpassagenelement (5) und einer anderen Wand angeordnet ist; – wobei die Brennervorrichtung stromaufwärts von den Brenneröffnungen eine Passage (49), die zwischen dem Öffnungsreihenbereich (10) und der Brenneröffnungsanordnung (3) ausgebildet ist, sowie einen ersten Verbrennungsbereich (46) aufweist, der von einem Raum gebildet wird, der von der Brenneröffnungsanordnung (3) und dem Luftpassagenelement (5) umgeben ist; – wobei die Luft dem Luftpassagenelement (5), der Passage (49) stromaufwärts von den Brenneröffnungen, und dem Vormischer (2) zugeführt wird; und – wobei das Brenngas dem Vormischer (2) zugeführt wird, in welchem es mit der Luft innerhalb des Vormischers (2) vorgemischt wird, woraufhin das resultierende Brennstoff-Luft-Gemisch durch die Öffnungen (8) des Öffnungsreihenbereiches (10) der Passage (49) stromaufwärts von den Brenneröffnungen zugeführt wird, wobei es mit der Luft weiter vermischt und dann durch die Brenneröffnungsanordnung (3) in den ersten Verbrennungsbereich (46) in einem sauerstoffarmen Zustand eingeleitet wird, um es zu verbrennen und bei Luftzufuhr durch die distale Luftaustrittsöffnung (20, 21) des Luftpassagenelementes (5) weiter zu verbrennen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die einen Mischraum (39) in der Nähe des Öffnungsreihenbereiches (10) und innerhalb der Passage (49) stromaufwärts von den Brenneröffnungen aufweist, wobei die Öffnungen (8) des Öffnungsreihenbereiches (10) in Richtung des Mischraumes (39) geöffnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Mischraum (39) sich im wesentlichen über die volle Breite des Öffnungsreichenbereiches (10) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Luft in der Passage (49) stromaufwärts von den Brenneröffnungen in einer Strömungsrichtung strömt und die Öffnungen (8) des Öffnungsreihenbereiches (10) in einer Richtung quer zu der Strömungsrichtung geöffnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Brenneröffnungsanordnung (3) einen die Brenneröffnungen bildenden Bereich sowie zwei Seitenwände (31, 32) aufweist und eine Öffnung zwischen den beiden Seitenwänden (31, 32) und an der Stelle besitzt, die dem die Brenneröffnungen bildenden Bereich gegenüberliegt, wobei der Öffnungsreihenbereich (10) des Vormischers (10) von den Seitenwänden (31, 32) umgeben ist und wobei die Luft durch die Öffnung zwischen den Wänden (31, 32) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Luftpassagenelement (5) eine dem Verbrennungsbereich gegenüberliegende Luftaustrittsöffnung (23) besitzt, um Luft von dort zu dem ersten Verbrennungsbereich (46) austreten zu lassen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Luftpassagenelement (5) eine geneigte Oberfläche (22) aufweist, in der die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegende Luftaustrittsöffnung (23) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Brenneröffnungsbereich (3) eine Vielzahl von Brenneröffnungsgruppen (89) aufweist und wobei die dem Verbrennungsbereich gegenüberliegende Luftaustrittsöffnung (23) an einer Stelle angeordnet ist, die einem Ort zwischen den Brenneröffnungsgruppen (89) der Brenneröffnungsanordnung (3) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Luftpassagenelement (5) eine stromaufwärtige Luftaustrittsöffnung (48) für den Austritt von Luft aufweist, wobei die Luftaustrittsöffnung (48) stromaufwärts von einem Teil des Luftpassagenelementes (5) vorgesehen ist, wobei das Teil den ersten Verbrennungsbereich (46) bildet, wobei die aus der stromaufwärtigen Luftaustrittsöffnung (48) austretende Luft zu einer Seite der Brenneröffnungsanordnung (3) strömt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Brenneröffnungsanordnung (3) eine zentrale Öffnung (33) und eine seitliche Öffnung (27) aufweist, so daß die Strömungsrate des Brenngases, das durch die seitliche Öffnung (27) austritt, geringer ist als die des Brenngases, welches durch die zentrale Öffnung (33) austritt, wobei die Luft in der Nähe der seitlichen Öffnung (27) der Brenneröffnungsanordnung (3) strömt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Brenneröffnungsanordnung (3) von einem Hauptkörper (25) und einer Dekompressionswand (26) gebildet ist, die an einer Seite des Hauptkörpers (25) angeordnet ist, wobei der Hauptkörper (25) und die Dekompressionswand (26) dazwischen einen Spalt (29) bilden, der eine seitliche Öffnung besitzt, und wobei der Hauptkörper (25) eine Öffnung aufweist, durch welche ein Teil des Brenngases, das in dem Hauptkörper (25) strömt, in den Spalt strömt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Öffnungen (33) des Öffnungsreihenbereiches (10) jeweils eine schlitzförmige Gestalt besitzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Öffnungsreihenbereich (10) eine geneigte Oberfläche aufweist, in der die Öffnungen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Öffnungsreihenbereich (10) einen Innenwinkel von 180° oder weniger besitzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das distale Ende des Luftpassagenelementes (5) eine spitzwinklige gratförmige Gestalt besitzt.