DE19733768A1 - Brenngas-Einleitungsvorrichtung für einen Gas-Vormischbrenner - Google Patents
Brenngas-Einleitungsvorrichtung für einen Gas-VormischbrennerInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
- F23D14/64—Mixing devices; Mixing tubes with injectors
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von
Brenngas in einen Luftstrom, insbesondere für einen Gas-Vor
mischbrenner, mit einem Venturirohr, das in Richtung seiner
Rohrachse von Luft durchströmt wird, und mit mindestens ei
ner in das Venturirohr führenden Zuströmöffnung für das
Brenngas im Bereich des engsten Querschnitts des Venturi
rohrs.
Eine derartige Einleitungsvorrichtung ist beispielsweise
durch die Veröffentlichung "Flame Special ISH Edition" der
Firma Honeywell, Nr. 2, 1997 bekanntgeworden.
Bei dieser bekannten Einleitungsvorrichtung wird das Brenn
gas in ein Venturirohr eingeleitet, in welchem ein negativer
Luftdruck vorherrscht. Das Einleiten des Brenngases in den
Luftstrom erfolgt dabei etwa im Bereich des engsten Quer
schnitts des Venturirohrs über eine koaxial zur Rohrachse
des Venturirohrs angeordnete ringförmige Zuströmöffnung. Das
aus dieser ringförmigen Zuströmöffnung mantelförmig um den
Luftstrom herum austretende Brenngas strömt im wesentlichen
ohne Durchmischung mit dem Luftstrom an der Diffusorwand des
Venturirohrs entlang. Die eigentliche Durchmischung zwischen
Brenngas und Luft erfolgt erst in einem stromabwärts der
Zuströmöffnung bzw. des Venturirohrs angeordneten Gebläse,
so daß der Grad der Durchmischung von der Drehzahl des Ge
bläses abhängig ist. Die mechanische Toleranz der beiden die
ringförmige Zuströmöffnung bildenden kreisförmigen Umfangs
wände führt zu entsprechend hohen Toleranzen der Austritts
fläche der Zuströmöffnung.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe
zugrunde, eine Einleitungsvorrichtung der eingangs genannten
Art derart weiterzubilden, daß die Luft und das zuströmende
Brenngas bereits innerhalb der Einleitungsvorrichtung besser
miteinander vermischt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
mindestens eine bzw. jede Zuströmöffnung exzentrisch zur
Rohrachse angeordnet ist und daß das jeweils aus einer Zu
strömöffnung ausströmende Brenngas im wesentlichen parallel
zur Rohrachse gerichtet ist.
Das exzentrische Zuströmen des Brenngases bzw. eines Teil
des Brenngases führt zu Verwirbelungen innerhalb der Luft/
Brenngas-Strömung stromabwärts der mindestens einen Zuström
öffnung, wodurch sich Luft und Brenngas stromabwärts der
Zuströmöffnung, d. h. im Diffusor des Venturirohrs, stärker
miteinander vermischen. Die mindestens eine Zuströmöffnung
liegt nicht wie üblich zentral oder als Umfangsbohrung in
der Rohrwand, sondern im vorderen Bereich des Venturirohrs
(Venturidüse, Venturikanal) mit annähernd zur Rohrachse par
alleler Ausströmrichtung. Durch den das Venturirohr durch
strömenden Luftstrom kann an der Zuströmöffnung ein Unter
druck erzeugt werden, durch den das Brenngas in das Venturi
rohr angesaugt wird.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
ist die mindestens eine Zuströmöffnung durch ein in das Ven
turirohr hineinragendes Zuströmrohr gebildet. Als Strömungs
schikane führt dieses im Venturirohr endende Zuströmrohr zu
noch stärkerer Verwirbelung innerhalb der Strömung und trägt
so zu einer noch einer besseren Vermischung von Brenngas und
Luft bei.
Anstelle eines separaten Zuströmrohres kann bei anderen Aus
führungsformen das Venturirohr stromaufwärts der mindestens
einen Zuströmöffnung auch auf einem axialen Rohrabschnitt in
mindestens zwei voneinander getrennte Querschnittshälften,
eine für die Luft und mindestens eine für das Brenngas, un
terteilt sein. Am stromabwärtigen Ende dieses Rohrabschnitts
vereinigen sich dann Luft und Brenngas bei gleichzeitiger
Vermischung, wobei die Zuströmöffnung durch die Austritts
fläche der Querschnittshälfte am Ende des Rohrabschnitts ge
bildet ist. Zur Trennung kann z. B. eine einfache Trennwand
axial ins Venturirohr eingelegt sein, wodurch eine kreisab
schnittsförmige Zuströmöffnung definiert wird.
Wenn sich die mindestens eine Zuströmöffnung über einen Um
lenkabschnitt in das Venturirohr öffnet, kann die dann
schnellere Strömung im Bereich des Umlenkabschnitts zusätz
lich zur Erzeugung des Unterdruckes herangezogen werden. Bei
einem gegebenen Druckverlust des Venturirohrs kann so ein
höherer Unterdruck an der Zuströmöffnung und somit eine hö
here Genauigkeit erreicht werden.
Um eine Ablösung der Strömung von der Diffusorwand möglichst
lange hinaus zögern oder gar vollständig verhindern zu kön
nen, ist bei ganz vorteilhaften Ausführungsformen der Erfin
dung dem Gemisch aus Luft und Brenngas zumindest stromab
wärts der mindestens einen Zuströmöffnung ein Drall aufge
prägt. Durch einen Drall, d. h. eine Strömungskomponente um
die Rohrachse herum, kann eine bessere und längere Anlage
des Gemisches am Diffusor erreicht werden. Dies erlaubt eine
schnellere Erweiterung des Diffusors bzw. Venturirohrs und
ermöglicht eine verkürzte Baulänge des Venturirohrs. Durch
eine leicht tangential gerichtete Zuströmung des Brenngases
schräg zur Rohrachse kann dem Gemisch stromabwärts der min
destens einen Zuströmöffnung durch das Brenngas ein leichter
Drall versetzt werden. Auch kann bereits stromaufwärts der
Zuströmöffnung der Luft ein Drall aufgeprägt sein, der dann
stromabwärts auch zu einem Drall im Gemisch führt.
Um die Vermischung von Brenngas und Luft noch weiter zu
steigern, können mehrere solcher Einleitungsvorrichtungen,
wie sie oben beschrieben sind, kaskadiert werden, d. h., es
kann eine mehrfache Durchströmung von Venturirohren bzw.
Venturidüsen vorgesehen sein.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be
schreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend
genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfin
dungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in be
liebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und
beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende
Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaf
ten Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gebläsebren
ners, dem eine erfindungsgemäße Einleitungsvor
richtung mit einem Venturirohr vorgeschaltet ist;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einleitungsvorrichtung mit einer parallel zur
Rohrachse ausgerichteten Zuströmöffnung;
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Einleitungsvorrich
tung der Fig. 2 gemäß III-III in Fig. 2;
Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Querschnitt durch
eine Einleitungsvorrichtung mit zwei Zuströmöff
nungen; und
Fig. 5 einen der Fig. 3 entsprechenden Querschnitt durch
eine Einleitungsvorrichtung mit einer kreisab
schnittsförmigen Zuströmöffnung.
Die Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Ge
genstand teilweise stark schematisiert und sind nicht not
wendigerweise maßstäblich zu verstehen.
In Fig. 1 ist ein Gas-Vormischbrenner mit einem Gaskessel 1
und mit einem Gebläse 2 gezeigt, das von einem Gebläsemotor
3 angetrieben wird und dem Gaskessel 1 ein Luft/Brenngas-Ge
misch 4 über einen Strömungskanal 9 zuführt. Dem Gebläse 2
vorgeschaltet ist eine Einleitungsvorrichtung 10, in der
Brenngas 5 der von dem Gebläse 2 angesaugten Luft 6 zuge
mischt wird. Die Zuführung des Brenngases 5 wird mittels ei
nes Gas-Nulldruckreglers 7 geregelt, dem das Brenngas über
eine Gasleitung 8 zugeführt wird.
Die Einleitungsvorrichtung 10 umfaßt ein Venturirohr (Ventu
ridüse bzw. -kanal) 11, in dem die Luft 6 vorübergehend auf
eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird. Über eine im
Bereich des engsten Querschnitts des Venturirohrs 11 ange
ordnete Zuströmöffnung 12 wird durch diesen Luftstrom das
Brenngas 5 angesaugt, das im wesentlichen parallel zur
Rohrachse 13 in das Venturirohr 11 einströmt. Vor seinem
Ausströmen aus der Zuströmöffnung 12 wird das Brenngas 5
über einen Umlenkabschnitt 14 um etwa 180° umgelenkt, was zu
einer schnelleren Strömung im Bereich des Umlenksabschnitts
14 und damit zur Erzeugung eines verbesserten Unterdruckes
führt. Bei einem gegebenen Druckverlust im Venturirohr 11
kann so ein höherer Unterdruck an der Zuströmöffnung 12 und
somit eine höhere Genauigkeit bzw. Dosierung des Brenngases
5 erreicht werden.
Dem im Diffusor 15 des Venturirohrs 11 strömenden Gemisch 4
wird ein um die Rohrachse 13 gerichteter Drall 16 aufge
prägt, so daß eine Strömungsablösung des Gemischs 4 von der
Innenwandung des Diffusors 15 verzögert bzw. vollständig
verhindert wird. Der Drall 16 kann entweder durch einen der
Luft 6 bereits stromaufwärts der Zuströmöffnung 12 aufge
prägten Drall oder durch einen dem Gemisch 4 erst stromab
wärts der Zuströmöffnung 12 aufgeprägten Drall erzeugt sein.
Dazu kann z. B. die Zuströmung des Brenngases 5 leicht tan
gential bzw. schräg zur Rohrachse 13 erfolgen.
Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 wird das
Brenngas 5 über ein in das Venturirohr 11' hineinragendes
separates Zuströmrohr 17 eingeleitet, das im Bereich des
engsten Querschnitts 18 des Venturirohrs 11' angeordnet ist.
Das Zuströmrohr 17 bildet eine Strömungsschikane, die zu
Verwirbelungen innerhalb des Gemisches 4 führt und so zu ei
ner verbesserten Vermischung von Brenngas 5 und Luft 6 bei
trägt.
Das Brenngas 5 kann entweder über eine einzige Zuströmöff
nung 12' (Fig. 3) oder über mehrere Zuströmöffnungen 12' in
das runde Venturirohr 11' eingeleitet werden, wobei in
Fig. 4 beispielhaft zwei diametral einander gegenüberliegen
de Zuströmöffnungen 12' dargestellt sind. Dabei ist jede
Zuströmöffnung 12' exzentrisch zur Rohrachse 13 angeordnet,
damit bereits im Diffusor 15 eine bessere Durchmischung von
Brenngas 5 und Luft 6 stattfindet.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Zu
strömöffnung 12'' durch die kreisabschnittsförmige untere
Querschnittshälfte des durch eine Trennwand 19 auf einem
Rohrabschnitt unterteilten runden Venturirohrs 11'' gebildet
ist. Am stromabwärtigen Ende der Trennwand 19 strömt dann
der Luft 6 das Brenngas 5 bei gleichzeitiger Durchmischung
zu.
Claims (6)
1. Vorrichtung (10) zum Einleiten von Brenngas (5) in ei
nen Luftstrom, insbesondere für einen Gas-Vormischbren
ner, mit einem Venturirohr (11; 11'; 11''), das in
Richtung seiner Rohrachse (13) von Luft (6) durchströmt
wird, und mit mindestens einer in das Venturirohr (11;
11'; 11'') führenden Zuströmöffnung (12; 12'; 12'') für
das Brenngas (5) im Bereich (18) des engsten Quer
schnitts des Venturirohrs (11; 11'; 11''),
dadurch gekennzeichnet,
daß die mindestens eine bzw. jede Zuströmöffnung (12;
12'; 12'') exzentrisch zur Rohrachse (13) angeordnet
ist und daß das jeweils aus einer Zuströmöffnung (12;
12'; 12'') ausströmende Brenngas (5) im wesentlichen
parallel zur Rohrachse (13) gerichtet ist.
2. Einleitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mindestens eine Zuströmöffnung (12;
12') durch ein in das Venturirohr (11; 11') hineinra
gendes Zuströmrohr (17) gebildet ist.
3. Einleitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Venturirohr (11'') stromauf
wärts der mindestens einen Zuströmöffnung (12'') in
mindestens zwei voneinander getrennte Querschnittshälf
ten, eine für die Luft (6) und mindestens eine für das
Brenngas (5), unterteilt ist.
4. Einleitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die minde
stens eine Zuströmöffnung (12; 12'; 12'') über einen
Umlenkabschnitt (14) in das Venturirohr (11; 11'; 11'')
öffnet.
5. Einleitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch (4)
aus Luft (6) und Brenngas (5) zumindest stromabwärts
der mindestens einen Zuströmöffnung (12; 12'; 12'') ein
Drall (16) aufgeprägt ist.
6. Einleitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kaskadierung meh
rerer Einleitungsvorrichtungen (10)
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Publications (2)
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Country Status (1)
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DE (1) | DE19733768C2 (de) |
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- 1997-08-05 DE DE1997133768 patent/DE19733768C2/de not_active Expired - Fee Related
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