DE19625118A1

DE19625118A1 - Vollvormischender atmosphärischer Strahlungsbrenner

Info

Publication number: DE19625118A1
Application number: DE19625118A
Authority: DE
Inventors: Franz Borgmann; Christoph Capellmann; Martin Oberhomburg
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: VAILLANT GMBH, 42859 REMSCHEID, DE
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1996-06-14
Publication date: 1997-01-02
Also published as: CH691921A5; DE29611022U1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen vollvormischenden atmosphärischen Strahlungsbrenner gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Übliche atmosphärische, vollvormischende Gasbrenner weisen meist eine Abdeckung in Form eines mit Schlitzen oder Löchern, die Ausströmöffnungen bilden, versehenen Blechs aus einem temperaturbeständigen Stahlblech auf.

Bei diesen Brennern ergibt sich das Problem, daß die Ausströmöffnungen solcher Abdeckungen relativ große Querschnitte aufweisen und aus Festigkeitsgründen erhebliche Ab stände voneinander aufweisen müssen. Dies führt dazu, daß die Abdeckung solcher Bren ner nur einen relativ kleinen Anteil an freier Durchtrittsfläche aufweisen und sich im Betrieb des Brenners getrennte Flammen ausbilden. Mit solchen Brennern können jedoch nicht alle Gasarten problemlos verbrannt werden und sie besitzen nur einen kleinen Modulationsbe reich.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Brenner der eingangs er wähnten Art vorzuschlagen, der sich auch gut für die Verbrennung von verschiedenen Gas arten eignet und einen erweiterten Modulationsbereich aufweist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Brenner der eingangs erwähnten Art durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.

Dies ermöglicht es, eine Luftzahl von 1,1 bis 1,30 im Auslegungspunkt zu erreichen, mit der sich Methan bzw. Erdgas problemlos verbrennen läßt. Die energetische Flächenbelastung kann hierbei zwischen 15 und 50 W/cm² liegen.

Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil einer sehr feinen Verteilung des aus dem Gemischraum austretenden Gemisches und damit zur Ausbildung sehr kleiner und sich dicht an dicht ausbildender Flammen.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil, daß die Abdeckung sehr hoch temperaturbeständig ist. Außerdem ergibt sich dadurch auch eine sehr feine Verteilung der Ausströmöffnungen. Dabei ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 7 der Vorteil einer verbesserten mechanischen Stabilität und eines erhöhten Strahlungsemissionskoeffi zienten.

Durch die Merkmale des Anspruches 5 ergibt sich ebenfalls eine sehr feine Verteilung des ausströmenden Gemisches.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 ergibt sich der Vorteil, daß die eigentliche Abdeckung relativ dünn ausgebildet werden kann und die erforderliche mechanische Festigkeit des Brenners im wesentlichen durch die Wände des Gemischraumes und das Stützgitter sicher gestellt wird.

Durch die Merkmale des Anspruches 6 ergibt sich der Vorteil, daß eine bessere Verteilung des Gemisches im Gemischraum erreicht wird und sich keine Zonen ausbilden können, in denen vermehrt Gemisch ausströmt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine axonometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennerstabes,

Fig. 2 und 3 Querschnitte durch verschiedene Ausführungsformen eines Brennerstabes nach der Fig. 1,

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Flächenbrenner und

Fig. 5 eine Stirnansicht eines Flächenbrenners nach der Fig. 4.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.

Ein überstöchiometrisch mit einer Luftzahl von 1,0 bis 1,9 betriebenen Brennerstab 1 nach der Fig. 1 weist einen Injektor 2 auf, der in einem unteren Bereich 9 einer Stirnwand 4 einer Gemischkammer 3 gehalten ist und in das Innere 8 der Gemischkammer 3 hineinragt. Dabei ragt der Injektor 2 im wesentlichen bis zur Mitte der Gemischkammer 3 hinein.

In dem oberen Bereich der Gemischkammer 3 sind Einfassungen 5 angeordnet, in denen eine Abdeckung 6 gehalten ist.

Diese Abdeckung 6 ist mit einer Vielzahl von Löchern versehen, die eine freie Durchtrittsflä che von 30 bis 45% aufweisen oder ist durch ein feines Gitter oder Gewebe aus hochtempe raturbeständigem Edelstahl (z. B. 1,4767 oder 1,4725) hergestellt. Weiter kann die Abdeckung auch aus einem Gewebe oder Gewirke aus hochtemperaturbeständigen Keramikfa sern (z. B. Silikatfaser aus SiO₂/95% und Al₂O₃/4%) oder aus einem Gewebe oder Gewirke aus hochtemperaturbeständigen Edelstahlfasern, z. B. aus Chrom-Aluminium-Stahl (CrAl 20 5 : 1,4767 oder CrAl 14 4 : 1,4725), hergestellt sein. Die Größe der Durchtrittsflä che ist so gewählt, daß sich eine Flächenbelastung von 15-50 W/cm² ergibt. Die Flächen belastung kann durch einen größeren Gas-Luft-Gemisch-Strom erhöht werden.

Weiterhin können die Keramikfaser-Gewebe oder -Gewirke mit einer hochtemperaturbe ständigen Beschichtung z. B. aus Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid versehen sein, um die mechanische Stabilität und den Strahlungsemissionskoeffizienten zu erhöhen.

Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, kann im Inneren 8 der Gemischkammer 3 oberhalb des Injektors 2 ein Lochblech 7 angeordnet sein, das für eine gleichmäßige Verteilung des Gemisches im Raum oberhalb des Lochblechs 7 sorgt.

Dieses Lochblech 7 kann eben oder konvex gekrümmt bezüglich der Durchströmung aus gebildet sein.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners. Bei diesem ist eine Gemischkammer 3′ vorgesehen, in deren Stirnseite 4′ mehrere Injektoren 2 gehalten sind. Auch bei diesem Brenner ist in dessen obersten Bereich eine Einfassung 5 vorge sehen, in der eine Abdeckung 6 gehalten ist. Die Flächenbelastung liegt zwischen 15 und 50 W/cm².

Wie aus der Fig. 5 zu ersehen ist, ist die Abdeckung 6 auch bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 konvex gekrümmt, wobei die Abdeckung 6 des Brenners nach den Fig. 4 und 5 aus dem gleichen Material hergestellt sein kann, wie jene die bei einem Brenner nach den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sind.

Claims

1. Atmosphärischer überstöchiometrisch vormischender Strah lungsgasbrenner mit einem Düsen-Injektorsystem und einer gemischdurchlässigen Abdeckung (6) aus einem hochtempe raturbeständigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Injektor(en) (2) in einen Gemischraum (3, 3′) hinein ragt, dessen Abdeckung (6) eine freie Durchtrittsfläche von 30 bis 45% der Fläche der Abdeckung (6) aufweist und mit einer Flächenbelastung von 15 bis 50 W/cm² betrieben wird.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (6) aus einem eindimensional gewölbten Gitter oder Gewebe aus hochtemperaturbeständigem Edelstahl (CrAl 20 5 oder CrAl 14 4 oder CrAl 22 5) gebildet ist.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (6) aus einem Gewebe oder Gewirke aus hochtemperaturbeständigen Keramikfasern (aus 24% SiO₂ und 62% Al₂O₃ und 14% B₂O₃ oder Silikatfasern aus 95% SO₂ und 4% Al₂O₃) gebildet ist.

4. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Abdeckung (6) auf einem Stützgitter oder Gerüst aufliegt.

5. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (6) aus einem Gewebe oder Gewirke aus feinen hochtemperaturbeständigen Edelstahlfasern, z. B. Chrom-Aluminium-Stahl (CrAl 20 5, CrAl 14 4, CrAl 22 5) gebildet ist.

6. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß im Gemischraum (3) zwischen dem bzw. den Injektor(en) (2) und der Abdeckung (6) ein Lochblech (7) angeordnet ist.

7. Gasbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikfasern mit einer Beschichtung aus Siliziumcarbid oder Siliziumnitrid od. dgl. beschichtet sind.