DE2031002B2 - Gasbrennereinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Gasbrennereinrichtung mit Zuführungen für die unter Druck stehenden Brennmittel Brenngas und Verbrennungsluft, einer Brenngasverteilplatte und einer stromab von dieser unter Zwischenschaltung der Zuführung für Verbrennungsluft angeordneten Brennmittelmischplatte mit Durchlässen, mit welchen in die Brenngasverteilplatte eingesetzte geradlinige Rohre fluchtend in Verbindung stehen.

Eine derartige Gasbrennereinrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 4 33 483 bekannt.

Bei der bekannten Brennereinrichtung, bei der die Mischplatte und die in diese mit Spiel hineinragenden Rohre gegeneinander verschiebbar angeordnet sind, kann eine Fluktuation des Brennstoff-Luft-Mischungs-Verhältnisses in der Brennkammer auftreten. Dies führt EU einer instabilen Verbrennung.

Aus der US-PS 20 95 065 ist eine Gasbrennereinrichtung entsprechend der eingangs genannten Art bekannt, dessen Flamme ebenfalls zur Instabilität neigt.

Aus der DT-PS 5 99 561 ist ein Kohlenstaubbrenner mit Zufuhrrohren für ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch bekannt, die in eine Auslässe für Zusatzluft aufweisende Platte münden. Bei diesem Brenner besteht die Gefahr des Flammenrückschlags.

Schließlich ist aus der US-PS 7 55 965 ein Brenner mit Brennerrohren bekannt, die aus einem zentralen Rohr mit einem Acetylengas-Luft-Gemisch gespeist werden und sich jeweils durch einen Durchlässe für zusätzliche Luft aufweisenden Siebkörper hindurch er- «recken.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gasbrennereinrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche bei kompakter Bauweise und intensiver Luft/Gas-Durchmischung eine stabile Verbrennungsflamme liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre sich durch die Durchlässe der Brennmittelmischplatte hindurch erstrecken oder in diese mit Spiel hineinragen und daß gesonderte Durchlasse für Verbrennungsluft in der Brennmittelmischplatte vorgesehen sind.

Es ist ein wesentlicher Vorteil einer derartigen Ausbildung, daß die Verbrennung bei einem etwa stöchiometrischen Verhältnis von Luft zu Brennstoffgas durchgeführt werden kann. Hierdurch erhöht sich die Temperatur der Verbrennungsgase, und wegen der Verringerung des Luftdurchsatzes kann eine kleinere Verbrennungskammer verwendet werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Durchmischung von Brennstoffgas und Luft in zwei Stufen durchgeführt werden kann, wobei eine stabile Entflammung erzielt wird und die Verbrennungsgeräusche auf ein Minimum herabgedrückt werden. Die primäre Durchmischung von Brennstoffgas und Luft erfolgt nahe der stromab befindlichen Oberfläche der Mischplatte oder im Erdbereich ihrer die gasführenden Rohre aufweisenden Durchlässe.

Die Brenngas führenden Rohre können um einen etwa ihrem Durchmesser entsprechenden Betrag aus der Brennmittelmischplatte herausragen oder bis zur halben Länge der Durchlässe reichen.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Gasbrennereinrichtung.

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1.

F i g. 3 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform der Gasbrennereinrichtung,

Fig.4 eine vergrößerte Teilansicht der Mischplatte und

F i g. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V der Fig.4 zur schematischen Darstellung des Brennvorgangs.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 besteht der Außenmantel aus zwei zylindrischen Körpern 1,11 z. B. aus Gußmetall. Ein Luftgebläse ist mit einem Rohr 24 verbunden, durch welches die für die Verbrennung benötigte Luft eingeleitet wird. Es ist eine Verteilerplatte 3 zur Verteilung des Gasstroms vorgesehen, welcher durch die Rohrleitung 21 eingeleitet wird. Die Verteilplatte 3 hat die Form einer Scheibe, weist eine Vielzahl von Löchern auf und kann z. B. aus Edelstahl bestehen. Das von der Verteilplatte 3 aufgeteilte Gas wird durch Gasrohre 4 in eine Verbrennungskammer 14 geleitet. Jedes dieser Gasrohre 4 sitzt jeweils in einem der Löcher der Platte 3. Die Gasrohre 4 bestehen z. B. aus Edelstahl. Es ist ferner eine Rohrleitung 22 vorgesehen, welche einen Teil des durch die Rohrleitung 21 kommenden Gases zu einer Zündflamme leitet. Weiter ist eine Brennmittelmischplatte 6 vorgesehen, welche eine Vielzahl von Durchlässen 7 aufweist, die mit den Rohren 4 fluchten und in Verbindung stehen. Der Innendurchmesser jedes der Durchlässe 7 ist etwas größer als der Außendurchmesser eines jeden Gasrohres 4, so daß zwischen den in die Durchlässe 7 hineinragenden Rohren 4 und der Innenwandung der Durchlässe 7 ein Spiel (Zwischenraum) 8 verbleibt. Die Rohre 4 reichen bis zur halben Länge der Durchlässe 7. Die Mischplatte 6 ist eine wärmeisolierende Scheibe, welche aus Aluminiumoxid oder Zirkonoxid besteht.

Eine Rohrleitung 25 dient zum Abzweigen eines Teils der durch das Rohr 24 kommenden Luft und zum Einführen derselben in den Zündbrenner 17. Die sich an die Mischplatte 6 anschließende Verbrennungskammer 14 ist über eine Öffnung 15 mit einem Kamin oder mit einem Wärmeaustauscher verbunden. Der Zündbrenner 17 umfaßt eine Zünderhalterung 18, einen Zünder 19 und einen Brennermund 20 zur Ausbildung einer in die Brennkammer 14 Ivneinragenden Zündflamme.

Zusätzlich zu den Durchlässen 7 weist die Mischplatte 6 eine Vielzahl von kleineren Luftlöchern 23 auf, welche die Durchlässe 7 umgeben (F i g. 2).

Im folgenden sollen die Verbrennungsvorgänge in der Verbrennungskammer 14 erläutert werden. Die durch die Rohrleitung 24 vom Gebläse eingeleitete Luft strömt teilweise durch die Zwischenräume 8 und die Luftlöcher 23 in die Brennkammer 14 hinein, und teilweise durch die Rohrleitung 25 zum Zündbrenner 17. Brenngas wird zum Teil durch die Rohre 4 in die Brennkammer 14 geleitet und zum Teil durch die Rohrleitung 22 in den Zündbrenner 17. Durch den Zündbrenner 17 wird die Gasmischung in der Brennkammer

14 gezündet.

Sowohl die Rohre 4 als auch die Mischplatte 6 werden auf einer relativ niedrigen Temperatur gehalten, da sie durch die zugeführten Gase ständig gekühlt werden.

Bei einer Ausführung besaßen die Verteilplatte 3 und die Mischplatte 6 einen Durchmesser von 50 mm, und die Rohre 4 waren in einer Gesamtzahl von 37 Stück aus Stahlrohren hergestellt und hatten eine Länge von

15 mm und einen Außendurchmesser von 5 mm. Die Mischplatte 6 war perforiert und besaß Durchlässe 7 mit einem Durchmesser von 6 mm.

Die wesentliche Funktion der Mischplatte 6 gemäß F i g. 1 besteht darin, daß durch die Zwischenräume 8 ein Teil der durch das Rohr 24 eingeführten Luft hindurchgedrückt wird und daß diese Luft mit dem aus den Rohren 4 austretenden Brennstoff gas auf Grund des Ejektoreffekts vermischt wird. Der andere Teil der Luft, welcher nicht durch die Zwischenräume 8 hindurchgedrückt wird, strömt durch die Luftlöcher 23 in die Brennkammer 14, wo er mit der gebildeten Gasmischung vermischt wird. Es ist somit verständlich, daß Luft und Brenngas in den Durchlässen 7 nicht stöchiometrisch vermischt werden. Eine stöchiometrische Mischung wird erst in der Brennkammer 14 mit der durch die Luftlöcher 23 strömenden Luft bewirkt. Nach Zündung durch den Zündbrenner 17 beginnt die Mischung von den Innenflächen der Durchlässe 7 nahe den Enden der Rohre 4 zu brennen. Die Mischung in den Durchlässen 7 ist luftarm. Dies ist jedoch sehr günstig für eine ruhige Entflammung und für eine Verringerung der Geräuschbildung in der Brennkammer 14. Eine lang anhaltende Luftknappheit birgt jedoch die Möglichkeit einer Ablagerung von Kohlenstoff. Eine solche unerwünschte Ablagerung von freiem Kohlenstoff auf den Innenflächen der Durchlässe 7 oder in der Brennkammer 14 findet jedoch nicht statt, weil die Mischplatte 6 eine Dicke von höchstens etwa 10 mm besitzt und weil genügend Luft zu der Brenngasmischung gegeben wird, nachdem diese in die Brennkammer 14 gelangt ist.

In der zweiten Ausführungsform der Gasbrennereinrichtung gemäß den F i g. 3 bis 5 sind die gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 2 verwendet

Die Mischplatte 26 besteht aus Edelstahl und hat die Form einer Scheibe mit einer Dicke von mehreren Millimetern. Die Mischplatte 26 weist eine Vielzahl von Durchlässen 27 und Luftlöchern 28 auf. welche um die Durchlässe 27 herum angeordnet sind. Durch jeden der Durchlässe 27 ragt ein Rohr 4 derart, daß es um eine Länge aus der Mischplatte 26 herausragt, welche im wesentlichen gleich dem Rohrdurchmesser ist (F i g. 5). In diesem Fall haben die Zwischenräume 29, welche durch den Außendurchmesser der Rohre 4 und den Innendurchmesser der Durchlässe 27 definiert sind, keine direkte Beziehung zur Funktionsweise der Brennereinrichtung. Diese Zwischenräume können einfach so ausgebildet sein, daß sie ein leichtes Einsetzen der Rohre 4 in die Durchlässe 27 ermöglichen.

Im folgenden sollen die Charakteristika dieser Ausführungsform und die daraus resultierenden Effekte näher erläutert werden. In F i g. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 30 die primäre Flamme, weiche durch eine turbulente Mischung von Luft und Brenngas gebildet wird, und das Bezugszeichen 31 die Sekundärflamme, welche durch eine Mischung von Luft und Brenngas vom Typ der laminaren Strömung erzeugt wird. In der Mischplatte 26 sind Luftlöcher 28 vorgesehen, welche mit geringem Abstand voneinander die Rohre 4 umgeben. Die primären Flammen 30 werden in folgender Weise gebildet; Die durch die Luftkanäle 28 strömende Luft wird teilweise in eine turbulente Strömung versetzt und dieser turbulente Luftstrom sowie ein Teil des durch die Rohre 4 tretenden Brenngases wird in einem Raum von Unterdruck eingefangen, welcher sich an der Verbindungsstelle zwischen den Rohren 4 und der Mischplatte 26 ausbildet. Luft und Gas werden in turbulenter Weise vermischt. Die Sekundärflamme 31 hingegen wird durch eine sanfte Mischung von Luft und Brenngas in Form einer laminaren Strömung gebildet, und ihr Anfangspunkt wird durch die primären Flammen 30 stabilisiert.

In der Praxis werden der Luftdruck und der Brenngasdruck in folgender Weise ausgewählt Bei der Verwendung von Stadtgas oder verflüssigtem Erdgas als Brenngas wird der Druck dieses Gases, welcher normalerweise etlichen 10 mm Wassersäule oder etlichen 100 mm Wassersäule entspricht, auf einen Wert reduziert, bei dem das Brenngas einen Druck von weniger als mehrere 10 mm Wasser aufweist, während der Luftdruck vom Gebläse auf einen Wert eingestellt wird, der im Bereich von einigen 10 mm H2O bis etwa 100 mm H2O liegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gasbrennereinrichtung mit Zuführungen für die unter Druck stehenden Brennmittel Brenngas und Verbrennungsluft, einer Brenngasverteilplatte und einer stromab von dieser unter Zwischenschaltung der Zuführung für Verbrennungsluft angeordneten Brennmittelmischplatte mit Durchlässen, mit welchen in die Brenngasverteilplatte eingesetzte geradlinige Rohre fluchtend in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (4) sich durch die Durchlässe (7, 27) der Brennmittelmischplatte (6, 26) hindurch erstrecken oder in diese mit Spiel (8) hineinragen und daß gesonderte Durchlässe (23, 28) für Verbrennungsluft in der Brennmittelmischplatte (6,26) vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (4) um einen etwa ihrem Durchmesser entsprechenden Betrag aus der Brennmittelmischplatte (6, 26) herausragen oder bis zur halben Länge der Durchlässe (7,27) reichen.