DE19845356A1 - Atmosphärischer, wassergekühlter Gasbrenner - Google Patents
Atmosphärischer, wassergekühlter GasbrennerInfo
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem atmosphärischen, wassergekühlten Gasbrenner, mit einer Mischkammer (32), die sich über die gesamte Brennfläche erstreckt, und mit einem auf die Mischkammer (32) aufgesetzten Brennerdeck (10), das mit in Reihen angeordneten Ausströmöffnungen (18, 66) für das Brennstoff-Luftgemisch und mit zwischen den Reihen verlaufenden Kühlkanälen (20) versehen ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß das Brennerdeck (10) aus zwei Blechplatinen (12, 14) gebildet ist, von denen die eine mit den Ausströmöffnungen (18, 66) und die andere mit die Strömung nicht behindernden Aussparungen (48) versehen ist, und daß ferner die Kühlkanäle (20) durch örtliche Ausformungen mindestens eines der beiden Blechplatinen (12, 14) gebildet sind. Dadurch kann die Herstellung des Brennerdecks erleichtert werden. Bei einer bevorzugten Ausführung sind in dessen Brennzonen (16) Brennzonenleisten (42, 50, 58, 72) vorgesehen, die aus einem hochtemperaturbeständigen ferritischen Edelstahl bestehen.
Description
Die Erfindung geht aus von einem atmosphärischen,
wassergekühlten Gasbrenner nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Diese Gasbrennergattung zeichnet sich durch
eine einfache Endmontage aus, bei welcher in einem
Arbeitsgang das fertig vormontierte Brennerdeck auf ein, die
gemeinsame Mischkammer enthaltendes, wannen- oder
kastenförmiges Bauteil aufgesetzt und mit diesem verbunden
werden kann. Bei einer bekannten Ausführung eines
Gasbrenners der gattungsmäßigen Art (DE 195 45 844 A1) ist
das Brennerdeck als ein einteiliges Gußstück ausgeführt,
welches zu seiner Herstellung ein aufwendiges Werkzeug
benötigt. Ferner sind bei dieser Ausführung der Ausbildung
der Ausströmöffnungen in bezug auf Querschnittsgröße und
Gestaltung relativ enge Grenzen gesetzt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Gasbrenners mit den
Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Teile
des Brennerdecks durch einfachere Werkzeuge hergestellt
werden können und daß sich eine größere Freizügigkeit
bezüglich der Ausbildung der Ausströmöffnungen ergibt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des
Gegenstandes nach dem Hauptanspruch möglich.
Eine optimale Nutzung von Werkstoffeigenschaften in bezug
auf Beanspruchung, Verformbarkeit und Funktion ergibt sich,
wenn die Blechplatinen aus einem Werkstoff mit gutem
Korrosionsverhalten, vorzugsweise aus einem gut verformbaren
austenitischen Edelstahl bestehen, und wenn die
Ausströmöffnungen in zusätzlich auf eines der beiden
Blechplatinen, vorzugsweise auf die brennraumseitigen,
aufgeschweißten Brennzonenleisten gebildet sind, die aus
einem hochtemperaturbeständigen, vorzugsweise ferritischen
Edelstahl mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen.
Zum Befestigen der Brennzonenleisten auf der einen
Blechplatine wird vorgeschlagen, daß die Brennzonenleisten
auf den Zwischenaussparungen und den die Kühlkanäle
begrenzenden Ausformungen vorhandenen Randbereichen der
einen Blechplatine aufgeschweißt sind.
Eine weiterverbesserte, keine Leitelemente in der
Mischkammer benötigende Verteilung des Brennstoff
Luftgemisches über die Brennzonenbereiche und ein
gleichmäßigeres Flammenbild ergibt sich, wenn in den
Brennzonen mindestens eine der Blechplatinen bzw. die
Brennzonenleiste zur Bildung von Entspannungskammern
zwischen der Mischkammer und den Ausströmöffnungen verformt
ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die an der
brennraumseitigen Blechplatine befestigten Brennzonenleisten
im Querschnitt gewölbt ausgebildet sind. Wenn hierbei die
Ausströmöffnungen schlitzförmig gestaltet werden, ergeben
sich fächerartige Flammen, deren Randbereiche zu den
Kühlkanälen hin gerichtet sind, wodurch auch die Überzündung
der Flammen von einer Brennzone zur anderen erleichtert
wird.
Die zusätzlichen Entspannungskammern zwischen der
gemeinsamen Mischkammer und den Ausströmöffnungen können
auch dadurch gebildet sein, daß die mischkammerseitige
Blechplatine in den Brennzonenbereichen aus der Blechebene
nach unten heraus geformte Abschnitte hat.
Eine gute Flammenhaltewirkung ergibt sich, wenn die
Ausströmöffnungen an der mischkammerseitigen Blechplatine
vorgesehen und die Aussparungen in der anderen Blechplatine
durch hochgestellte, vorzugsweise gezackte Ränder begrenzt
sind.
Der Druckverlust in der Strömung des Brennstoff-
Luftgemisches zwischen der Mischkammer und den
Ausströmöffnungen, sowie das Flammengeräusch können
verringert werden, wenn die auf die brennraumseitige
Blechplatine aufgeschweißten Brennzonenleisten mit nach oben
abgewinkelten Wandbereichen versehen bzw. verbunden sind,
welche Strömungskanäle für das Brennstoff-Luftgemisch
begrenzen, die zu parallel zu den Kühlkanälen verlaufende
Ausströmöffnungen führen. Durch die gezielt zu den
Ausströmöffnungen gerichtete Strömung des Brennstoff-
Luftgemisches werden Staub und Flusen mitgerissen, wodurch
auch der Verschmutzungsneigung des Brenners entgegengewirkt
wird.
Zur Bildung von zwei parallel zu den Kühlkanälen
verlaufenden Flammenbändern pro Brennzone wird
vorgeschlagen, daß an den Brennzonenleisten je ein
Zwischenteil befestigt ist, welches mit deren Wandbereiche
je einen Strömungskanal begrenzt. Das Zwischenteil kann ein
rinnenförmig gebogenes Blechteil oder auch ein Keramikkörper
sein.
Durch entsprechende Formgebung der Brennzonenleisten und der
Zwischenteile können die Strömungskanäle geneigt zu den
benachbarten Kühlkanälen ausgerüstet werden, wodurch sich
eine sichere Überzündung ergibt.
Die nach oben abgewinkelten Wandbereiche einer
Brennzonenleiste können auch unmittelbar zwischen sich einen
Strömungskanal begrenzen.
Die die Strömungskanäle begrenzenden Wandbereiche der
beschriebenen Teile können so gegeneinander gestellt werden,
daß die Strömungskanäle einen zur Ausströmöffnung hin größer
werdenden Querschnitt haben. Die dadurch sich gegebenenfalls
bildenden Flammenwirbel an den Rändern der Ausströmöffnungen
verringern die Neigung zum Abtragen der Flammen und
unterstützen ebenfalls das Überzünden von einer Brennzone
zur anderen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die die Ausströmöffnungen
enthaltenden Brennzonenbereiche des Brennerdecks mit einer
katalytisch wirksamen Schicht überzogen sind. Dadurch kann
die CO-Emission reduziert und die CO2-Einstellung besser
optimiert werden. Gleichzeitig ergibt sich ein geringerer
NOx-Anteil.
Das Brennerdeck kann kostengünstig hergestellt werden, wenn
mindestens eine Blechplatine durch Tiefziehen geformt ist.
Dadurch lassen sich die Ausströmöffnungen bzw. die
Aussparungen nach Form und Lage exakt ausbilden und
anordnen. Die beiden Blechplatinen können vorzugsweise durch
Laserschweißung miteinander verbunden werden.
Eine montagegerechte Ausführung und ein möglichst geringer
Druckverlust in der Kühlmittelströmung ergibt sich, wenn die
Kühlkanäle im Brennerdeck parallel geschaltet eine
Eingangskammer mit einer Ausgangskammer im Brennerdeck
verbinden.
Sieben Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine aus einer Mischkammer
und einem Brennerdeck bestehende Baugruppe eines Gasbrenners
nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Baugruppe nach Fig. 1
aus Richtung des Pfeiles A, Fig. 3 einen vergrößerten
Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1, und die
Fig. 4 bis 9 je einen der Fig. 3 entsprechenden
Schnitt durch die sechs anderen Ausführungsbeispiele.
Die Baugruppe eines Gasbrenners nach den Fig. 1 bis 3 hat
ein Brennerdeck 10, das aus zwei tiefgezogenen, durch
Laserschweißung miteinander verbundenen Blechplatinen 12, 14
(Fig. 3) besteht. Das Brennerdeck 10 hat mehrere
langgestreckte Brennzonen 16 in denen parallel zueinander
angeordnete, schlitzförmige Ausströmöffnungen 18 für das
Brenngas-Luftgemisch vorgesehen sind. Zwischen den
Brennzonen 16 sind Kühlkanäle 20 angeordnet, die durch
örtliche Ausformungen der Blechplatinen 12, 14 zwischen
diesen gebildet sind. Auf gleiche Weise ist am Brennerdeck
10 eine mit einem Zulaufstutzen 22 für das Kühlmittel
versehene Eingangskammer 24 und eine mit einem Ablaufstutzen
26 versehene Ausgangskammer 28 gebildet, die beide über die
parallel durchströmten Kühlkanäle 20 verbunden sind.
Das Brennerdeck 10 ist auf einer im Gießverfahren
hergestellten Wanne 30 befestigt, die eine sich über die
Gesamtheit aller Brennzonen 16 erstreckende Mischkammer 32
für die Verbrennungskomponenten Gas und Luft enthält. In die
Mischkammer 32 münden an den in Fig. 1 angedeuteten
Achslinien 34 mehrere Injektorkanäle 36 nebeneinanderliegend
ein. Zum Schutz der Injektoröffnungen 38 vor einem
Überschlagen der Flammen ist die obere Blechplatine 12 mit
einem hochgestellten Rand 40 versehen. In der Zeichnung
nicht dargestellte Mittel zum Zünden des ausströmenden
Brennstoff-Luftgemisches und zum Überwachen der Flammen sind
diagonal an den Ecken des Brennerdecks 10 befestigt.
Die Blechplatinen 12, 14 bestehen aus einem gut verformbaren
Werkstoff mit gutem Korrosionsverhalten, vorzugsweise aus
einem austenitischen Edelstahl. Die Ausformungen zur Bildung
der Kühlkanäle 20 sind im Tiefzieh- oder Innenhochdruck-
Umformverahren hergestellt und die nachstehend noch näher
beschriebenen, fensterartigen Aussparungen zum ungehinderten
Durchtritt des Brennstoff-Luftgemisches sind aus den
Blechplatinen ausgestanzt.
Die Ausströmöffnungen 18 sind beim ersten
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 in ebenen
Trennzonenleisten 42 vorgesehen, die aus einem hoch
temperaturbeständigen Werkstoff mit hoher
Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus einem ferritischen
Edelstahl bestehen. Die Brennzonenleisten 42 erstrecken sich
über die gesamte Länge der Brennzonen 16 und liegen an
beiden Längsseiten auf Randbereichen 44 der Blechplatine 12
auf, die zwischen Aussparungen 46 in der Blechplatine 12 und
deren die Kühlkanäle 20 begrenzenden Ausformungen gebildet
sind. Die Brennzonenleisten 42 sind mit den Randbereichen 44
der Blechplatine 12 durch Schweißen verbunden. Die untere
Blechplatine 14 ist in den Brennzonen 16 mit Aussparungen 48
versehen, die sich unter den Aussparungen 46 in der
Blechplatine 12 erstrecken und zusammen mit diesen das
Brennstoff-Luftgemisch ungehindert aus der Mischkammer 32 zu
den Ausströmöffnungen 18 gelangen lassen.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich vom
vorher beschriebenen dadurch, daß die Ausströmöffnungen 18
in gewölbten Brennzonenleisten 50 vorgesehen und unter
diesen zusätzliche Entspannungskammern 52 gebildet sind.
Dadurch wird das Brennstoff-Luftgemisch auf die einzelnen
Brennzonen 16 besser verteilt und außerdem werden die
Flammen leicht aufgefächert, wodurch die Überzündung von
einer Brennzone 16 zur anderen erleichtert wird.
Die Ausführung nach Fig. 5 stimmt mit jener nach Fig. 3
bis auf die Maßnahme überein, daß zur Bildung zusätzlicher
Entspannungskammern 54 die untere Blechplatine 14 in den
Brennzonen 16 nach unten durchgezogene Abschnitte 55 hat.
Bei der Ausführung nach Fig. 6 sind ebene Brennzonenleisten
42 an der unteren Blechplatine 14 befestigt und die
Aussparungen 46 in der oberen Blechplatine 12 beidseitig von
vorzugsweise gezackt ausgestanzten Rändern 56 begrenzt,
welche die Flammenhaltewirkung verbessern.
Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 7 bis 9
unterscheiden sich von den vorbeschriebenen dadurch, daß die
Ausströmöffnungen für das Brennstoff-Luftgemisch nicht mehr
quer zu den Längsachsen der Brennzonen, sondern parallel
dazu angeordnet sind.
Bei der Ausführung nach Fig. 7 sind Brennzonenleisten 58
auf die obere Blechplatine 12 aufgeschweißt, die je mit
mehreren, hintereinander angeordneten und durch Querstege 60
voneinander getrennten Aussparungen versehen sind. Die
Aussparungen sind beidseitig von nach oben abgewinkelten
Wandbereichen 62 der Brennzonenleisten 58 begrenzt. Auf den
Querstegen 60 ist ein rinnenförmig gebogenes Blechteil 64
befestigt, welches zusammen mit den Wandbereichen 62 längs
laufende, sich divergierend vergrößernd zu den
Ausströmöffnungen führende Strömungskanäle 66 bildet und
begrenzt. Durch die schräggestellten Flammen wird neben den
eingangs erwähnten Vorteilen auch die Überzündbereitschaft
auf dem Brennerdeck verbessert.
Die Ausführung nach Fig. 8 unterscheidet sich von jener
nach Fig. 7 dadurch, daß anstelle eines Blechteils 64 ein
Keramikkörper 68 die Strömungskanäle 66 innen begrenzt.
Das Brennerdeck nach Fig. 9 hat eine größere Anzahl von
enger benachbarten Kühlkanälen 20 und Brennzonen 16, in
denen zwischen Wangen 70, die an Brennzonenleisten 72
befestigt sind, je ein langgestreckter Strömungskanal 74
gebildet ist, dessen Ausströmöffnung näher als bei den
vorher beschriebenen Ausführungen an den Kühlkanälen 20
liegt.
Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen können die
strömungsführenden Bereiche bzw. Flächen des Brennerdecks
10, insbesondere die Brennzonenleisten 42, 50, 58, 72 und
die daran befestigten, der Strömungslenkung dienenden Teile
64, 68, 70 mit einer katalytisch wirkenden Schicht zur
Reduzierung der Schadstoffemissionen überzogen sein.
Claims (16)
1. Atmosphärischer, wassergekühlter Gasbrenner, mit einer
Mischkammer, die sich über die gesamte Brennfläche
erstreckt, und mit einem auf die Mischkammer aufgesetzten
Brennerdeck, das mit in Reihen angeordneten
Ausströmöffnungen für das Brennstoff-Luftgemisch und mit
zwischen den Reihen verlaufenden Kühlkanälen versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerdeck (10) aus zwei
Blechplatinen (12, 14) gebildet ist, von denen die eine mit
den Ausströmöffnungen (18, 66) und die andere mit die
Strömung nicht behindernden Aussparungen (48) versehen ist,
und daß ferner die Kühlkanäle (20) durch örtliche
Ausformungen mindestens eines der beiden Blechplatinen (12,
14) gebildet sind.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Blechplatinen (12, 14) aus einem Werkstoff mit gutem
Korrosionsverhalten, vorzugsweise aus einem gut verformbaren
aus tenitischen Edelstahl bestehen, und daß die
Ausströmöffnungen (18, 66) in zusätzlich auf eine der beiden
Blechplatinen (12, 14) aufgeschweißten
Brennzonenleisten (42, 50, 58, 72) gebildet sind, die aus
einem hochtemperaturbeständigen, vorzugsweise ferritischen
Edelstahl mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen.
3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Brennzonenleisten (42, 50, 58, 72) auf den zwischen
Aussparungen (46) und den die Kühlkanäle (20) begrenzenden
Ausformungen vorhandenen Randbereichen (44) der einen
Blechplatine (12, 14) aufgeschweißt sind.
4. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in den Brennzonen (16) mindestens eine
der Blechplatinen (12, 14) bzw. die Brennzonenleiste (50)
zur Bildung von Entspannungskammern (52, 54) zwischen der
Mischkammer (32) und den Ausströmöffnungen (18) verformt
ist.
5. Gasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die an der brennraumseitigen Blechplatine (12) befestigten
Brennzonenleisten (50) im Querschnitt gewölbt ausgebildet
sind.
6. Gasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die mischkammerseitige Blechplatine (14) in den
Brennzonenbereichen aus der Blechebene nach unten
herausgeformte Abschnitte (55) hat.
7. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (18) an der
mischkammerseitigen Blechplatine (14) vorgesehen und die
Aussparungen (46) in der anderen Blechplatine (12) durch
hochgestellte, vorzugsweise gezackte Ränder (56) begrenzt
sind.
8. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die auf die brennraumseitige Blechplatine (12)
aufgeschweißten Brennzonenleisten (58, 72) mit nach oben
abgewinkelten Wandbereichen (62, 70) versehen sind, welche
Strömungskanäle (66, 74) für das Brennstoff-Luftgemisch
begrenzen, die zu parallel zu den Kühlkanälen (20)
verlaufende Ausströmöffnungen führen.
9. Gasbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
an den Brennzonenleisten (58) je ein Zwischenteil (64, 68)
befestigt ist, welches mit deren Wandbereichen (62) je einen
Strömungskanal (66) begrenzt.
10. Gasbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Zwischenteil ein rinnenförmig gebogenes Blechteil (64)
ist.
11. Gasbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Zwischenteil ein Keramikkörper (68) ist.
12. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß durch entsprechende Formengebung der
Brennzonenleisten (58) und der Zwischenteile (64, 68) die
Strömungskanäle (66) geneigt zu den benachbarten
Kühlkanälen (20) verlaufen.
13. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (66, 74) einen zur
Ausströmöffnung hin größer werdenden Querschnitt haben.
14. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die die Ausströmöffnungen (18, 66, 74) enthaltenen
Brennzonenbereiche des Brennerdecks (10) mit einer
katalytisch wirksamen Schicht überzogen sind.
15. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine
Blechplatine (12, 14) durch Tiefziehen geformt ist.
16. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (20) im
Brennerdeck (10) vom Kühlmittel parallel durchströmt eine
Eingangskammer (24) mit einer Ausgangskammer (28) im
Brennerdeck (10) verbinden.
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Date | Code | Title | Description |
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8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |