DE19542649A1 - Atmosphärischer, wassergekühlter Gasbrenner - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem atmosphärischen, wassergekühlten Gasbrenner nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Gasbrenner dieser Gattung (G 9216605.9) sind zwei Kühlrohre mit dem die Verteilerkammer umschließenden Gehäuse des Brennerelements fest verbunden, das Wärme aus der Firstleiste (Brennerkopf) des Brennerelements in das Kühlwasser ableitet. Bei dieser Anordnung wird das der Verteilerkammer zuströmende Gas-Luftgemisch stark erwärmt und Wärme auch in einem den Anteil der angesaugten Primärluft verringerndem Maße an die Injektoröffnung des Brennerelementes geleitet.

Vorteile der Erfindung

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung nach dem Kennzeichen des Hauptanspruchs erfolgt eine strikte Trennung von strömungsführenden und wärmeableitenden Teilen des Brennerelementes, wodurch eine optimale Kühlung der Firstleiste bzw. Brennzone erreicht und eine die Primärluftansaugung beeinträchtigende Erwärmung eines vorgesetzten Injektors vermieden wird. Das Gehäuse der Verteilerkammer wird weniger thermisch beansprucht, so daß es dünnwandiger ausgeführt werden kann. Durch die größere Primärluftreserve machen sich auch Verschmutzungen erst nach längerer Betriebszeit bemerkbar, wodurch sich längere Wartungsintervalle ergeben.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Hauptanspruchs möglich.

Eine einfache und fertigungsgerechte Ausfertigung ergibt sich, wenn die die Brennzone bildende Firstleiste und das bzw. die Wärmeleitbleche gemeinsam ein einstückiges Teil bilden.

Bei einer solchen Ausführung kann vorzugsweise das die Firstleiste und das bzw. die Wärmeableitbleche bildende Teil aus einem Blech mit hoher Leitfähigkeit, vorzugsweise aus Aluminium bestehen, auf welches zumindest im Bereich der Brennzone eine hochhitzebeständige und zunderfeste Schicht aufgebracht ist.

Die hitzebeständige Schicht, z. B. eine Schicht aus Edelmetall oder Keramik (z. B. AlSiO₂) kann durch Plattieren (Bimetall), Flammspritzen, oder einem anderen bekannten Verfahren auf das Grundblech aufgebracht werden.

Bei Gasbrennern mit einem Brennerelement, dessen die Verteilerkammer enthaltendes Gehäuse aus zwei aneinanderanliegenden, entsprechenden ausgeformten Blechhälften gebildet ist und das Kühlrohr durch korrespondierende Öffnungen in einem nichtausgeformten Bereich der Blechhälften hindurchgeführt ist, wird vorgeschlagen, daß das oder die Kühlrohre die Öffnungen in den Blechhälften mit definiertem Spiel berührungslos durchsetzen. Dadurch ist auch bei einer derartigen Ausbildung des Brennerelementes eine konsequente Trennung vom strömungsführenden Teil und wärmeableitenden Teil sichergestellt.

Das die Verteilerkammer umschließende Gehäuse kann getrennt von einem eine Düse, einen Mischkanal und einen Diffusorkanal enthaltenden Injektor ausgeführt sein. Eine einfachere und fertigungsgerechte Ausfertigung ergibt sich, wenn die beiden Blechhälften des die Verteilerkammer umschließenden Gehäuses durch entsprechende Ausformungen zwischen sich auch die Strömungskanäle des Injektors umschließen.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Gas-Luftgemisches über die gesamte Länge eines Brennerelements zu erreichen, kann eine Verengung des Strömungsquerschnitts an der Einmündung in die Verteilerkammer vorgesehen sein. Wenn der Diffusorkanal etwa in Längsmitte der Verteilerkammer in diese einmündet, wird vorgeschlagen, daß die Verengung einen nach bei den Längsenden der Verteilerkammer hin divergierenden Strömungsquerschnitt hat.

Eine ohne zusätzliche Bauteile auskommende Ausführung ergibt sich, wenn die Verengung des Strömungsquerschnitts durch einen nach innen geformten Bereich mindestens einer der beiden Blechhälften des Brennerelementes gebildet ist. Durch den Wegfall von zusätzlichen Einbauteilen wird auch die Verschmutzungsneigung des Brenners verringert.

Ein wirbelfreies Einströmen des Gas- Luftgemisches in die Brenneröffnungen der Firstleiste und eine verbesserte Flammenhaltewirkung läßt sich erreichen, wenn die Brenneröffnungen in der Brennzone des Brennerelementes von aus der Ebene der Firstleiste herausgestellte Kragen umgeben sind. Die dabei entstehenden gerundeten Einlaufkanten verringern ebenfalls die Verschmutzungsneigung und den Strömungswiderstand, so daß auch durch diese Maßnahme der Primärluftanteil (Primärluftreserve) erhöht werden kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen atmosphärischen, wassergekühlten mit überstöchiometrischer Luftansaugung arbeitenden Brenner (LOW-NOx-Brenner) für einen Gas-Wasserheizer,

Fig. 2 die Seitenansicht eines Brennerelementes des Brenners nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 in größerem Maßstab,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Gehäuse eines Brennerelementes des Brenners nach Fig. 1 und

Fig. 5 vergrößert einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 3.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der Gasbrenner besteht aus einer Anzahl von parallel nebeneinander angeordneten Brennerelementen 10, die je mit einer Vielzahl von schlitzförmigen Brenneröffnungen 12 versehen sind. Jedes Brennerelement 10 hat ein aus zwei schalenförmigen Blechhälften 14, 16 gebildetes Gehäuse 18, das brennraumseitig zwei nebeneinanderliegende Verteilerkammern 20 umschließt, denen je ein aus Düse 22 Mischkanal 24 und Diffusorkanal 26 gebildeter Injektor zugeordnet ist. An der Einmündung der Diffusorkanäle 26 in die Verteilerkammern 20 weisen die beiden Strömungskanäle je eine Verengung 28 auf, die einfach zwischen nach innen gerichteten Wandbereichen 30, 32 am Gehäuse 18 gebildet ist. Der Strömungsquerschnitt der Verengung 28 hat am Ort der Einmündung des Diffusorkanales 26 in die Verteilerkammer 20 seinen kleinsten Wert und divergiert zu den beiden Längsenden der Verteilerkammer 20 hin so stark, daß sich eine gleichmäßige Verteilung des Gas-Luftgemisches über die gesamte Länge des Brennerelementes 10 ergibt.

Die Brenneröffnungen sind in Firstleisten 34 vorgesehen, welche die Brennzonen bilden und die Verteilerkammer 20 nach oben abdecken. Die Firstleisten 34 sind mit der für eine einwandfreie Funktion erforderlichen Kraft am Gehäuse 18 festgehalten. Die Gesamtheit aller Brennerelemente 10 ist von einer kühlwasserführenden Rohrschlange 36 durchsetzt, deren gerade Abschnitte 38 mit definiertem Spiel berührungslos durch Löcher 40 in den einzelnen Brennerelementen 10 hindurchführen, die nahe der Einmündungen der Diffusorkanäle 26 in die Verteilerkammern 20 angeordnet sind.

Die Firstleisten 34 sind zu beiden Seiten des Brennerelementes 10 einstückig mit je einem Wärmeleitblech 42, 44 verbunden, die schürzenartig die Verteilerkammern 20 und die oberen Abschnitte der Diffusorkanäle 26 übergreifen. Die Wärmeleitbleche 42, 44 reichen über die geraden Abschnitte 38 der Rohrschlange 36 hinweg und sind mit diesen durch ein Löt- bzw. Schweißverfahren fest verbunden. Um einerseits den hohen Temperaturbeanspruchungen an der Brennzone standzuhalten und andererseits eine gute Wärmeableitung zu gewährleisten, sind die Firstleiste 34 und die Wärmeleitbleche 42, 44 beispielsweise aus einem Aluminiumblech gebildet, das an der Brennzone durch ein geeignetes Verfahren mit einer temperatur- und zunderfesten Schicht überzogen ist. Die Gehäuse 18 der Brennerelemente 10 werden thermisch weniger belastet und können daher aus einem Material geringer Wandstärke hergestellt sein.

Die Brenneröffnungen 12 sind an ihren beiden Längsseiten mit aus der Ebene der Firstleiste 34 heraustretenden Kragen 50 versehen, welche die Flammenhaltewirkung verbessern. Beim Durchstellen der Kragen 50 ergeben sich an der Zuströmseite der Brenneröffnungen 12 gerundete Übergänge 52, an denen das Gas- Luftgemisch wirbelfrei in die Brenneröffnungen 12 einströmen kann.

Durch die beschriebene Anordnung wird das zuströmende Gemisch nicht so stark aufgeheizt wie bei der bekannten Ausführung, so daß sich eine höhere Dichte des Gemisches und dadurch auch eine größere Primärluftreserve ergibt. Diese vorteilhafte Wirkung wird durch die gerundeten Übergänge 52 an den Eingängen der Brenneröffnungen 12 noch unterstützt. Andererseits wird durch die direkte Ableitung der Wärme aus der Brennzone der Brenner besser gekühlt und dadurch die Entstörung schädlicher Abgasanteile verringert.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei atmosphärischen, wassergekühlten Gasbrennern anwendbar, die mit überstöchiometrischer Primärluftansaugung arbeiten (LOW-NOx-Brenner).

Claims (8)

1. Atmosphärischer, wassergekühlter Gasbrenner mit mindestens einem Brennerelement, das eine Verteilerkammer in einem flachen Gehäuse hat, das eine mit Brenneröffnungen versehene, die Brennzone bildende Firstleiste trägt, und ferner mit mindestens einem wasserführenden Kühlrohr, das mit dem Brennerelement wärmeleitend verbunden ist und sich seitlich neben der Verteilerkammer quer zu deren Gehäuse erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (36, 38) über ein neben dem Gehäuse (18) der Verteilerkammer (20) angeordnetes Wärmeleitblech (42, 44) mit der Firstleiste (34) des Brennerelementes (10) verbunden ist.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die die Brennzone bildende Firstleiste (34) und das bzw. die Wärmeleitbleche (42, 44) gemeinsam ein einstückiges Teil bilden.

3. Gasbrenner nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß das die Firstleiste (34) und das bzw. die Wärmeleitbleche (42, 44) bildende Teil aus einem Blech mit hoher Leitfähigkeit vorzugsweise aus Aluminium besteht, auf welches zumindest im Bereich der Brennzone eine hochhitzebeständige und zunderfeste Schicht aufgebracht ist.

4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Brennerelement, dessen die Verteilerkammer enthaltenes Gehäuse aus zwei aneinander anliegenden, entsprechend ausgeformten Blechhälften gebildet ist und das Kühlrohr durch korrespondierende Öffnungen in einem nichtausgeformten Bereich der Blechhälften hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlrohr (36, 38) die Öffnungen (40) in den Blechhälften (14, 16) mit definiertem Spiel berührungslos durchsetzt.

5. Gasbrenner nach Anspruch 4, mit einem Brennerelement, das mit einem eine Düse, einen Mischkanal und einen Diffusorkanal bildenden Injektor eine vorgefertigte Baueinheit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Blechhälften (14, 16) des die Verteilerkammer (20) umschließenden Gehäuses (18) durch entsprechende Ausformungen zwischen sich auch die Strömungskanäle des Injektors (22, 24, 26) umschließen.

6. Gasbrenner nach Anspruch 5, mit einem Brennerelement dessen Diffusorkanal etwa in Längsmitte der Verteilerkammer in diese einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung des Diffusorkanals (26) in die Verteilerkammer (20) eine Verengung (28) des Strömungsquerschnitts aufweist, der nach den beiden Längsenden der Verteilerkammer (20) hin divergiert.

7. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengung (28) des Strömungsquerschnitts durch einen nach innen geformten Bereich (30, 32) mindestens einer der beiden Blechhälften (14, 16) des Brennerelementes (10) gebildet ist.

8. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Brenneröffnungen (12) von aus der Ebene der Firstleiste (34) bzw. Brennzone herausgestellte Kragen (50) umgeben sind.