DE19751008C1 - Gasbrenner für Kochstellen mit Primärluftvormischung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner für Kochstellen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 196 04 448 A1 ist ein derartiger Gasbrenner für Kochstellen mit einer Wirbelscheibe bekannt. Die Wirbelscheibe ist dabei als eine Scheibe mit einer inneren Öffnung ausgebildet, wobei der Rand der inneren Öffnung mit Einschnitten versehen ist. Die zwischen den Einschnitten gebildeten Abschnitte sind mit ihren Kanten derart gebogen, daß die Kanten gegenüber der Ebene der Scheibe einen spitzen Winkel bilden und ein Ende jeder Kante über und das andere Ende unter der Ebene der Scheibe liegt.

Die Wirbelscheibe liegt auf dem oberen Rand eines topf­ förmigen Brennerkopfes und der Brennerdeckel auf den nach oben gebogenen Ecken der Wirbelscheibe auf, so daß Gasaus­ strömkanäle unmittelbar unter dem Deckel innerhalb seines Randes entstehen. Nachteilig ist bei diesem Brenner die recht komplizierte Wirbelscheibe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Gasbrenner so auszubilden, daß bei einer einfachen Gestaltung sowie einem großen Regelbereich und hohen Wirkungsgrad sehr geringe Mengen an CO und NO_x im Abgas vorhanden sind.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Aus der DE-PS 419 207 ist bereits ein Gasbrenner mit ringförmig angeordneten Gasaustrittsöffnungen für ein Brenngas-Luft-Gemisch bekannt. Letzteren vorgeschaltet ist ein Dom, der den Brennerkopf in eine untere und eine obere der Vermischung dienende Kammer unterteilt und im kegelig ausgebildeten Mittelbereich mit Durchlässen versehen ist. Die obere Kammer ist bei diesem Brenner nicht ringförmig gestaltet.

Durch die erfindungsgemäße Unterteilung des Brenner­ gehäuses in eine obere und eine untere Kammer durch eine mit Gaseinlaßöffnungen versehene Trennscheibe werden Möglichkeiten der Schadstoffverringerung im Abgas optimal genutzt, da in der oberen ringförmigen Kammer eine intensive Verwirbelung, Durchmischung und Homogenisierung des Gas-Luft-Gemisches erfolgt. Eine Vorverwirbelung und -durchmischung des Gas-Luft-Gemisches erfolgt bereits in der unteren Kammer durch die Anordnung des Domes mit dem nach innen gezogenen Kegel, der frei von Öffnungen ist. Hier kommt hinzu, daß der Dom von der Innenseite aus durch das kältere Gas-Luft-Gemisch in der unteren Kammer die obere Kammer einschließlich Brennerdeckel kühlt, sodaß an der als durchgehenden Spalt ausgebildeten Gasaustritts­ öffnung im Bereich der Flammenwurzeln eine Temperatur­ absenkung entsteht. Da NO_x besonders bei höheren Temperaturen an den Flammenwurzeln entsteht, wird mit dieser Maßnahme im Abgas NO_x weiter reduziert. Durch die Geometrie der Schlitze wird die gute Durchmischung des Gas- Luft-Gemisches unterstützt. Außerdem bewirkt die nach innen angekippte äußere Wand der oberen Kammer, daß das Flammen­ bild zur Topfmitte hin gerichtet ist und den Topfboden mit einem relativ langen geschlossenen und stabilen Flammenring beaufschlagt. Das führt zu einem hohen Wirkungsgrad bezüglich der Umsetzung der chemischen Energie, da die Verbrennungswärme nicht nutzlos seitlich und nach unten gerichtet ist, so daß am Kocher angrenzende Baugruppen mit wenig Abstrahlungswärme belastet werden. Zudem werden durch die Gestaltung des Brenners eine überstöchiometrische Betriebsweise des Gasbrenners ohne Rückschlagsgefahr und ohne Flammenabreißen bei Groß- und Kleinbrand, eine hohe Flammenstabilität auch bei Druckschwankungen (z. B. bei Zuschlagen einer Zimmertür) und geringe Verbrennungs­ geräusche ermöglicht.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Unter­ anspruches weitergebildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen kompletten Gasbrenner,

Fig. 2 dessen Trennscheibe als Einzelteil im Schnitt,

Fig. 3 die Trennscheibe als Einzelteil in der Draufsicht und

Fig. 4 die Trennscheibe in der Draufsicht mit abgewandelten Gaseinlaßöffnungen.

Der Gasbrenner 1 in der Fig. 1 besteht aus einem als Blechziehteil gestalteten Brennergehäuse 2, einer Trenn­ scheibe 3 und einem Brennerdeckel 4.

Im Boden des Brennergehäuses 2 ist ein Gewinde 5 einge­ formt, das zur Befestigung des Gasbrenners 1 auf einem Mischrohr als Trägerkörper dient.

Durch die Trennscheibe 3 wird das Brennergehäuse 2 in eine untere Kammer 6 und in eine obere Kammer 7 unterteilt. Die Trennscheibe 3 besitzt Gaseinlaßöffnungen 8, so daß das Gas-Luft-Gemisch von unten in die obere Kammer 7 strömen kann. Die Trennscheibe 3 ist mit einem Dom 9 ausgeführt. Dieser Dom 9 erfüllt mehrere Funktionen. Er dient erstens als Auflage für den Brennerdeckel 4 und damit zur Bildung des durchgehend verlaufenden Gasauslasses in Form eines Spaltes 10 zwischen Brennerdeckel 4 und Brennerkopf 11. Zweitens wird durch den Dom 9 die obere Kammer 7 als eine Ringkammer ausgebildet und drittens wird durch den Dom 9 ein Verwirbelungselement in Form einer Vertiefung 12 und eines Kegels 13 in der unteren Kammer 6 gestaltet. Der Brennerdeckel 4 wird mit einem am Brennerdeckel 4 ange­ schweißten Nietbolzen 14 mit der Trennscheibe 3 verbunden.

Die äußere Wand 15 in der oberen Kammer 7 des Brenner­ gehäuses 2 ist 1° bis 2° nach innen gekippt. Mit dieser Maßnahme wird einmal die Trennscheibe 3 im Brennergehäuse 2 befestigt und zum anderen wird das Gas-Luft-Gemisch mit einer zusätzlichen Wirbelbildung nach oben abgelenkt.

Um einen hohen Wirkungsgrad des Gasbrenners 1 zu erreichen, wurden die Strömungsverhältnisse innerhalb des Gasbrenners 1 so gestaltet, daß einmal eine gute Verwirbe­ lung und Durchmischung des Gas-Luft-Gemisches im Gasbrenner 1 erfolgt und zum anderen zur Erzeugung einer langen Flamme kein wesentlicher Druckabfall in der oberen Ringkammer 7 entsteht. Ein Teil des Gas-Luft-Gemisches wird durch die Innenseite des Domes 9 mit dem Kegel 13 in Turbulenzen versetzt. Dieses turbulente Gas-Luft-Gemisch strömt zusammen mit dem restlichen und seitlich fließenden Gas- Luft-Gemisch über die Gaseinlaßöffnungen 8 in die Ring­ kammer 7 des Gasbrenners 1. Zuvor erhält aber der gesamte Strom des Gas-Luft-Gemisches an den Stegen 18 zwischen den Gaseinlaßöffnungen (siehe Fig. 2) eine nochmalige starke Verwirbelung. Die Ringkammer 7 schließlich sorgt für eine Homogenisierung des Gas-Luft-Gemisches, so daß ein geschlossener stabiler und ruhig brennender Flammenring entsteht.

Das Zusammenspiel aller konstruktiven Elemente des Gasbrenners 1 mit Trennscheibe 3, Dom 9, Kegel 13, Gasein­ laßöffnungen 8 mit Stegen 18 und Ringkammer mit der schräggestellten Wand 15 an der Peripherie der oberen Kammer 7 bewirkt eine optimale Verwirbelung des Gas-Luft- Gemisches und führt damit zu äußerst geringen Werten an CO im Abgas.

Der Dom 9 wird ständig durch das kältere Gas-Luft- Gemisch umspült, so daß die Wärme aus der Ringkammer 7 und von der Peripherie des Brennerdeckels 4 abgeleitet wird. Damit wird eine Temperaturreduzierung im Bereich der Flammenwurzeln und ein niedriger NO_x-Gehalt im Abgas erreicht.

Besonders die Ausbildung der oberen Kammer 7 als Ring­ kammer mit der um 1° bis 2° geneigten Wand 15 führt dazu, daß das Flammenbild mit langer Flamme zur Topfmitte gerichtet ist.

Das Volumenverhältnis der unteren Kammer 6 zur oberen Kammer 7 sollte 1 : 2,6 bis 1 : 3 betragen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die Trennscheibe 3 als Einzel­ teil im Schnitt und in der Draufsicht.

Aus der Fig. 2 ist das Profil der Trennscheibe 3 deut­ lich zu erkennen. Die Trennscheibe 3 besteht aus einem ebenen Kreisring mit den Gaseinlaßöffnungen 8 und aus dem im Zentrum der Trennscheibe 3 angeordneten Dom 9 mit dem nach innen gezogenen Kegel 13.

Aus der Fig. 3 ist die Anordnung der Gaseinlaßöffnungen 8 in Form von radial verlaufenden Schlitzen 16 ersichtlich. Die Breite 17 der Schlitze 16 ist kleiner als 3 mm.

In der Fig. 4 ist die Anordnung der Schlitze 16 nicht radial zum Mittelpunkt verlaufend, sondern von einem gedachten Innenradius 19 aus und einer gedachten durch den Mittelpunkt der Trennscheibe 3 führenden Mittelachse 20 mit einem von 0° abweichenden Winkel 21 angeordnet.

Die Gaseinlaßöffnungen 8 können mit unterschiedlicher Geometrie ausgeführt werden. Es sind auch Gaseinlaß­ öffnungen 8 mit schräg angestellten Flügeln möglich, durch die das Gas-Luft-Gemisch nochmals radial abgelenkt wird.

Claims (2)

1. Gasbrenner für Kochstellen mit Primärluftvormischung, bestehend aus einem Brennergehäuse (2) mit einem der Befestigung dienenden Gewinde (5) im Boden, einem mittels Nietbolzen (14) befestigten Brennerdeckel (4) und einer als durchgehenden Spalt (10) ausgebildeten Gasaustrittsöffnung für das aus Gas und Luft bestehende Gemisch, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1. das Brennergehäuse (2) ist durch eine Trennscheibe (3) in eine untere Kammer (6) und eine obere Kammer (7) unterteilt,
• 2. in der Trennscheibe (3) sind Gaseinlaßöffnungen (8) von der unteren Kammer (6) zur oberen Kammer (7) angeordnet,
• 3. die Trennscheibe (3) besitzt im Zentrum einen Dom (9), in dem eine Vertiefung (12) mit nach innen gezogenem Kegel (13) vorgesehen und durch den die obere Kammer (7) als Ringkammer ausgebildet ist,
• 4. die äußere Wand (15) des Brennergehäuses (2) in der oberen Kammer (7) ist um 1° bis 2° nach innen geneigt angeordnet,
• 5. die Gaseinlaßöffnungen (8) sind als Schlitze (16) mit einer maximalen Breite (17) von 3 mm ausgebildet und radial verlaufend oder von einem gedachtem Innenradius (19) aus gegenüber einer gedachten durch den Mittel­ punkt der Trennscheibe (3) führenden Mittelachse (20) mit einem von 0° abweichenden Winkel (21) angeordnet.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseinlaßöffnungen (8) aus einer Kombination von Schlitzen (16) und Bohrungen mit einem maximalen Durchmesser von 3 mm bestehen.