DE1501987C3 - Gasbrenner für einen direkt beheizten Lufterhitzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner für einen direkt beheizten Lufterhitzer mit einem Brennraum, der sich in Richtung des zu erhitzenden Luftstromes keilförmig erweitert, quer zum Luftstrom länglich ausgebildet ist, gegenüber seinem offenen Ende von einem mit in Reihe angeordneten Gasaustrittsöffnungen versehenen, inneren Wandabschnitt verschlossen ist, welcher Teil einer rohrartigen Gaszuführung ist, und sich an den inneren Wandabschnitt anschließende längsseitige Begrenzungswände aufweist, in welchen Luftdurchtrittsöffnungen in zu den Gasaustrittsöffnungen parallelen Reihen vorgesehen sind.

Ein Gasbrenner dieses bekannten Aufbaues (US-PS 51464) entnimmt die dem Brennraum durch die Luftdurclitrittsöffnungen zugeführte Luft direkt der Strömung des zu erwärmenden Luftstromes des Lufterhitzers. Die Luft tritt also durch die öffnungen infolge des Staudruckes der von hinten gegen die Begrenzungswände anströmenden Luft. Wieviel Luft und mit welchem Druck diese Luft durch die einzelnen Öffnungen in den Brennraum tritt, hängt von den strömungsmechanischen Verhältnissen an der Außenseite der Begrenzungswände ab. Diese Verhältnisse sind jedoch äußerst kompliziert und nicht vorausberechenbar. Sie sind an jeder öffnung anders und können sich zudem noch ständig ändern. Es wird zwar versucht, die sich ständig ändernden Strömungsverhältnisse an der Außenseite der Begrenzungswände dadurch zu vereinheitlichen, daß am stromab gelegenen Ende einer jeden Luftdurchtrittsöffnung in die Strömung ragende Ablenklaschen vorgesehen sind, reproduzierbare Strömungs- und Druckverhältnisse für jede einzelne Luftdurchtrittsöffnung lassen sich jedoch dadurch nicht erzielen, da diese Laschen die lokale Strömung so beeinträchtigen, daß die Art der Strömung nicht mehr definierbar ist. Ein weiterer Nachteil des bekannten Gasbrenners besteht darin, daß ein sich an einer keilförmigen Spitze teilender Luftstrom bei symmetrischer Aufteilung äußerst instabil ist, wenn der Keil im Verhältnis zum gesamten Stromdurchmesser groß ist. Geringe Strömungsstörungen können bei einer solchen Anordnung dazu führen, daß der Luftstrom in seiner Gesamtheit nur noch an einer Seite des Brenners vorbeiströmt, während die andere Seite nahezu drucklos bleibt. Dadurch bleibt ein Teil des von dem Gasbrenner abströmenden Gases unverbrannt. Durch die unsymmetrische Flamme können Teile des Brenners zerstört werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, bei dem Gasbrenner der eingangs beschriebenen Art hinter den Begrenzungswänden einen stabilen Druck aufzubauen, der eine gleichmäßige Druckverteilung an allen Luftdurchtrittsöffnungen zum Brennraum ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei dem Gasbrenner der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die längsseitigen Begrenzungswände des Brennraumes Wandungen zweier Luftkammern sind, die mit einem gemeinsamen Luftzufuhrraum in Verbindung stehen, in welchem die Luft auf einem geringen, das Ausströmen aus den Luftdurchtrittsöffnungen gewährleistenden Überdruck gehalten ist.

Dieser Gasbrenner hat den Vorteil, daß die Versorgung des Brennraumes mit Luft von Strömungsverhältnissen, wie sie sich durch das direkte Anströmen der zu beheizenden Luft an der Rückseite der Begrenzungswände ergeben, unabhängig ist. Durch die von dem zu erhitzenden Luftstrom unabhängige Verbrennungsluftzufuhr kann der Brenner auch zur Erhitzung eines sehr langsam fließenden Luftstromes oder sogar eines ruhenden Luftvolumens benutzt werden, das keinen Sauerstoff aufzuweisen braucht.

Bei einer Ausgestaltung des Gasbrenners können die längsseitigen Begrenzungswände des Brennraumes abgebogene Längsränder aufweisen, in denen Luftdurchtrittsöffnungen vorgesehen sind. Dadurch wird

u. a. gewährleistet, daß der aus dem Brennraum austretende heiße Verbrennungsgasstrom von einem parallelen Luftstrom eingeschlossen ist, der für eine umgehende Sauerstoffzufuhr für eine gegebenenfalls noch nicht abgeschlossene Verbrennung sorgt und verhindert, daß die heißen Verbrennungsgase mit den Längsrändern in Kontakt kommen.

Der innere Wandabschnitt des Brennraumes weist zweckmäßigerweise beiderseits der Gasaustrittsöffnungen die Luftkammern mit dem Brennraum verbindende Luftdurchtrittsöffnungen auf. Durch die Verwendung der Luftkammern, denen die Luft unter einem geringen Überdruck zugeführt wird, ist es möglich, die Luft auch solchen öffnungen zuzuführen, die wegen der notwen-

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digen Breite der Gaszuführung von einem ankommet den Luftstrom direkt überhaupt nicht erreicht werden könnten. Ein weiterer Vorteil dieser Lufzuführung dicht neben den Gasaustrittsöffnungen besteht darin, daß die Flamme auch bei sehr niedriger Brennhöhe erhalten werden kann, da für eine ausreichende Sauerstoffzufuhr gesorgt ist.

Wenn der Luftzufuhrraum mit den zwei Luftkammern über eine perforierte Luftverteilungsplatte verbunden ist, ist dafür gesorgt, daß die Verteilung der Luft ίο und somit die Strömungs- und Druckverhältnisse an jeder einzelnen Luftdurchtrittsöffnung weiter verbessert sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Gasbrenners besteht darin, daß in den Luftzufuhrraum eine Luftleitung führt, die mit der die Gaszuführung speisenden Gasleitung über eine Nebenleitung mit einem Regelventil verbunden ist. Durch dieses Regelventil wird die Nebenleitung automatisch verschlossen, wenn die Gaszufuhr einen bestimmten Mengenstrom übersteigt. Bei geringer Brennerleistung übersteigt der Druck in der Luftleitung den Gasdruck in der Gasleitung. Das Regelventil läßt dann eine geringe Luftmenge aus der Luftleitung in die Gasleitung strömen, so daß aus den Gasaustrittsöffnungen ein Gas-Luft-Gemisch austritt, das eine Einstellung des Brenners auf eine sehr kleine Flamme ermöglicht, ohne daß ein Verlöschen der Flamme zu befürchten ist. Wenn die Flamme durch Erhöhung der Gaszufuhr größer wird, schließt das Regelventil.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch die Anordnung eines Gasbrenners in einem im Schnitt gezeigten Strömungskanal eines Lufterhitzers,

Fig.2 ist ein Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Gasbrenners,

F i g. 3 zeigt den Brenner von F i g. 2 in einer Draufsicht,

F i g. 4 ist eine Ansicht längs der Linie 4-4 von F i g. 3,

F i g. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Gasbrenners,

F i g. 6 zeigt eine Abschlußplatte des Gaskanals,

F i g. 7 zeigt eine Abschlußplatte des Gaskanals mit dem Anschluß für die Gasleitung, F i g. 8 ist ein Schnitt längs der Linie 8-8 von F i g. 5,

Fig.9 zeigt perspektivisch einen kreuzförmigen Brennereinsatz,

Fig. 10 zeigt perspektivisch einen sich in einer Richtung erstreckenden Brennereinsatz,

F i g. 11 zeigt im Querschnitt eine dritte Ausführungsform eines Gasbrenners,

Fig. 12 ist ein Schnitt längs der Linie 12-12 von Fig. 11.

Der in den Fig. 1 bis 4, 6, 7 und 10 gezeigte Gasbrenner 22 ist in dem Strömungskanal 21 eines Lufterhitzers angeordnet, in welchem durch ein nicht gezeigtes Gebläse zugeführte Luft strömt. Der Gasbrenner 22 ist aus mehreren, sich in nur einer Richtung erstreckenden Einheiten 30 zusammengesetzt. Jede dieser Einheiten 30 hat einen Brennereinsatz 24, wie er in F i g. 10 gezeigt ist. Die einzelnen Brennereinsätze 24 stoßen mit ihren Stirnflanschen 32 aneinander und sind durch Schrauben, die durch Bohrungen 33 in den Stirnflanschen 32 durchgeführt sind, verbunden. Der von den Einheiten 30 gebildete Brenner 22 ist in dem Strömungskanal 21 so angeordnet, daß er sich quer dazu erstreckt und die Verbrennungsgase in Richtung des Luftstromes im Kanal 21 abgibt. Die im folgenden zur Lagefestlegung verwendeten Bezeichnungen »hinten« bzw. »vorn« beziehen sich auf die Anström- bzw. Abströmseite des Luftstromes im Kanal 21.

Jeder Gaszuführungsbrennereinsatz 24 hat eine hintere Wand 34 und eine vordere Wand 38, die durch Seitenwänden 36 miteinander verbunden sind und einen im wesentlichen rechteckigen Kanal 44 begrenzen, der sich quer zum Luftkanal 21 erstreckt. Auf der Vorderseite des Brennereinsatzes 24 ist ein Ansatz 40 aufgesetzt, der einen vom Kanal 44 ausgehenden Hohlraum 45 hat. Der Ansatz 40 hat eine vordere Abschlußwand 42 mit in einer Reihe angeordneten Gasaustrittsöffnungen 46, die auf der einen Seite über den Hohlraum 45 mit dem Kanal 44 und auf der anderen Seite mit dem Brennraum 48 in Verbindung stehen. Auf dem Ansatz 40 sind die abgebogenen Längsränder 52 von zwei gegenüberliegenden Begrenzungswänden 50 des Brennraumes 48 durch Schrauben 54 befestigt. Jede Begrenzungswand 50 ist nach vorn und außen in einem Winkel von etwa 30° geneigt, so daß der Brennraum 48 sich nach vorn, ausgehend von seinem inneren Wandabschnitt, der von der Abschlußwand 42 und den inneren Längsrändern 52 gebildet wird, erweitert. Die äußeren Längsränder 56 der Begrenzungswände 50 sind abgebogen und mit ihren Flanschen 58 an Seitenwänden 60 des Gasbrenners festgeschraubt. Diese Seitenwände 60 haben ihrerseits Stirnflansche 62 mit entsprechenden Bohrungen, die eine Verbindung der Einheiten 30 durch Schrauben 76 ermöglichen.

An jeder Begrenzungswand 50 mit ihren sich senkrecht zu den Seitenwänden 60 erstreckenden Längsrändern 52 und 56 ist eine Luftkammer 26 ausgebildet. Die beiden symmetrisch zum Brennereinsatz 24 vorgesehenen Luftkammern 26 sind mit einem Luftzufuhrraum 28 verbunden, der hinter dem Brennereinsatz 24 angeordnet ist und Seitenwände 70 hat, die hinten von einer Platte 80 abgeschlossen und vorn über Flansche 72 mit Flanschen 74 der Seitenwände 60 durch Schrauben 76 verbunden sind.

Die seitlichen Begrenzungswände 50 des Brennraumes 48 sind mit Luftdurchtrittsöffnungen 64 versehen, welche in Reihen angeordnet sind, die in zur Längserstreckung der Brennereinsätze 24 parallelen Ebenen liegen. Der äußere Längsrand 56 einer jeden Begrenzungswand 50 hat Luftdurchtrittsöffnungen 66, während am inneren Randabschnitt des Brennraumes 48 Luftdurchtrittsöffnungen 67 zu beiden Seiten der Gasaustrittsöffnungen 46 in den inneren Längsrändern 52 vorgesehen sind.

Die Luftkammern 26 sind an den Stirnseiten der miteinander verbundenen Brennereinheiten 30 durch Abdeckplatten 68 verschlossen. Die Brennereinsätze 24 sind an den Stirnseiten des aus den Einheiten 30 zusammengesetzten Gasbrenners durch Platten 82 bzw. 88 verschlossen, die durch durch Bohrungen 84 hindurchgehende Schrauben 86 befestigt sind. Die Platte 88 hat eine Öffnung 90 für den Anschluß eines Gewindeabschnittes 92 einer Gasleitung 94, in der ein Ventil 96 für die Durchsatzregelung angeordnet ist. Für den Anschluß auf der Hinterseite des Brennereinsatzes 24 ist eine Öffnung 97 vorgesehen, die von einem Stopfen 98 verschlossen sein kann (F i g. 4).

Die Verbrennungsluft wird dem Luftzufuhrraum 28 von einem außerhalb des Kanals 21 liegenden Gebläse 101 über eine Drossel 103, eine Luftleitung 100 und eine Öffnung 102 in der Platte 80 des Luftzufuhrraumes 28 zugeführt. Die zugeführte Luft strömt von dem

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Luftzufuhrraum 28 über die Luftkammern 26 durch die Luftdurchtrittsöffnungen 64 und 67 in den Brennraum 48, dem das Gas über die Gasleitung 94, den Kanal 44 und die in einer Reihe liegenden Gasaustrittsöffnungen 46 zugeführt wird. Zwischen der Luftleitung 100 und der Gasleitung 94 ist eine Nebenleitung 104 angeordnet, die ein Regelventil 106 aufweist. Die Feder des Regelventils 106 ist so eingestellt, daß die Nebenleitung 104 geschlossen ist, wenn ein bestimmter Gasmengenstrom erreicht ist. Wird dieser Gasmenenstrom unterschritten, so übersteigt der Druck in der Luftleitung 100 den Druck in der Gasleitung 94, so daß das Regelventil 106 etwas öffnet, so daß dem Gasstrom Luft beigemischt wird, wodurch das Verlöschen einer klein brennenden Gasflamme verhindert wird. Die Aufrechterhaltung der kleinen Gasflamme wird außerdem durch die Lufzuführung durch die Luftdurchtrittsöffnungen 67 am inneren Wandabschnitt des Brennraumes 48 begünstigt.

Die in den Fig.5, 8 und 9 gezeigte zweite Ausführungsform eines Brenners besteht aus kreuzförmig aneinandergesetzten Brennereinheiten. Die Bezugszeichen dieser Ausführungsform entsprechen für identische Teile denen in der Ausführungsform der F i g. 1 bis 4, 6, 7 und 10, wobei jeweils eine »2« vor das entsprechende Bezugszeichen gesetzt ist. Die Querschnittsform der einzelnen Äste 225 des kreuzförmigen Brennereinsatzes 224 entspricht der eines Brennereinsatzes 24 von Fig. 10. Drei dieser Äste 225 sind von einer Abschlußplatte 282 verschlossen, der vierte Ast ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem sich nur in einer Richtung erstreckenden Brennereinsatz 224 verbunden, wie er in Fig. 10 gezeigt ist. Die Gaszufuhr erfolgt im Mittelabschnitt der kreuzförmigen Anordnung durch eine Bohrung 229 in der Hinterseite des Brennereinsatzes 224, in die eine Zuführungsleitung 292 eingeschraubt ist, die durch die Platte 280 des Luftzuführungsraumes 228 hindurchgeht. An der Kreuzungsstelle sind die Begrenzungswände 250 durch Einsatzstücke 251 verbunden, in denen Luftdurchtrittsöffnungen 249 vorgesehen sind. In jedem der vier Eckbereiche der Verbindungsstellen der inneren Längsränder 252 ist eine große Luftdurchtrittsöffnung 253 ausgebildet. Der Luftzuführungsraum 228 ist bei dieser Ausführungsform ebenfalls kreuzförmig ausgebildet.
Der in den Fig. 11 und 12 gezeigte Gasbrenner

ίο entspricht im wesentlichen dem Gasbrenner der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4, 6, 7 und 10. Die Bezugszeichen für gleiche Teile sind durch eine »3« ergänzt, die vor die entsprechenden Bezugszeichen der Ausführungsform der F i g. 1 bis 4,6,7 und 10 gesetzt ist.

Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Abschlußwand des Ansatzes 340 seitlich über diesen Ansatz hinaus, so daß in der Abschlußwand vorgesehene Luftdurchtrittsöffnungen 367 mit den Luftkammern 326 verbunden sind und in dem gleichen Teil wie die Gasaustrittsöffnungen 346 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die seitlichen Begrenzungswände 350 mit ihren unteren Längsrändern 352 durch Schrauben 354 von der Seite her an den Schenkeln des T-förmig ausgebildeten Ansatzes 340 befestigt. Zwisehen dem Luftzufuhrraum 328 und den Luftkammern 326 ist eine Luftverteilungsplatte 329 vorgesehen, die von Löchern 333 durchsetzt ist, die in geringem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Luftverteilungsplatte 329 ist durch Schrauben 331 an der Hinterseite der Brennereinsätze 324 befestigt. Die Längsränder 351 der Luftverteilungsplatte 329 sind so umgebogen, daß sie durch Schrauben 353 mit den Seitenwänden 360 des Brenners verbunden werden können. Die Luftzuführung in den Luftzufuhrraum 328 erfolgt durch eine Leitung 401.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

15 Ol 987 Patentansprüche:

1. Gasbrenner für einen direkt beheizten Lufterhitzer mit einem Brennraum, der sich in Richtung des zu erhitzenden Luftstromes keilförmig erweitert, quer zum Luftstrom länglich ausgebildet ist, gegenüber seinem offenen Ende von einem mit in Reihe angeordneten Gasaustrittsöffnungen versehenen, inneren Wandabschnitt verschlossen ist, welcher Teil einer rohrartigen Gaszuführung ist, und sich an den inneren Wandabschnitt anschließende längsseitige Begrenzungswände aufweist, in welchen Luftdurchtrittsöffnungen in zu den Gasaustrittsöffnungen parallelen Reihen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die längsseitigen Begrenzungswände (50, 250, 350) des Brennraumes (48, 248, 348) Wandungen zweier Luftkammern (26,226,326) sind, die mit einem gemeinsamen Luftzufuhrraum (28, 228,328) in Verbindung stehen, in welchem die Luft auf einem geringen, das Ausströmen aus den Luftdurchtrittsöffnungen (64, 264,364) gewährleistenden Überdruck gehalten ist.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die längsseitigen Begrenzungswände (50, 250) des Brennraumes (48, 248) abgebogene Längsränder (52, 56, 252, 256) aufweisen, in denen Luftdurchtrittsöffnungen (67, 66, 267, 266) vorgesehen sind.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzufuhrraum (328) mit den zwei Luftkammern (326) über eine perforierte Luftverteilungsplatte (329) verbunden ist.

4. Gasbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Wandabschnitt beiderseits der Gasaustrittsöffnungen (346) die Luftkammern (326) mit dem Brennraum (348)' verbindende Luftdurchtrittsöffnungen (367) aufweist.

5. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Luftzufuhrraum (28) eine Luftleitung (100) führt, die mit der die Gaszuführung (24) speisenden Gasleitung (94) über eine Nebenleitung (104) mit einem Regelventil (106) verbunden ist.