DE1922582A1

DE1922582A1 - Hochdruckgasbrenner

Info

Publication number: DE1922582A1
Application number: DE19691922582
Authority: DE
Inventors: Richard L Perl
Original assignee: Tappan Co
Current assignee: White Consolidated Industries Inc
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1969-11-13
Also published as: GB1260709A; US3525325A

Description

The Tappan Company, Mansfield, Ohio, USA

Hochdruckgasbrenner.

Die vorliegende Erfindung betrifft mit Gas betriebene Infrarotgasbrenner, und insbesondere solche Brenner, die als obere Heizeinheiten bei Kochherden Verwendung finden.

Diese Art von Herdbrennern, wie sie in der US-Patentschrift ÜTr. 2 870 828 beschrieben ist, enthält eine obere Platte, die vorzugsweise aus einem wärmebeständigen Glas hergestellt ist, auf die die Geräte oder Gegenstände gestellt werden können, die erhitzt werden sollen, und eine solche obere Platte bildet gleichzeitig einen oberen Verschluß für die Brennkammer. Bei der in dieser Patentschrift gezeigten Anordnung wird Gas unter dem gewöhnlichen Zufuhrleitungsdruck in üblicher Weise in ein Venturirohr eingeführt, und es wird Umgebungsluft für die Verbrennung angesaugt, und die Gas-Luftmischung wird, zu der Oberfläche einer keramischen Scheibe geführt und dort verbrannt, um diese Oberfläche bis zum Glühen aufzuheizen, wobei die Scheibe den Boden der Verbrennungskammer bildtt, der dem Glasaufsatz gegenüberliegt. Da die Mischung nicht durch einen Verteilerschirm oder einen anderen porösen Körper getrieben wird, kann der Brenner unter dem gewöhnlichen Ga»djruok und mit der angesaugten Luft betrieben werden, während bei InfrarotheizVorrichtungen, die alt einem Sohirm oder eiatr

009846/077?

BAD QRfGINAL

äquivalenten Vorrichtung arbeiten, der Strom unfcer Druck gesetzt werden muß, und dies wird in üblicher Weise durch Gebläse in der Luftzufuhr erreicht. Die genannte US-Patentschrift ITr. 2 870 828 befaßt sich weiterhin mit der Kühlung der Brennerabgass, und es wird auf die Verwendung einer Abgaspumpe oder eines Abgasgebläses in der Auslaßleitung strömungsunterhalb von zwei Uragebungslufteinlässen in dieser Leitung verwiesen. Durch das Gebläse wird erreicht, daß Raumluft in die Auslaßleitung eingeführt wird, um sich mit den Verbrennungsgasen in dieser Leitung zu vermischen und die Gase vor der Auslaßstelle abzukühlen. Diese Anordnung erfordert dementsprechend, obgleich sie im Grunde einen Niederdruckbrenner darstellt, ein Luftgebläse und, wenn ein Schirm oder dergleichen anstelle der glühenden Scheibe verwandt wird, einen zusätzlichen Druck für die Zuführung der brennbaren Mischung.

Wie oben bereits angedeutet,wurde ein derartiger Mischungsdruck in herkömmlicher Weise durch ein Gebläse in der Zufuhrleitung der Primärluft zu dem Brenner erreicht, und das Gebläse muß bei den für die Kochhitze benötigten und gewünschten Betriebskapazitäten eine beträchtliche Größe aufweisen. Der Antrieb erfolgt selbstverständlich durch einen elektrischen Motor, und die Zubehöranordnung bildet einen beträchtlichen Raumfaktor bei der Herstellung des Herdes. Bei einer speziellen Auöbildung kann, wie es allgemein durch die oben angegebene amerikanische Patentschrift gelehrt wird, ein zweites Gebläse in der Abgasleitung erforderlich sein, und es ist natürlich leicht einzusehen, daß sich diese Nachteile der Luftgebläse bei einem Herd vervielfachen, der mehrere derartiger Brenner enthält, selbst wenn alle durch ein gemeinsames Umlaufsystem für die Luftzufuhr und die Abgase versorgt werden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt hauptsächlich, ein Luftgebläse bei einer Brenneranordnung für einen Infrarotgaslcoohaufsatz entbehrlich zu machen, bei der die Mischung durch einen Schirm oder eine äquivalente Anordnung geleitet und dort zur Erzeugung von Strahlungshitze verbrannt wird, wobei dieses angestrebte Ziel kurz gesagt dadurch erreicht wird, daß da· Gas

909846/077t

BAD ORiGMAL

bei einem wesentlich höheren Druck als dem normalen Druck zusammen alt angesaugter Luft in die Einrichtung eingeführt wird, um den Brenner zu speisen. Es wurde festgestellt, daß eine derartige Drucksteigerung des zugeführten Gases unter wesentlich geringeren Kosten als mit dem üblichen Luftgebläse und ebenso eine beträchtliche Raumersparnis für die Bauteile erhalten werden kann.

Die vorliegende Erfindung bezweckt weiterhin, einen Infrarotgasbrenner anzugeben, bei dem in einem einfachen und billigen Wärmeaustauscher, der in der Zuführung zu dem Brenner und dem Abgasetrom von dem Brenner liegt, eine verbesserte Kühlung der Abgase erreicht werden kann. Hierdurch wird Wärme von den Abgasen auf die zugeführten Medien übertragen, um die Abgase ab-Bukühlen und die zugeführten Medien vorzuwärmen.

Im folgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dargestellten vorzugsweisen Ausführungsformen gemäß der Erfindung erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 eine perspektivische teilweise weggebrochene Ansicht eines Oaeherdbrenners gemäß der vorliegenden Erfindung;

flg. 2 einen eenkreohten Querschnitt durch die in Pig. 1 geeβigte Anordnung entlauft der Linie 2-2;

flg. 5 einen Schnitt fltirch einen Teil der in Pig. 2 gezeigten Anordnung eumähernd' tntlaig de* Linie 3-3;

91g. A einen edflkreofcten Schnitt durch eine abgewandelte AustOhrungefeym des Breq&ftrfι und

flg. 5 einen «aAgrtoMiS 0efcaltt durch den in Pig. 4 dargetrtellten abgewftai«lttt limif entlang der Linie 5-5.

Sine erste gem»· 4g* tff iftUag auagebildete AusfUhrtaigsfor» ist in der Zeichnung Io dg» 91g. 1 Me 3 dargestellt, und el· weist ein aentoeoht a&iet£|Ofctetee* fcehlee, ringföraigee tehftuse auf,

909*46/0777

BAD G^^AL

das allgemein mit 10 bezeichnet ist. Ein derartiges Gehäuse 1st in einem Koch- oder Herdaufsatz 11 angebracht, dessen Oberseite durch eine Platte 12 verschlossen ist, die vorzugsweise aus einem wärmebeständigen Glas hergestellt 1st, das die infrarote Strahlung durchläßt.

Die obere Wand 13 des Gehäuses 10 liegt gegen die Unterseite der Platte 12 an, so daß die Platte 12 das obere Ende der Hittelöffnung des Gehäuses verschließt, während die Öffnung an der Unterseite durch eine kreieförmige Platte 14 verschlossen ist.

Eine Brennerschale 15, die einen oberen, abgestuften Rand 16 besitzt, 1st in der Gehäuseöffnung angeordnet, wobei ihr Rand gegen die Innenwand 17 des Gehäuses anliegt, so daß die öffnung in eine obere und eine untere Kammer 18 bzw. 19 unterteilt wird. Der Boden der Schale, der im Abstand von der BodenverSchluß- platte angeordnet ist, wie es aus der Fig. 2 zu ersehen ist, weist Perforationen 20 auf, und ein konkaves Drahtsieb 21 ist in der Schale in einer Mittelstellung angebracht. Auf eine weiter unten noch näher zu beschreibende Weise wird eine Mischung aus brennbarem Gas und Luft in die untere Kammer 19 durch Einlaßöffnungen 22 in der Innenwand 17 des Gehäuses eingeführt, und diese Mischung gelangt durch die Perforationen 20 unter dem Brennersieb 21 in die Brennschale. Der Strom der Brennstoffmischung ist durch die ausgezogenen Pfeile angedeutet, und er verläuft aufwärts durch das Sieb, wo er zum Beispiel durch einen Funkenzünder, wie er bei 23 gezeigt ist, entzündet wird, wenn der Brenner eingeschaltet wird. Die obere Kammer 18 der Gehäuseöffnung stellt somit die Brennkammer des Brenners dar, von wo die Gase durch die oberen öffnungen 24- strömen, die in der Innenwand des Gehäuses ausgebildet sind, wobei der Abgasstrom in gestrichelt gezeichneten Pfeilen angedeutet ist.

Das Gehäuse enthält zwei Reihen von konzentrischen Ablenkblechen, die abwechselnd im Abstand voneinander angeordnet sind und durch die getrennte, im allgemeinen radiale Strömungswege

909 8 467Q777

BAD ORIQJNAU

der Gas-Luft Mischung und der Abgase zu und von dem Brenner gebildet werden. Das äußerste Ablenkblech 25 ist an seiner unteren Kante 26 an der äußeren Gehäusewand 27 im Abstand von der Bodenwand 28 befestigt, und es erstreckt sich zu der oberen Wand 13, so daß jeweils über und unter diesem Prallbleoh ein äußerer Abgasabschnitt 30 und ein Sinlaßabschnitt 31 gebildet werden. Dieser äußere Einlaßabschnitt weist eine Öffnung 32 auf, von der sich eine Venturiinischröhre 33 aus erstreckt, und der äußere Abgasabschnitt besitzt eine diagonal gegenüberliegend angeordnete öffnung 34» mit der eine Auslaßleitung 35 verbunden ist.

Die Ablenkbleche der ersten Reihe von Ablenkblechen sind so geformt und miteinander verbunden, daß sie eine fortlaufende,gewellte Wand 36 bilden, die von der äußeren Befestigung 26 an dem Gehäuse zu einer oberen Innenkantenbefestigung 37 an der inneren Gehäusewand 17, dort wo die Öffnungen 24 angeordnet sind, verläuft, und diese innere Prallblechkante ist mit übereinstimmenden öffnungen 38 ausgestattet. Diese Prallblechwand, deren Windungen natürlich konzentrisch verlaufen, ist im Abstand sowohl von der oberen als auch von der unteren Gehäusewand durch obere Stege 39, in denen öffnungen 40 ausgebildet sind, und untere Stege 41» in denen Öffnungen 42 vorgesehen sind, angeordnet .

Die Prallbleche der zweiten Reihe von Prallblechen bestehen aus konzentrischen Wänden 43» die in der Mitte in den Windungen der Prallbiechwand 36 angeordnet sind, so daß die aus der Mischung bestehende Strömung unter der Wand und die aus den Abgasen bestehende Strömung über der Wand jeweils eng an der gewellten Oberfläche durch die Öffnungen 42 hsii. 40 verläuft. Die aus der Tenturirölire an dem äuSaren BinlaSabsohnitt 31 in das Gehäuse eintretende Gas«Inft Mischung verteilt sieh von selbst über den Umfang dieses EinlaSabsohnittes mid fließt an der Unterseite der Prallblechwand 36 radial nach innen zu den unter der Brennerschale angeordneten Einlaßöffnungen 22, wobei wieder die aus der Gaa-Luft Mischung bestehende Strömung durch ausgezogene Pfeile angedeutet ist. Die durch die oberen Auslaßöffnungen 24

909846/07 7 7

aus dem Brenner austretenden Verbrennungsgase fließen über die oberen Flächen der Prallblechwand 36 entgegengesetzt radial nach außen zu dem äußeren Abgasabschnitt 30 und von diesem durch den Kanal 33. Bas Gehäuse bildet somit einen Wärmeaustauscher, durch den die ankommende Mischung und die austretenden Verbrennungsgase in entgegengesetzter Richtung zueinander fließen, um die ankommenden Gase vorzuwärmen und die Abgase vor ihrem Austritt abzukühlen.

Der Brenner und der Wärmeaustauscher müssen beschickt werden, und dies wird dadurch erreicht, daß in die Gasleitung 45, durch die unter der Steuerung eines Handventils 46 Gas zu der öffnung der Yenturiröhre 33 geleitet wird, eine Überdruckpumpe 44 eingebaut wird. Die Pumpe kann aus einer beliebigen, geeigneten elektrischen Pumpe, wie etwa der einfachen Membranpumpe, bestehen, wie sie für kleine Aquarien verwandt wird, mit denen man den Gasdruck auf einen Wert in dem Bereich von ungefähr 38 cm bis ungefähr 75 cm Wassersäule steigern kann. Der Hauptdruck für unreguliertes Naturgas liegt gewöhnlich bei ungefähr 18 cm Wassersäule, und für reguliertes Naturgas in der Größenordnung von ungefähr 10 cm Wassersäule, eo daß die Druckverstärkung im eraten i?all das 2wei- bis Dreifache und im zweiten Pail das Vier- bis Achtfache beträgt, Umgebungsluft wird in die Venturiröhre in der gewöhnlichen Weise angesaugt.

Dia in den S¹Ig. 4 und 5 dargestellte sweit® Ausführungsform gemäß der Erfindung unterscheidet sich sowohl in der form des Wärmeaustauscherabschnittes als auch in der Gasauführung von der ersten Ausführungsform, Obgleich der Wärmeaustauscher 47 wieder als hohler, ringförmiger Körper ausgebildet ist, wird er auf einfachere Art durch einen ersten fortlaufenden Metallstreifen 48, der als offene Spirale von einem äuSesen Bnäe 49 su einem inneren Ende 50 aufgewickelt ist, usid einen in ähnlicher Weise aufgewickelten zweiten Streifen 51 gebildet, äer im Abstand zu dem ersten Streifen zwischen diesen eingeschichtet ist und von einem äußeren Bnde 52 zu einem inneren lade 53 führie.

909846/07

Das äußere Ende 49 des ersten Streifens 1st Im Abstand von dem nach innen angrenzenden Teil des zweiten Streifens angeordnet und bildet mit diesem einen Einlaß 54, während das äußere Ende 52 des zweiten Streifens an dem ersten Streifen befestigt ist und somit den Durchgang zwischen diesen beiden Streifen verschließt. Die inneren Enden der Streifen sind im Abstand voneinander angeordnet und liegen an einer zylindrischen Innenwand 55 an» in der wie bei der ersten Ausführungsform die Brennerschale 56 gehalten wird. Die Wand 55 weist eine Einlaßöffnung 57 zwischen den inneren Enden 50» 55 der Spiralenwände auf» die zu dem Raum unter der Brennerschale führt, und obere Abgasöffnungen 58 sind über dem Brennersieb 59 ausgebildet, die zu der innersten Windung der Spiralenwand 51 führen.

Das Gehäuse ist durch eine untere Scheibe 60 verschlossen und eine Glasplatte 61 ist auf die Oberseite der Brennerverbrennungskammer 62 aufgebracht. Bei dieser Ausführungsform wird jedoch das Gas unter hohem Druck von einer veränderlichen Sperrstiftöffnung 63 in ein Venturirohr 64 in der Schale 56 an einer unteren Hittelöffnung eingeblasen, und die für die Verbrennung benötigte Luft wird an diesem Punkt angesaugt, was natürlich im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform steht, bei der die Mischung vor dem Wärmeaustauscher durchgeführt wird. Eine schalenförmige Verteilerplatte 65 wird auf Schenkeln 66 über dem Venturirohrauslaß gehalten, um die eintretende Mischung über die Schale unter dem Brennersieb zu verteilen.

Durch die ausgezogenen Pfeile in Pig. 5 ist die ankommende !luftströmung und durch die gestrichelten Pfeile die Abgasetrömung angedeutet, wobei die beiden Ströme wie zuvor entgegengesetzt zueinander geführt sind. Die Abgase treten an einem Auslaß 67 in der Wand 51 in der Fähe des Endes dieser Wand aus und werden durch einen Kanal 68 zu einer geeigneten Auslaßstelle geführt. Der Einlaß 57 und der Auslaß 58 in der Wand 55 können gegebenenfalls dadurch vergrößert werden, daß der Abstand der Befestigungen der inneren Enden der Wände 48 und 51 vergrößert wird, wobei die größte Fläche für diese öffnungen entsteht, wenn diese

909846/0777

Befestigungen an diagonal gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind.

Da die besondere Ausführungeform des durchlochten Körperteiles des Brenners für die vorliegende Erfindung keine kritische Größe darstellt, sind die Siebe 21 und 59 aus Einfachheitsgründen lediglich als Einrichtungen dargestellt, die aus einer einfachen einzigen Schicht anstatt aus mehreren Schichten bestehen, wie es üblich ist. Das Material, aus dem der Körper hergestellt ist, ist natürlich ebenfalls eine variable GrUSe, wobei keramische und faserförmige Strahlungevorrichtungen, wie sie bereits bekannt sind, in der beschriebenen Anordnung verwandt werden können.

Der Wärmeaustauscher der zweiten Ausführungsform kann mit der Ventur!rohranordnung der ersten Ausführungsform verwandt werden, und ebenso kann der Wärmeaustauscher der ersten Ausführungsfo'r» zusammen mit der zweiten Ausführungsform des Brenners verwandt werden.

Die neuen Ausführungsformen eines Infrarotbrenners haben gemeinsam den Vorteil, daß sie nicht durch das oder die Üblichen Luftgebläse, sondern durch eine verhältnismäßig kleine und billige Pumpe in der Gasleitung innerhalb der Anlage selbst gespeist werden, und diese Verbesserung wird sowohl mit und ohne den Wärmeaustauscher erreicht. In ähnlicher Welse besteht die Möglichkeit, die verbesserten Wärmeaustauscherausführungen auf andere Arten von Brennern anzuwenden.

Durch die oben beschriebene unmittelbare Vereinigung des Wärmeaustauschers mit dem Brenner und durch die Formanpassung des Wärmeaustauschers an den Brenner wird neben der gewünschten Energieübertragung zusätzlich eine allgemein wirksame Raumausnützung erreicht und es können Fälle auftreten, bei denen eine Trennung dieser beiden vorgezogen wird, und/oder bei denen eine solche Formübereinstimmung weniger bedeutsam ist.

909 846/0777

Claims

Patentansprüche

( 1.jInfrarotbrenner, gekennzeichnet durch eine Zuführleitung

(45) für gasförmigen Brennstoff von einer unter verhältnismäßig niedrigem Druck stehenden Quelle, durch eine mit der Zuführleitung verbundene Mischkammer (33) mit einem Einlaß zum Ansaugen von Luft, durch eine in Strömungsrichtung des gasförmigen Brennstoffes vor und in der Nähe der Mischkammer in der Zuführleitung angeordneten Pumpe (44) zur Erhöhung des Gasdruckes, und durch eine die Mischkammer mit einer Brennkammer (18) verbindenden Strömungsleitung, in der ein durchlochter Körper (21) angeordnet ist, der bei einer Erhitzung in den glühenden Zustand versetzbar ist.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Pumpe (44) geförderte Brennstoffgas unter einem Druck im Bereich von ungefähr 38 cm bis ungefähr 75 cm Wassersäule steht.
3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Zuführleitung und/oder der Strömungsleitung Teil eines Wärmeaustauschers (10) ist, durch den das Brennstoffgas und/oder die Brennstoffgas-Luft Mischung im Gegenstrom mit den Verbrennungsgasen des Brenners führbar sind.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (10) stationäre Leitbleche (25, 36, 43) aufweist, durch die voneinander getrennte Leitungen gebildet werden, durch die das Brennstoffgas und/oder die Brennstoffgas-Luft Mischung und die Verbrennungsabgase des Brenners im Gegenstrom führbar sind.
5. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieser eine Schale (16) enthält, in der

909846/0777

- ίο -

der durchlochte Körper (21) angeordnet ist und daß der Wärmeaustauscher ringförmig um diese Schale herum angeordnet ist.
6. Gasbrenner für Kochherde und dergleichen, gekennzeichnet durch eine Brennkammer (62) mit einem Einlaß für eine brennbare Mischung aus Gas und Umgebungsluft und einem Auslaß (58) für die durch die Verbrennung der Mischung in der Kammer erzeugten heißen Abgase, durch einen stationären Wärmeaustauscher (47) mit einer zusammengerollten Oberfläche und mit einer Einrichtung (63, 64) um die Umgebungsluft für die brennbare Mischung und die Abgase des Brenners im Gegenstrom-Wärmeaustausch durch den Wärmeaustauscher zu führen.
7. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher im allgemeinen zylindrisch ist und daß die zusammengerollte Oberfläche spiralenförmig ausgebildet ist.
8. Gasbrenner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher im allgemeinen zylindrisch ist und daß die zusammengerollte Oberfläche konzentrische Windungen aufweist.
9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (62) ein Körper (59) angeordnet ist, der durch Erhitzung in den glühenden Zustand versetzbar ist.
10. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sich im glühenden Zustand befindliche Körper (21, 59) eine nach aufwärts gerichtete Strahlungshitze abstrahlt.
11. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glasplatte (12, 61) über der Brennkammer (18, 62) angeordnet ist.

909846/0777

Leerseite