DE1204352B

DE1204352B - Flashback-proof radiant gas burner

Info

Publication number: DE1204352B
Application number: DESCH20764A
Authority: DE
Inventors: Otto Heimerl; Konrad Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-09-11
Filing date: 1956-09-11
Publication date: 1965-11-04

Description

Rückschlagsicherer Gas-Strahlungsbrenner Die Erfindung bezieht sich auf einen rückschlagsicheren Gas-Strahlungsbrenner, bei dem die Verbrennung des mit Verbrennungsluft bzw. Sauerstoff gemischten Verbrennungsgases im wesentlichen in den Brennkanälen einer in einem Gehäuse gelagerten Brennerplatte erfolgt, die in ihrem hinteren Bereich eine als Mischkammer dienende Erweiterung haben, in die Brennstoff und Luft, getrennt voneinander, eingeführt werden.Flashback Proof Radiant Gas Burner The invention relates to to a flashback-proof gas radiant burner, in which the combustion of the Combustion gas mixed with combustion air or oxygen essentially takes place in the combustion channels of a burner plate mounted in a housing, which have an extension serving as a mixing chamber in their rear area into which Fuel and air are introduced separately from each other.

Bei diesen Brennem wird die getrennte Zuführung von Luft und Brennstoff gewählt, um Rückzündungen zu vermeiden, durch deren Auftreten der Brenner unbrauchbar würde. Andererseits ist die getrennte Zuführung von Brennstoff und Luft nachteilig, weil die vollständige Verbrennung, die Voraussetzung für eine intensive Wärmeausstrahlung ist, nur dann erfolgen kann, wenn eine gute Durchmischung von Brennstoff und Luft erzielt wird. Um Rückschläge zu vermeiden, soll, die Vermischung von Brennstoff und Luft erst innerhalb der in der Brennerplatte vorgesehenen Brennkanäle stattfinden.With these burners, air and fuel are fed separately chosen to avoid re-ignition, which makes the burner unusable would. On the other hand, the separate supply of fuel and air is disadvantageous, because complete combustion is the prerequisite for intense heat radiation can only take place if there is good mixing of fuel and air is achieved. In order to avoid setbacks, the mixing of fuel should be used and air only take place within the combustion channels provided in the burner plate.

Bei einem bekannten Brenner soll das Problem einer guten Durchinischung zwischen Brennstoff und Verbrennungsluft dadurch erreicht werden, daß hinter den Verbrennungskanälen eine kleine Erweiterung angeordnet ist, die als Mischkammer dient.In a known burner, the problem of good mixing is said to be the problem can be achieved between fuel and combustion air that behind the Combustion channels a small extension is arranged, which acts as a mixing chamber serves.

Hierbei handelt es sich aber nur um einen sehr kleinen Raum. Es steht der Verwirbelung von Brennstoff und Luft also nur ein außerordentlich kurzer Weg zur Verfügung. Andererseits kann eine beliebige Erweiterung des Mischraumes nicht durchgeführt werden, weil die Brennerabschlußplatte nur eine bestimmte Stärke haben soll, weil sonst ein Brennstoff unter niedrigem Druck, wie z. B. Stadtgas, nicht Verwendung finden kann.However, this is only a very small room. It stands the swirling of fuel and air is therefore only an extremely short path to disposal. On the other hand, any expansion of the mixing space cannot be carried out because the burner end plate only have a certain thickness should, because otherwise a fuel under low pressure, such as. B. town gas, not Can be used.

Um den Vorteil der getrennten Führung von Brennstoff und Luft zur Verineidung von Rückzündungen zu erhalten und trotzdem eine gute Vermischung und Verwirbelung des Brennstoffes mit der Luft zu erreichen, ohne wiederum die Brennerabschlußplatte unnötig zu verstärken, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, jede Mischkammer in der Brennerplatte mit vier kurzen, jeweils um 900 zueinander versetzten, tangential in die Mischkammer mündenden Schlitzen zu versehen, wobei zwei einander gegenüberliegende Schlitze jeder für sich mit je einer der zwischen den Mischkammern mündenden Durchtrittsbohrungen einer Verteilerplatte für Verbrennungsgas und die anderen einander gegenüberliegenden Schlitze jeder für sich mit je einem Verteilerkanal für Verbrennungsluft in Verbindung steht. Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Mischkammer werden Brennstoff und auch Verbrennungsluft tangential in die Mischkammer eingeführt. Sie erhalten dadurch eine gelenkte Strömung, die eine vollständige Vermischung von Brennstoff und Luft erzielen läßt.In order to have the advantage of the separate management of fuel and air to avoid backfiring and still achieve good mixing and swirling of the fuel with the air without again unnecessarily reinforcing the burner end plate, it is proposed according to the invention that each mixing chamber in the burner plate be provided with four short, each offset by 900 to each other, opening tangentially into the mixing chamber slots, wherein two mutually opposed slots each for itself, each one of which opens between the mixing chambers through-holes of a distributor plate for the combustion gas and the other opposite slots each for itself with each is connected to a distribution channel for combustion air. In the design of the mixing chamber according to the invention, fuel and also combustion air are introduced tangentially into the mixing chamber. This gives you a directed flow that allows the fuel and air to be completely mixed.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung stehen-die Durchtrittsbohrungen in der Verteilerplatte in bezug auf die Mischkammem in der Brennerplatte auf Lücke. Diese Anordnung trägt ebenfalls zur richtigen Verteilung von Brennstoff und Luft und einer guten Vermischung bei.According to a particular embodiment of the invention, the through-bores stand in the distributor plate with respect to the mixing chambers in the burner plate on gap. This arrangement also contributes to the correct distribution of fuel and air and a good mix.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.

F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gas-Strahlungsbrenner in perspektivischer, teilweise aufgeschnittener Darstellung; F i g. 2 zeigt einen Teil der Brennerplatte in perspektivischer Darstellung; F i g. 3 zeigt einen Teil der Verteilerplatte in perspektivischer Darstellung; F i g. 4 zeigt einen Ausschnitt der Brennerplatte gemäß F i g. 2, jedoch in vergrößerter Darstellung, wobei die aufgelegte Verteilerplatte gemäß F i g. 3 gestrichelt angedeutet ist; F i g. 5 zeigt einen Ausschnitt einer Brennerplatte mit aufgelegter Verteilerplatte gemäß F i g. 4 in perspektivischer Darstellung, wobei die Verteilerplatte längs der Linie A-B in F i g. 4 geschnitten ist.F i g. 1 shows a radiant gas burner according to the invention in a perspective, partially cut-away illustration; F i g. Figure 2 shows part of the burner plate in perspective; F i g. Figure 3 shows part of the distributor plate in perspective; F i g. 4 shows a section of the burner plate according to FIG. 2, but in an enlarged view, the applied distributor plate according to FIG. 3 is indicated by dashed lines; F i g. 5 shows a section of a burner plate with a distributor plate in accordance with FIG. 4 in a perspective view, the distributor plate along the line AB in FIG. 4 is cut.

In F i g. 1 ist mit 1 die Brennerplatte bezeichnet, in der die Brennerkanäle 2 vorgesehen sind. Gemäß der Erfmdung wird das Verbrennungsgas getrennt von der Verbrennungsluft bis in die Brennerkanäle 2 geführt. Das Verbrennungsgas und die Verbrennungsluft werden erst innerhalb der Brennerkanäle 2 gemischt und dann verbrannt. Aus diesem Grunde sind die Brennerkanäle 2 an der Rückseite der Brennerplatte 1 erweitert ausgebildet und bilden die Mischkammern 3. Auf diese Weise ist für jeden einzelnen Brennerkanal 2 eine eigene Mischkammer 3 vorgesehen. Das in den Brennerkanälen 2 verbrennende Gas-Luft-Gemisch erhitzt die Brennerplatte 1 so weit, daß die Brennerplatte 1 Wärme nach vom (in F i g. 1 nach unten) abstrahlt. Vor der Brennerplatte 1 ist eine poröse Strahlplatte 4 vorgesehen. In den Poren der porösen Strahlplatte 4 verbrennen auch die Reste des Gas-Luft-Gemisches, die innerhalb dei Brennerkanäle 2 noch nicht verbrannt sind, vollständig. Auch die poröse Strahlplatte 4 wird durch die in ihr selbst und in den Brennerkanälen 2 stattfindende Verbrennung bis zur Glut erhitzt, so daß Wärme nach vom abgestrahlt wird. Durch die Anordnung der porösen Strahlplatte 4 vor der Brennerplatte wird eine homogene Temperaturverteilung in der abstrahlenden Fläche erzielt. Einer weiteren Verbesserung der Homogenität in der Temperaturverteilung ist es dienlich, wenn die Brennerkanäle 2 derart konisch ausgebildet sind, daß sie sich nach vom hin erweitern. Auf diese Weise können die zwischen den Brennerkanälen 2 in der Brennerplatte 1 verbleibenden Stege 5 klein gehalten werden.In Fig. 1 , 1 denotes the burner plate in which the burner channels 2 are provided. According to the invention, the combustion gas is fed into the burner ducts 2 separately from the combustion air. The combustion gas and the combustion air are first mixed within the burner ducts 2 and then burned. For this reason, the burner channels 2 on the rear side of the burner plate 1 are designed to be widened and form the mixing chambers 3. In this way, a separate mixing chamber 3 is provided for each individual burner channel 2. The gas-air mixture burning in the burner channels 2 heats the burner plate 1 to such an extent that the burner plate 1 radiates heat forward (in FIG. 1 downward). A porous radiant panel 4 is provided in front of the burner plate 1. In the pores of the porous radiant panel 4, the residues of the gas-air mixture that have not yet burned within the burner ducts 2 also burn completely. The porous radiant panel 4 is also heated to embers by the combustion taking place in itself and in the burner ducts 2, so that heat is radiated from the front. By arranging the porous radiant panel 4 in front of the burner plate, a homogeneous temperature distribution is achieved in the radiating surface. A further improvement in the homogeneity in the temperature distribution is useful if the burner ducts 2 are designed conically in such a way that they widen towards the front. In this way, the webs 5 remaining between the burner channels 2 in the burner plate 1 can be kept small.

Die Brennerplatte 1 ist in ein Gehäuse 6 eingesetzt. Auf der Rückseite der Brennerplatte 1 liegt gemäß der Erfindung die Verteilerplatte 7 auf, die mit Durchtrittsbohrungen 8 für die Zufuhr von Verbrennungsgas und mit Verteilerkanälen 9 für die Zufuhr von Verbrennungsluft versehen ist. Die Durchtrittsbohrungen 8 sind als Bohrungen in der Verteilerplatte 7 ausgeführt, wobei die Bohrungen reihenweise nebeneinander liegend angeordnet sind. Zwischen den reihenweise nebeneinander liegenden Durchtrittsbohrungen 8 verlaufen die Verteilerkanäle 9, die als U-förrnige Schlitze auf der Vorderseite der Verteilerplatte 7 vorgesehen sind. Die Größe und Anordnung der Mischkammem 3 in der Brennerplatte 1 sowie der Durchtrittsbohrungen 8 für Verbrennungsgas und der Verteilerkanäle 9 für Verbrennungsluft sind in konstruktiver Anpassung aneinander so gewählt, daß jeder Brennerkanal 2 über seine Mischkammer 3 mit wenigstens einer Durchtrittsbohrung 8 für Verbrennungsgas und wenigstens einem Kanal für Verbrennungsluft in Verbindung steht, so daß eine Mischung von Verbrennungsgas und Verbrennungsluft erst innerhalb der in der Brennerplatte 1 vorgesehenen Mischkammern 3 der Brennerkanäle 2 stattfindet. Die auf der Rückseite der Verteilerplatte 7 ausmündenden Durchtrittsbohrungen für die Zuführung von Verbrennungsgas münden also alle in eine Gaskammer 10, an die die Zuführungsleitung 11 für Verbrennungsgas angeschlossen ist. Die in der Verteilerplatte 7 vorgesehenen Schlitze 9 für die Zuführung von Verbrennungsluft münden seitlich an der Verteilerplatte 7 aus in eine Luftkammer 12 bzw. 15 ein, an die eine Sammelleitung 14 bzw. 15 für die Zufuhr von Verbrennungsluft angeschlossen ist. In dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die dichte Abtrennung der Gaskammer 10 von der Luftkammer 12 durch eine Dichtung 16 aus Schamotte od. dgl., die zwischen der oberen Kante der Verteilerplatte 7 und dem Blechteil 17 des Gehäuses vorgesehen ist. Die Dichtung zwischen der Gaskammer 10 und der Luftkammer 13 erfolgt auf entsprechende Weise.The burner plate 1 is inserted into a housing 6. According to the invention, the distributor plate 7 rests on the back of the burner plate 1 and is provided with through-holes 8 for the supply of combustion gas and with distribution channels 9 for the supply of combustion air. The through bores 8 are designed as bores in the distributor plate 7 , the bores being arranged in rows next to one another. The distributor channels 9, which are provided as U-shaped slots on the front side of the distributor plate 7 , run between the through bores 8 lying next to one another in rows. The size and arrangement of the mixing chambers 3 in the burner plate 1 as well as the through bores 8 for combustion gas and the distribution channels 9 for combustion air are designed to match each other so that each burner channel 2 has at least one through hole 8 for combustion gas and at least one channel via its mixing chamber 3 for combustion air is in connection, so that a mixture of combustion gas and combustion air only takes place within the mixing chambers 3 of the burner ducts 2 provided in the burner plate 1. The through-bores for the supply of combustion gas opening out on the rear side of the distributor plate 7 therefore all open into a gas chamber 10 to which the supply line 11 for combustion gas is connected. The slots 9 provided in the distributor plate 7 for the supply of combustion air open laterally on the distributor plate 7 into an air chamber 12 or 15 , to which a collecting line 14 or 15 for the supply of combustion air is connected. In the one shown in FIG. 1 , the gas chamber 10 is sealed off from the air chamber 12 by a seal 16 made of fireclay or the like, which is provided between the upper edge of the distributor plate 7 and the sheet metal part 17 of the housing. The seal between the gas chamber 10 and the air chamber 13 takes place in a corresponding manner.

Die Verteilerplatte 7 ist in F i g. 2 von der Unterseite her gesehen dargestellt. Die Durchtrittsbohrungen 8 für die Zuführung von Verbrennungsgas gehen von der Rückseite der Verteilerplatte 7 quer durch diese hindurch bis auf die Vorderseite. Die Verteilerkanäle 9 zur Zufuhr von Verbrennungsluft sind als etwa U-förmige, zueinander parallele Schlitze vorgesehen, die an beiden Seiten der Verteilerplatte 7 ausmünden. Daher muß die Einführung von Verbrennungsgas in die Verteilerplatte 7 von der Rückseite her erfolgen und die Einführung der Verbrennungsluft von den Seiten her. Entsprechend sind (vgl. F i g. 1) die Gaskammem 10 und die Luftkammern 12 bzw. 13 angeordnet.The distribution plate 7 is shown in FIG. 2 seen from the bottom. The through-holes 8 for the supply of combustion gas go from the rear of the distributor plate 7 transversely through it to the front. The distribution channels 9 for the supply of combustion air are provided as approximately U-shaped, mutually parallel slots which open out on both sides of the distribution plate 7. Therefore, the introduction of combustion gas into the distributor plate 7 must be done from the rear and the introduction of the combustion air from the sides. The gas chambers 10 and the air chambers 12 and 13 are arranged accordingly (cf. FIG. 1).

In F i g. 3 ist die Brennerplatte 1 von oben her gesehen in Ansicht dargestellt. In der Brennerplatte 1 sind die Brennerkanäle als quer durch die Brennerplatte 1 hindurchgehende Bohrungen 2 ausgebildet. Der rückwärtige Teil der Brennerkanäle 2 (in F i g. 3 der nach vom weisende Teil) dient als Mischkammer 3. Die Mischkammern 3 in der Brennerplatte 1 sind jeweils mit vier kurzen, jeweils um 90' zueinander versetzten, tangential in die Mischkammem 3 mündenden Schlitzen 18, 19, 20, 21 versehen, wobei jeder Schlitz des einen einander gegenüberliegenden Schlitzpaares 20, 21 einer Mischkammer 3 mit je einer zwischen den Brennerkanälen 2 mündenden Durchtrittsbohrung 8 für Verbrennungsgas in Verbindung steht, wenn die Verteilerplatte 7 auf die Brennerplatte 1 aufgelegt ist. Jeder Schlitz des anderen einander gegenüberliegenden Schlitzpaares 18, 19 einer Mischkammer 3 steht mit je einem Verteilerkanal 9 für Verbrennungsluft in Verbindung, wenn die Verteilerplatte 7 auf die Brennerplatte 1 aufgelegt ist. Auf diese Weise strömt durch die Schlitze 20, 21 Verbrennungsgas und durch die Schlitze 18, 19 Verbrennungsluft in die Mischkammem 3 ein.In Fig. 3 shows the burner plate 1 seen from above in a view. In the burner plate 1, the burner ducts are constructed as transversely passing through the burner plate bores 1. 2 The rear part of the burner ducts (g in F i. 3, the forwardly facing portion) 2 is 3. as a mixing chamber, the mixing chambers 3 are in the burner plate 1 each short with four respectively offset by 90 'to each other, opening tangentially into the mixing chambers 3 Slits 18, 19, 20, 21 are provided, each slot of the opposing pair of slits 20, 21 of a mixing chamber 3 communicating with a through hole 8 for combustion gas opening between the burner channels 2 when the distributor plate 7 is placed on the burner plate 1 . Each slot of the other pair of slots 18 opposing, 19 a mixing chamber 3 communicating with a respective manifold duct 9 for combustion air in connection when the distributor plate is placed on the burner plate 1. 7 In this way, combustion gas flows through the slots 20, 21 and combustion air flows through the slots 18, 19 into the mixing chambers 3 .

In F i g. 4 ist ein Ausschnitt aus der Brennerplatte 1 dargestellt, wobei die daraufgelegte Verteilerplatte 7 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Durchtrittsbohrungen 8 für Verbrennungsgas liegen jeweils »auf Lücke« zwischen den Mischkammem 3 bzw. den Brennerkanälen 2.In Fig. 4 shows a section from the burner plate 1 , the distributor plate 7 placed thereon being indicated by dashed lines. The through-bores 8 for combustion gas are each “in a gap” between the mixing chambers 3 and the burner ducts 2.

In F i g. 5 ist die Anordnung von Brennerplatte 1 und Verteilerplatte 7 gemäß F i g. 4 perspektivisch dargestellt, wobei die Verteilerplatte 7 längs der Linie A-B in F i g. 4 geschnitten ist.In Fig. 5 is the arrangement of burner plate 1 and distributor plate 7 according to FIG. 4 shown in perspective, the distributor plate 7 along the line AB in FIG. 4 is cut.

Das Verbrennungsgas strömt aus der oberhalb der Verteilerplatte 7 befindlichen Gaskammer 10 (in F i g. 5 nicht gezeichnet) durch die Durchtrittsbohrungen 8 in die Schlitze 20, 21 der Brennerplatte 1 ein. Die Verbrennungsluft strömt aus der (in F i g. 5 nicht gezeichneten) Luftkammer 12 bzw. 13 durch die Verteilerkanäle 9 in die Schlitze 18, 19 in die Mischkammer 3 der Brennerplatte ein. Infolge der tangentialen Anordnung der Schlitze 18, 19, 20, 21 strömt sowohl das Verbrennungsgas als auch die Verbrennungsluft tangential in die Mischkammer 3 ein, so daß sich ein Wirbel von einströmenden Gasen ergibt, die sich durch die Wirbelung innerhalb der Mischkammer 3 gleichmäßig vermischen und aus der Mischkammer 3 nach unten in den Brennerkanal 2 abströmen, wo sie dann verbrennen.The combustion gas flows from the gas chamber 10 located above the distributor plate 7 (not shown in FIG. 5 ) through the through-holes 8 into the slots 20, 21 of the burner plate 1 . The combustion air flows from the air chamber 12 or 13 (not shown in FIG. 5 ) through the distribution channels 9 into the slots 18, 19 into the mixing chamber 3 of the burner plate. As a result of the tangential arrangement of the slots 18, 19, 20, 21, both the combustion gas and the combustion air flow tangentially into the mixing chamber 3 , so that a vortex of inflowing gases results, which mix evenly through the vortex within the mixing chamber 3 and from the mixing chamber 3 flow down into the burner duct 2, where they then burn.

Ein Rückzünden ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gas-Strahlungsbrenners nicht mehr möglich, weil nur innerhalb der Brennerplatte 1 ein brennbares Gasgemisch vorhanden ist.With the design of the radiant gas burner according to the invention, reignition is no longer possible because a combustible gas mixture is only present within the burner plate 1.

Die Gase, die in der hinter der Brennerplatte 1 liegenden Verteilerplatte 7 strömen, sind nicht brennbar, denn das reine Verbrennungsgas in den Durchtrittsbohrungen 8 kann nicht ohne Luft, und die reine Luft in den Verteilerkanälen 9 kann nicht ohne Verbrennungsgas brennen.The gases that flow in the distributor plate 7 located behind the burner plate 1 are not flammable, because the pure combustion gas in the through-holes 8 cannot burn without air, and the pure air in the distribution channels 9 cannot burn without combustion gas.

Da sich an der Rückseite der Brennerplatte auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Zuführungskanäle kein brennbares Gemisch befindet, können Rückzündungen auf keinen Fall eintreten. Es ist also durch die Erfindung ein völlig betriebssicherer Brenner geschaffen und außerdem die Mög- lichkeit gegeben, Temperaturen von über 1200' C zu erreichen.Since there is no combustible mixture on the back of the burner plate due to the inventive design of the supply channels, backfiring cannot occur under any circumstances. There is thus provided by the invention a completely operationally reliable burner, and also given the possibility to reach temperatures of over 1200 'C.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es, daß sowohl die Verbrennungsluft bzw. der Sauerstoff als auch das Gas vorgewärmt werden können, wodurch eine vollständigere Verbrennung und dadurch ein besserer Wirkungsgrad erzielt wird. Bei den bekannten Brennem ist eine derartige Vorwärmung nicht möglich, da im Gegenteil wegen der Rückzündungsgefahr, die die Betriebssicherheit gefährdet, eine Kühlung durchgeführt werden muß.A particular advantage of the invention is that both the combustion air or the oxygen and the gas can be preheated, creating a more complete Combustion and thereby a better efficiency is achieved. With the known Such preheating is not possible for burners, because on the contrary, due to the risk of re-ignition, which endangers operational safety, cooling must be carried out.

Claims

Claims: 1. Non-return gas radiant burner, in which the combustion of the combustion gas mixed with combustion air or oxygen takes place essentially in the combustion channels of a burner plate mounted in a housing, which in its rear area has an extension serving as a mixing chamber into which fuel and Air are introduced separately from one another, characterized in that each mixing chamber (3) in the burner plate (1) is provided with four short slots (18, 19, 20, 21) which are offset from one another by 901 and which open tangentially into them, whereby two opposed slots (20,21) separately with each one of which opens between the Mischkammein (3) through bores (8) of a distributor plate (7) for combustion gas and the other opposite slots (18, 19) separately with each a distribution channel (9) for combustion air is in communication.

2. Flashback-proof burner according to claim 1, characterized in that the through-bores (8) in the distributor plate (7) are in gap with respect to the mixing chambers (3) in the burner plate (1). 3. Non-return burner according to claims 1 and 2, characterized in that the distribution channels (9) are provided in the distribution plate (7) and are arranged as mutually parallel slots on that side of the distribution plate (7) which is opposite the burner plate. 4. Non-return burner according to claims 1 to 3, characterized eichnet that in the distributor plate (7) in each case rows of adjacent through-holes (8) for combustion gas are arranged alternately with distribution channels (9) for combustion air. Considered publications: German Patent Nos. 606 517, 335 316, 479 086, 490 916, 498 295; Swiss patent specification No. 157 175.