DE1806877C - Gasbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner mit einer in Hauptströmungsrichtung sich erweiternden und hintereinander ausgebildete Abschnitte aufweisenden Misch- und Brennkammer, in deren Wand im Bereich der einzelnen Abschnitte quer zur Hauptströmungsrichtung jeweils ein Kranz von in Umfangsrichtung geneigten Lufteintrittskanälen angeordnet ist, die nach außen zu mit einem die Misch- und Brennkammer ringförmig umgebenden Verteilraum für unter Druck zuführbare Verbrennungsluft in Verbindung stehen, und mit einer am stromauf gelegenen Ende der Misch- und Brennkammer mündenden zentralen Gaszuführung, in der im wesentlichen parallel zur Innenwandung des an die Gaszuführung anschließenden Abschnitts der Misch- und Brennkammer verlaufende Gaseintrittskanäle vorgesehen sind.

Bei einem bekannten Gasbrenner dieser Art (USA.-Putentschrift 1781236) ist der Querschnitt der Misch- und Brennkammer im Beieith des Gaseintrittsendes zunächst zylindrisch, erweitert sich anschließend bogenförmig und gdit in einen wiederum zylindrischen Endabschnitt über. Der Gaseintritt erfolgt in Axialrichtung der Misch- und Brennkammer, die Innenwandung der Misch- und Brennkammer ist frei von Umfangsvorsprüngen. Der Gesamtdurclnrittsquerschnitt der in der Wand der Misch- und Brennkammer angeordneten Kränze von

ίο Lufteintritlskanälen nimmt in Hauptströmungsrichtung von Kranz zu Kranz zu. Der bekannte Gasbrenner, dessen Flammhaltung mangelhaft ist, eignet sich nicht für einen Betrieb, bei dem eine stabile Flamme bei wechselnden Gegendrücken erwünscht

is ist, wie dies beim direkten Erwärmen strömender Gase durch unmittelbares Hineinfeuern der Fall ist. Es ist ferner ein Gasbrenner bekannt (französische Patentschrift 1 278 661), dessen Misch- und Brennkammer sich vom Gaseintrittsende ausgehend konisch

ίο erweitert. Die Lufteintrittskanäle sind in Kränzen angeordnet, und die Gaseintritiskanäle sind zum Teil parallel zur Kammerinnenwandung ausgerichtet. Vorsprünge an der Kammerinnenwandung sind nicht vorhanden. Auch dieser Gasbrenner eignet sich nicht zur Erzeugung einer stabilen Flamme bei wechselnden Gegendruckbedingungen.

Bei einem anderen bekannten Gasbrenner (österreichische Patentschrift 244 488) hat die Misch- und Brennkammer eine zylindrische Form. Die Gaszufuhr

erfolgt durch ein axial in die Kammer hineinragendes Rohr, wobei die Gaseintrittskanäle radial zur Misch- und Brennkammer gerichtet sind. Der Lufteintritt erfolgt durch Kränze radialer Lufteintrittskanäle, wobei zwischen dem der Gaszuführung nächstliegenden Kranz und zwei weiteren Kränzen ein innerer Umfangsvorsprung vorgesehen ist. Dieser Gasbrenner gewährleistet keine stabile Flamme beim direkten Hineinfeuern in strömende Gase.

Weiterhin ist ein Gasbrenner bekannt (USA.-Patentschrift 2 853 284), dessen zylindrische Misch- und Brennkammer am Auslaß einen von der Innenwandung ausgehenden Umfangsvorsprung aufweist. Luft- und Gaseintritt erfolgen nahezu parallel in axialer Richtung der Misch- und Brennkammer. Bei diesem direkt in einen Gasstrom in dessen Strömungsrichtung hineinfeuernden Brenner besteht die Gefahr, daß die Flamme über das Ende der Misch- und Brennkammer hinauswandert und in dem sie umgebenden Hochgeschwindigkeits-Luftstrom abreißt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner der eingangs beschriebenen Gattung so auszugestalten, daß bei seiner Anwendung zum direkten Erwärmen strömenden Gases unter stark wechselnden Gegendruckbedingungen eine stabile Flamme gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender teilweise an sich bekannter Merkmale gelöst:
a) konische Ausbildung der Wand der Misch- und Brennkammer,

b) Anordnung von Umfangsvorsprüngen an der Innenwandung der Misch- und Brennkammer zwischen den Kränzen von Lufteintrittskanälen,

c) Zunahme der radialen Erstreckung der Umfangsvorsprünge in Hauptströmungsrichtung von Umfangsvorsprung zu Umfangsvorsprung.

Der durch eine derartige Ausbildung erzielbare technische Fortschritt besteht darin, daß durch die Unterteilung der konisch gestalteten Misch- und

Brennkammer durch Umfangsvorspiünge von in I lauptströmungsriehlung wachsender radialer Erstreckung bei inniger BrennmiUelveriiiiscluing eine stabile Flamme erzeugbar ist, die in einem weiten Betriebsbereich durch wechselnde Gegendruckbedingungen nicht beeinträchtigt wird.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung des Eriindungsgegenstandes ist vorgesehen, daLi derClesamtdurchtrittstjuerschnitt der Kränze von Lufteintrittskanälen in Hauptströmungsrichtung von Kranz zu Kranz zunimmt.

Zweckmäßig weist jeder Kranz von I.ufteintrittskanälen sechs bis zwölf in annähernd gleichen Winkelabständen angeordnete Lufteintrittskanäle auf, und sind die Lufteintrittskanälc von Kranz zu Kranz in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Diese Maßnahmen fördern die gleichmäßige Durchniischung von Verbrennungsgas und Luft.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Anordnung eines Gasbrenners in einer Einrichtung zum Erwärmen eines Luft-Ntromcs,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Gasbrenner nach F i g. 1 entlang der Schnittlinie 2-2 und

F i g. 3 einen Schnitt durch den Gasbrenner entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 ist der Gasbrenner 12 mil dem Luftauslaß 16 einer Heizkammer 14 verbunden, in die durch die Heizgase des Gasbrenners 12 erwärmte Luft von einem Umwälzgebläse 20 durch einen Lufteinlaß 18 gefördert wird. Der Gasbrenner 12 ist mittels eines eine äußere Unterstützung bildenden Gußstücks 22 mit einem Befestigungsflansch 22 a an einem Buchsenteil 24 befestigt, das fest in die Wand des Luftauslasses 16 eingebaut ist und einen langgestreckten rohrförmigen Austrittsabschnitt umfaßt, der über eine erhebliche Strecke in den Luftauslaß 16 hineinragt.

Wie aus F i g. 2 und 3 ersichtlich, ist dem Gasbrenner 12 ein Flügelrad 32 in einem Gehäuse 26 mit Antriebsmotor 28 zugeordnet. Das Flügelrad 32 führt Verbrennungsluft einem Luftkanal 30 zu.

Der Gasbrenner 12 umfaßt eine in Hauptströmungsrichtung konisch sich erweiternde Misch- und Brennkammer 34. Der Konuswinkel betrügt vorzugsweise 40 bis 66°. Das Austrittsende der Kammer 34 fluchtet gemäß Fig. 3 mit der Stirnfläche des Flansches 22 a des Gußstücks 22.

Die Wand der Kammer 34 ist mit mehreren in Umfangsabständen verteilten, in Umfangsrichtung geneigten Lufteintrittskanälen 35, .16, 37, 38 versehen, die mehrere in axialen Abständen angeordnete Kränze bilden. Gemäß Fig. 3 sind vier solcher Kränze mit je acht Kanälen vorgesehen, die von Kranz zu Kranz in Umlaufrichtung gegeneinander versetzt sind. Die Kanäle der verschiedenen Kränze sind bezüglich ihres Querschnitts in Hauptströmungsrichtung so abgestuft erweitert, daß der Kammer 34 jeweils eine sich vergrößernde Verbrennungsluftmenge zugeführt wird. Dabei betragen die Gesamtdurchtrittsquerschnitte der Kränze mit den Kanälen 36 bzw. 37 bzw. 38 das 3,5- bzw. 6- bzw. ^l),5fadie des Gesamtdurchtrittsquerschnitts der Kanüle 35. Die Kanäle 35 bis 38 schließen mit der Radialen zweckmäßig einen Winkel von 24 bis 45° ein.

Die Zündung des Brennmittelgemisches erfolgt durch einen nicht gezeichneten Funken, tinder, de; im Bereich de;: engen Endes der Kummer 34 angeordnet ist.

An der Fnnenwandung der Kammer 34 sind Umfangsvorsprünge 40 und 42 vorgesehen, die zwischen den I.iifteintrittskanälen 35 und 36 bzw. 36 und 37 angeordnet sind. Der Umfangsvorsprung 42 ragt etwas weiter nach innen als der Umfangsvorspruni: 40. Die Umfungsvorsprünge 40 und 42 dienen dazu, die Misch- und Brennkammer J4 in mehrere, ein-

l" ander nachgeschaltete Brennzonen zu unterteilen, um die Durchmischung von Brenngas und Luft und die Stabilität der Flamme zu verbessern, und wirken in Verbindung mit der Wirbelbewegung der Verbrennungsluft einer Auswärtsbewegung des Zündpunktes

entgegen, wie sie durch das Umwälzgebläse 20 herbeigeführt werden könnte. Die Umfangsvorsprünge 40 und 42 haben jedoch nicht so große Abmessungen, daß sie zu einer ausgeprägten Abstufung der Heizleistung zwischen den aufeinander folgenden

Brennzonen führen; wenn sich die Flamme weiter nach außen bewegt, legt sie sich hinter dem betrelTendcn Vorsprung sofort wieder an die Innenfläche der Kammer 34 an. Der Gasbrenner 12 erzeugt bei jeder Heizleistung eine verhältnismäßig kurze, intensiv blaue Flamme.

Das Gußstück 22 begrenzt zusammen mit der Außentläche der Misch- und Brennkammer 34 einen ringförmigen Luftverteilraum 48, in dem bei jeder Heizleistung des Gasbrenners 12 ein im wesentlichen

konstanter Überdruck aufrechterhalten wird.

Eine Gaszuführung 50 ist mit enger Passung in den Einlaßstutzen der Kammer 34 eingebaut und umfaßt acht in Umfangsabständen verteilte Gaseintrittskanäle 52, deren Achsen im wesentlichen parallel zur Innenfläche der Kammer 34 verlaufen. Eine Gaszufuhrkammer 54, die mit einer nicht dargestellten Gasquelle verbunden ist und zu der Gaszuführung 50 führt, ist im rückwärtigen Teil 56 des Gußstücks 22 ausgebildet.

In dem Luftkanal 30 bzw. der Gaszufuhrkammer 54 sind über Gestängeglieder 64, 66 und einen Winkelhebel 70 miteinander verbundene Drosselklappen 60 und 62 angeordnet, welche die Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Beziehung zwischen der Menge des gasförmigen Brennstoffs und der Verbrennungsluft innerhalb des ganzen Betriebsbereichs des Brenners ermöglichen.

Der Gasbrenner 12 wird in der Art betrieben, daß in der Gaszufuhrkammer 54 ein solcher Gasdruck herrscht, daß zwischen der Gaszufuhrkammer 54 und der Kammer 34 ein Druckunterschied besteht, der im Bereich von etwa 0 bis 100 mm Wassersäule liegt, und daß die Luft im Verteilraum 48 unter einem solchen Druck steht, daß zwischen dem Verteilraum 48 und dem Innenraum der Kammer 34 ein Druckunterschied von etwa 0 bis 125 mm Wassersäule besteht.

Die über die Lufteintrittskanäle 35 eintretenden Luftströme verlaufen etwa im rechten Winkel zu den

⁶<> aus den Gaseintrittskanälen 52 austretenden Gasströmen und weisen eine Drehbewegungskomponente auf, wie es in Fig. 3 mit Pfeilen angedeutet ist, so daß eine laiigere Zeitspanne für den Mischvorgang zur Verfügung steht und außerdem die Vorwärtsbewegung des Gases verzögert wird.

Bei der in F i g. 3 gezeigten Stellung der Drosselklappen 60 und 62 liegt der Zündpimkt des Brennmittelgemisches annähernd in tier Ebene des ersten

Umfanpsvorsprungs 40. Wenn die miteinander verbundenen Drosselklappen 60 und 62 weilei peölTnel werden, bewegt sich die Flamme stromab über den lJm[angsvorsprung40 hinaus und legt sich jenseits dieses Vorsprungs an die Innenfläche der Kammer 34 an.

Der GasbrcnnerH weist ein hohes »Abstcllverhältnis« auf, d. h. einen hohen Wert des Verhältnisse? zwischen der giößtcn und der kleinsten möglichen Heizleistung. Hei dem hier beschriebenen Ausfiihrungsbeispiel hat dieses Verhältnis einen Wert vor mehr als 40 : 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasbrenner mit einer in Haupiströmungsrichtung sich erweiternden und hintereinander ausgebildete Abschnitte aufweisenden Misch- und Brennkammer, in deren Wand im Bereich der einzelnen Abschnitte quer zur Hauptströmungsrichtung jeweils ein Kranz von in Ümfangsrichtung geneigten Lufteintrittskanülen angeordnet ist, die nach außen zu mit einem die Misch- und Brennkammer ringförmig umgebenden Verteilraum für unter Druck zuführbare Verbrennungsluft in Verbindung stehen, und mit einer am stromauf gelegenen Ende der Misch- und Brennkammer mündenden zentralen Gaszuführung, in der im wesentlichen parallel zur innenwandung des an die Gaszuführung anschließenden Abschnitts der Misch- und Brennkammer verlaufende Gaseintrittskanäle vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Anwendung des Gasbrenners zum direkten Erwärmen strömenden Gases die Kombination folgender teilweise an sich bekannter Merkmale vorgesehen ist:

a) konische Ausbildung der Wand der Misch- und Brennkammer (34),

b) Anordnung von Umfangsvorsprüngen (40, 42) an der Innenwandung der Misch- und Brennkammer (34) zwischen den Kränzen von Lufteintrittskanälen (35 bis 38),

c) Zunahme der radialen Erstreckung der Umfangsvorsprünge (40,42) in Hauptströmungsrichtung von Umfangsvorsprung zu Umfangsvorsprung.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtdurchlrittsquerschnitt der Kränze von Lufteintrittskanälen (35 bis 38) in Hauptströmungsrichtung von Kranz zu Kranz zunimmt.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kranz von Lufteintrittskanälen (35 bis 38) sechs bis zwölf in annähernd gleichen Winkelabständen angeordnete Lufteintrittskanäle (35 bis 38) aufweist und daß die Lufteintrittskanäle (35 bis. 38) von Kranz zu Kranz in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.