DE1900613C - Atmosphärischer Allgasbrenner - Google Patents

Description

DiO Erfindung bezieht sich auf einen atmospha- schung des Gases mit Vorbjo^ rischen Allgasbrenner, insbesondere zur Beheizung prinzip Verwendung findet, "'^^t _nt von Warmwasserbereitern, z. B. von Badeöfen, bei stöehiometrischen Werten verbrannt werden kann, derh aus einer in einem Unterteil angeordneten und ausgenommen, es handelt sich um »ehr geringe Leimit den erforderlichen weiteren Geräten verbundenen 5 stungen (Bunsenbrenner), oder es stehenι yascirütke Düse in ein dieser achsgleich zugeordnetes Rohr Gas zur Verfügung, welche die in Jndustrie und Maushalt eingeblasen wird und bei dem an die AuslaufmUn« bekannten um ein Vielfaches Übersteigen, dung des Rohres ein TrichterstUck angeschlossen ist, Die Fachwelt hat sich bemüht, diesen Mangel» an dessen Öffnungsseite eine Gegenschale vorgesehen dadurch zu begegnen, daß das in der ersten Mute ist, welche entgegen der Strömungsrichtung des Gases io gebildete, unvollkommene Oas-Luft-OemlBth in cm zur Auslaufmündung des Rohres hin vorspringt. Bei zweites, dem ersten Rohr nachgeacnaltetw Rohr geeinem atmosphärischen Brenner hai; das austretende leitet wird. Die Durchmesser der beiden Rohre sind Gas oder Gasluftgemisch nur den üblichen Atmo- dabei so gehalten, daß zwischen der Ausgangssphären-Luftdruck zu überwinden. mündung des ersten, in seinem Durchmesser klei-Es ist ein Gasbrenner der vorstehend genannten »5 neren Rohr und der EingangsmUndung des nach-Art bekannt, bei dem das Rohr an seinem unteren folgenden, in seinem Durchmesser größeren Rohres Ende von der Düse abgeschlossen ist und die Primär- ein Ringspalt entsteht, durch den weitere Verbrenluft durch öffnungen im Rohr in Düsennähe eintritt. nungsluft durch Injektorwirkung mitgerissen wird. Die obere trichterförmige Mündung des Rohres hat Bei genügend hohen Gasdrücken können gegebenen Glockengestalt. Über die Rohrmündung ist eine ao falls noch weitere Stufen durch Hinzufugum: Gegenschale angeordnet, die die Form eines nach weiterer Rohre angesetzt werden, unten gerichteten Spitzkegels aufweist. Der Außen- Mit dieser bekannten Stufenanordnung körnen rand des Spitzkegels ist über Stützen an dem Außen- zwar gute Brenngemische erzielt werden, es ist jedo; n rand der trichterförmigen Mündung abgestützt und sehr nachteilig, daß mit jeder nach dem ersten Misch wird von diesen Stützen in einem großen Abstand »5 rohr eingeschalteten Stufe eine hohe, nicht erwünscht von der trichterförmigen Mündung gehalten. Der Druck- bzw. Geschwindigkeitssenkung des Brenn Abstand der kegelförmigen Gegenplatte von der gemisches verbunden ist. Bei einer derartigen Stufen Mündung ist etwa so groß wie der Durchmesser der anordnung kann daher ein gewisser, relativ hoher Mündung. Bei diesem bekannten Brenner strömt das Grenzdruck für das Gas niemals unterschritten wer Gas durch die Düse von unten in das Rohr ein und 30 den, vor allem dann nicht, wenn der Mischvorrichdurch das Rohr nach oben aus der trichterförmigen tung Verteilerköpfe für die Verbrennung nachfolgen, Mündung aus. Das Gas-Luft-Gemisch strömt an dem die eine Strömungsrichtungsänderung, insbesondere oberen Rohrende zunächst in einem Strahl nach oben eine Abwinkelung des Brenngemischstromes erfor- und dann radial unter der konischen Gegenplatte dem. Diese bekannten Vorrichtungen sind daher für nach außen. Die inneren Wände der glockenförmigen 35 die wirtschaftliche Verbrennung von Gas mit relativ Trichtermündung am obeien Rohrende Wird so weit niedrigem Druck, wie es beispielsweise in den Hau-, nach außen gewölbt, daß sie mit dem Gasluftstrahl halts-Vcrsorgungsleitungen strömt, nicht geeignet, nicht in Berührung kommen, sondern sich im Ab- °"~ Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stand außerhalb desselben erstrecken. Auch die Allgasbrenner der eingangs erläuterten Art zu schaf-Gegenplatte ist von der trichterförmigen Miindune ^co 4« fen, welcher bei einfachem Aufbau und wirtschaft weit entfernt, daß das Gas nicht ζ <m Entlangströmen Ucher Herstellung robust, /.uvt./'asstjs und sicher ist P" Hen Wänden der '.-rhu !._J:iu-..'. i'.aiitJuiig ge- und emc optimale Verbrennung des lirenngas-Luit-/-wuiigLii im, .,V)IiUCIi; nur unterhalb der konischen Gemisches ermöglicht.

Gegen platte entlangstreicht. Die Verbrennung findet Diese Aufgabe soll nach der Erfindung dadurch an den Bereichen des Gasluftstrahles statt, die mit 45 gelöst werden, daß das untere Ende des Rohres im der Umgebungsluft in Berührung kommen. Brenn- Abstand von der Düse verläuft und daß die Gegenbereiche des Gasluftstrahles verlaufen auch in die schale einen zur Auslaufmündung des Rohres hin trichterförmige Mündung bis zum oberen Ende des gewölbten und im Abstand über der Auslaufmündung eigentlichen Rohres hinein. Andererseits befinden des Rohres verlaufenden Bodenteil und einen sich sich innerhalb des Gasluftstrahles und unterhalb der 50 ringsum nach außen hin anschließenden Wandteil Gegenplatte große ungezündete Bereiche, in denen aufweist und so distanziert zum Trichterstück angekeinc Verbrennung stattfindet. ordnet ist, daß zwischen der Wand des Trichterstücks Die sich bei größeren Ausführungen dieses Bren- und dem Wandteil der Gegenschale ein Ringspalt ners ergebenden großen Flammen, die sich bis in die entsteht, wobei der von dem Übergang vom Boden-Trichtermündung des Rohres hineinziehen, sind 55 teil zum Wandteil der Gegenschale und von dem schwer unter Kontrolle zu halten und gefährlich. Bei diesem gegenüberliegenden Wandbereich des Trich-Schwankungen des Umgebungsluftdrucks kann es zu terstücks begrenzte Querschnitt des Einlaufe des starken Schwankungen der Gasflamme und zu Ver- Ringspaltes mindestens gleich groß wie der Queränderungen der Größe des ungezündeten Kerns der schnitt der Auslaufmündung des Rohres ist, und die Flamme kommen. 60 radiale Länge des Ringspaltes mindestens ein Viertel Es besteht die Gefahr eines Löschens der Flamme des Gesamtdurchmessers des Trichterstücks oder der oder auch eines Flammenrückschlags in das Rohr Gegenschale beträgt.

hinein. Dieser bekannte Brenner ist daher als Brenner Der erfindungsgemäße Brenner hat eine Reihe zur Beheizung von Warmwasserbereitern, die eine wesentlicher Vorteile. Durch die Anordnung des relativ große spezifische Leistung und hohe Betriebs- 65 Trichters, und der Gegenschale an der Auslaufsicherheit aufweisen müssen, nicht geeignet. mündung des Rohres des erfindungsgemäßen Bren-Es ist bekannt, daß Gas, gleich welcher Art, mittels ners und die Zueinanderordnung der Gegenplatte eines atmosphärischen Brenners, bei dem zur Mi- und des Trichters und die Dimensionierung des Ein-

laufquerschnittes des Ringspaltes zwischen Trichter und Gegenschale ergibt sich bei dem erfindungsgemtlßen Brenner lllngs des gesamten Strömungsweges dos Gases von der Elnlaufmündung des Rohres über die AuslaufmUndung des Rohres und den Einlaufquerschnitt des Ringspaltes bis zu dem Austrittscjuerschnitt des Ringspaltes am Außenumfang des Trichters ein stetig zunehmender Querschnitt des StrömungsKunals, durch den das aus der Düse kommende Gas und die von dem Gas an der Einlaufmündung des Rohres mitgerissene Luft strömt. Damit ist gewUhrleistc-t, daß das Gas-Luft-Gemisch auf seinem Strömungsweg nur einen geringfügigen Druckverlust erleidet. Der Druckverlust wird auch dadurch noch weitgehend herabgesetzt, daß der Bodenteil der Gegenschale zu dem Trichter hin gewölbt ist. Durch diese Ausbildung hat der Bodenteil "inen sehr geringen Strömungswiderstand und trägt vorteilhaft dazu bei, das aus der AuslaufmUndung des Rohres tretende Gas-Luft-Gemisch umzulenken und in den Ringspalt zwischen dem Trichterstück und der Gegenschale einzuführen. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Brenners besteht darin, daß in ihm ein Gas-Luft-Gemisch erzeugt werden kann, welches eine Verbrennung des Gases mit annähernd stöchiometrischen Luftmengen ermöglicht. Bei den bisher bekannten Gas-Luft-Mischeinrichtungen nach dem Ventunprinzip kann selbst bei gewissenhaftester Auslegung nicht mehr als 50 bis 60 % der erforderlichen Verbrennungsluftmenge mitgerissen werden. Dadurch ergibt sich bei den bisher bekannten Brennern eine ungünstige Verbrennung.

Bei dem Allgasbrenner nach der Erfindung befindet sich die Düse im Abstand vom unteren Ende des Rohres. Das untere Ende des Rohres ist als freie Mündung ausgestaltet, in die sowohl der Gasstrahl aur, dti OiU.? einströmt als auch pine große Luftmenge, dit von dem Gasstrab! mitgerissen wird. Bei Jem erfindungsgemäßen Brenner wird somit im Gegensnt/ zu dem eingangs diskutierten bekannten Htenner :Ui verbrennungsfertige Gas-Lufi-Gemisch im Bereit V des unteren Endes des Rohres und im RoIU 'veiigtflv.f.ii selbst gebildet. Die Verbrennt^·.' des aussiron'icaUcn Gas-Luft-Gemisc'ies in fast unabhängig von der Umgebungsluft im Bereich der oberen trichterförmigen Mündung. Bei dem erfindungsgemäßen Allgasbrenner dient die Gegenschale nicht nur als Abweiser, der den Gasluftstrahl ohne weitere Beeinflussung radial umlegt, wie bei dem bekannten Brenner, sondern die Gegenschale bildet zusammen mit der entsprechend ausgestalteten trichterförmigen Mündung einen Ausströmkanal, der das im Rohr vorbereitete Gas-Lutt-Gemisch während jeder Phase seiner Strömung genau steuert. Beim erfindungsgemäßen AUgasbrenner ist die Gegenschale im Gegensatz zu dem bekannten Brenner mit einem gewölbten zentralen Bodenteil und einem sich daran anschließenden ringförmigen Wandteil ausgebildet. Der gewölbte Bodenteil dient zur strömungsgünstigen Umlenkung des aus dem Rohr strömenden Gases. Der Wandteil der Gegenschale bildet zusammen mit dem ihm gegenüberliegenden Wandbereich der trichterförmigen Auslaufmündung die Wände für einen Ausströmkanal für das Gas-Luft-Gemisch. Bei dem erfindungsgemäßen Allgasbrenner befindet sich die Gegenschale in sehr geringem Abstand über einer entsprechend geformten trichterförmigen Auslaufmündung des Rohres. Der von dem Wandteil der Gegenschale und der gegenüberliegenden Wand des TrichtcrstUcks gebildete Ringspalt ist so eng, daß clic Strömung sowohl tin dem Wandteil der Gegenschule alH auch an der Wand des TrichlerstUcks entlang' strömt und an keiner Stelle sich selbst überlassen ist. Diese Strömungsführung bringt es mit sich, daß eine Flamme sich nur außerhalb des liußercn Endes des Ringspaltes entwickeln kann und daß ein Hineinschlagen der Flamme in die trichterförmige Mündung

ίο und das Rohr fast unmöglich ist.

Die echten Unteransprüche 2 bis 12 betreffen weitere Ausgestaltungen des Gegenstands des Anspruchs 1.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbcispielc

der Erfindung dargestellt und nachstehend beschrieben. Es zeigt

Fig. I eine Seitenansicht eines Allgasbrenncrs

nach der Erfindung, teilweise im Liingsmittelschnitt, F i g. 2 den unteren Teil eines abgewandelten

ao Rohres eines Allgasbrenners nach Fig. i im Schnitt.

Aus der Düse 1 strömt Brenngas in ein glattes Rohr 2 ein, dessen Querschnitt so bemessen ist, daß der Querschnitt, bezogen auf den minimalen Heizwert des zu verbrennenden Gases (z. B. Stadtgas mit H₁₁ = 3600 kcal/Nm») bei einer Soll-Heizleistung mindestens das 4,5fache, vorzugsweise das Stäche, des Gasdüsenquerschnitts beträgt. Damit ist der optimale Rohrquerschnitt für alle vorkommenden Gas-

Luft-Gemische gewahrt, wenn die Länge des Rohres 2 nicht das lOfache des inneren Durchmessers des Rohres 2 übersteigt. Das Rohr 2 mündet in ein Trichterstück 3, das nach außen in eine geradlinige Wand 4 übergeht.

Gegenüber dem Trichterstück 3 ist eine Gegenschale 5 angeordnet, die einen mittleren kugelabschnittförmigen Bodenteil 6 aufweist, der in einen äußeren, im Schnitt geradlinigen Wandteil 7 übergeht. Der Wandteil7 verläuft ^jnaiie! η <L>n uüercn Wandbereich 4 iLi Tricht-TsiiicKi3 iin-i ist im Abstand zu letzterem dwch Ή Γ-κ ^! <»^us Übersichtlichkeitsgrändea ηκΛι darvesicM r-'ManzstüVke gchy' ''ii. Auf c?,«:se Weise entsteht iv isci ~n dem Warti if'· 7 ά.. J-getiSchaL ¹^ and azm u.-i-'sre... '■■'.·'-'d

bereich 4 des Trichterstücks 3 ein Ringspalt 8.

Die Übergänge der Krümmungsradien des Trichterstücks 3 und der Gegenschale 5 in die äußeren geradlinigen Bereiche sind so gehalten, daß die Querschnittsfläche des Ringspalts an der Stelle der Übergänge in die geradlinigen Wandbereiche mindestens gleich, aber nicht kleiner als der Innenquerschnitt des Rohres 2 ist. Die Länge des geradlinig verlaufenden Spaltes 8 beträgt, von innen nach außen in einer Radialebene gemessen, ein Viertel des Gesamtdurchmessers des Trichters 3 bzw. der Gegenschale 5, während die Höhe des Spaltes 8 ein Hundertstel des Gesamtdurchmessers der vorgenannten Teile nicht mehr als 20% überschreiten soll. Der kleinste Querschnitt des Ringspaltes, wo die gekrümmten Teile des Trichterstücks 3 und der Gegenschale 5 in die geradlinigen Teile übergehen, darf den Innenquerschnitt des Rohres 2 keinesfalls unterschreiten. Damit ist garantiert, daß sich der Strömungsquerschnitt von der Mündung des Rohres 2 über den Expansionsraum des Trichterstücks bis zum engsten Querschnitt des Ringspaltes (durch Trichterstück und Gegenschale in ihrer distanzierten Anordnung zueinander gebildet) weiterhin kontinuierlich vergrößert, wobei das Gc-

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misch von Gas und Luft nur einen geringfügigen Druckverlust erleidet.

Nach Lösung der Schraube 9 läßt sich das Rohr 2 beliebig in der Strömungsachse verschieben und damit tier Lufteintrittsquerschnitt — Abstandveränderung der Einlaufmündung des Rohres 2 zur Düse 1 — so verändern, daß die besten Verbrennungswerte erzielt werden können.

Dem einströmenden Gas-Luft-Gemisch wird beim Aufprall auf dem der Strömungsrichtung entgegengerichteten kugeligen Bodenteil 6 der Gegenschale 5 gemäß dem Newtonschen Widerstandsgesetz, bezogen auf die ideale Stromlinienform, nur etwa ein Drittel des Widerstandes entgegengesetzt, der bei Ablenkung der Strömung durch eine gerade Platte entstehen würde (s. G r i m s e h 1, Lehrbuch der Physik, Bd. I, Mechanik — Wärmelehre — Akustik, 15. Auflage, Leipzig, 1954, S. 250).

Der Brenner kann mit einer dem jeweils verwendeten Gas angepaßten Düse oder mit einer umstellbaren Universaldüse versehen werden.

Bei der Darstellung in F i g. 1 wurden alle Nebensächlichkeiten, wie Regelgeräte, Wachflamme und Zündeinrichtung, weggelassen, da diese aus dem Stand der Technik in den verschiedensten Ausführungsformen hinreichend bekannt sind.

In F i g. 2 ist eine Teilansicht eines gegenüber dem in Fig. 1 dargestellten Brenner leicht abgewandelten erfindiingsgemäßen Brenners dargestellt. Der Brenner nach F i g. 2 unterscheidet sich von dem Brenner nach F i g. 1 nur durch die Ausgestaltung der Einlaufmündung des Rohres 2. Diese Einlaufmündung ist bei dem Brenner nach Fig. 2 trichterförmig nach außen gebogen. Auf diese Weise wird die Strömung der von dem Gas in das Rohr hineingerissenen Luft günstig geführt.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Atmosphärischer Allgasbrenner, insbesondere zur Beheizung von Warmwasserbereitern, z. B. von Badeofen, bei dem aus einer in einem Unterteil angeordneten und mit den erforderlichen weiteren Geräten verbundenen Düse in ein dieser achsgleich zugeordnetes Rohr Gas eingeblasen wird" und bei dem an die Auslaufmündung des Rohres ein Trichterstück angeschlossen ist, an dessen ötfnungsseite eine üegenschale vorgesehen ist. welche entgegen der Strömungsrichtung des Gases zur Auslaufmündung des Rohres hin vorspringt, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Rohres (2) im Abstand von der Düse verläuft und daß die Gegenschalc (5) einen zur Auslaufmündung des Rohres (2) hin gewölbten und im Abstand über der Auslaufmündung des Rohres (2) verlaufenden Bodenteil (6) und einen sich ringsum nach außen hin anschließenden Wandteil (7) aufweist und so distanziert zum Trichterstück (3) angeordnet ist, daß zwischen der Wand (4) des TrichterstUcks (3) und dem Wandteil (7) der Gegenschalc (5) ein Ringspalt (8) entsteht, wobei der von dem Übergang vom Bodenteil zum Wandteil der Gegenschalc (5) und von dem diesem gegenüberliegenden Wandbereich des Trichterstücks (3) begrenzte Querschnitt des Einlaufs des Ringspalts (8) mindestens gleich groß wie der Querschnitt der Auslaufmündung des Rohres (2) ist, und die radiale Länge des Ringspalts mindestens ein Viertel des Gcsamtdiirchmessers des Trichterstücks (3) oder der Gegenschale (S) beträgt.

2. Allgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil (6) der Gegenschale eine Wölbung mit hinsichtlich des Newtonschen Gesetzes geringstem Strömungswiderstand aufweist.

3. Allgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil (6) die Form einer Kugelkalotte aufweist.

4. Allgasbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Trichterstück als auch die Gegenschale in Richtung ihres größten Durchmessers aus einem inneren gekrümmten Bereich nach außen in gerade oder schwach gekrümmte Flächen übergehen.

5. Allgasbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an den Bodenteil (6) anschließende Wandteil (7) der Gegenschale als kegelige Fläche mit geraden Mantellinien ausgebildet ist.

6. Allgasbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandbereich des Trichterstücks (3), welcher zusammen mit dem Wandteil (7) der Gegenschale (5) den Ringspalt (8) begrenzt, als kegelige Fläche mit geraden Mantellinien ausgebildet ist.

7. Allgasbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ringspalt (8) begrenzenden Flächen des Wandteils (7) der Gegenschale (5) und des Trichterstücks (3) parallel zueinander verlaufen.

8. Allgasbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalthöhe des Ringspaltes größenordnungsmäßig etwa ein Hundertstel des größten Trichterbzw. Schalcndurchmessers beträgt.

9. Allgasbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) zur Einstellung des Abstandes der Rohreinlaufmündung von der Mündung der Düse und damit zur Einstellung des optimalen Luftansaugquerschnittes verstell- und feststellbar ist.

10. Allgasbrenner nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr eine an sich bekannte trichterförmige RohreinlaufmUndung aufweist.

11. Allgasbrcnner nach mindestens einem der An>prüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Rohres so bemessen ist, daß er. bezogen auf den minimalen Heizwert des zu verbrennenden Gases, bei einer verlangten Heizleistung mindestens das 4.5fache, vorzugsweise das 5fache. des Düsenquerschnitts beträgt.

12. Allgasbrenner nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die LSnge des Rohres (2) gleich oder geringer ist als das 1Ofache des Innendurchmer.r.:rs des Rohres.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen