DE2106453A1

DE2106453A1 - Zundbrenner

Info

Publication number: DE2106453A1
Application number: DE19712106453
Authority: DE
Inventors: Hendnkus Gerardus Nijmegen Cornehssen (Niederlande)
Original assignee: ASW Apparatenfabnek N V , Nijmegen (Niederlande)
Priority date: 1970-02-11
Filing date: 1971-02-11
Publication date: 1971-08-26
Also published as: ES166021Y; GB1343540A; FR2078341A5; ES166021U; NL7001939A; BE762733A; NL158278B

Description

DR.-ING. RICHARD GLAWE

MÖNCHEN

PATENTANWÄLTE 2106453

DIPL-ING. KLAUS DELFS · DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL

HAMBURG MÖNCHEN

NEUE POSTANSCHRIFT

8 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37

NEWPOSTALADDRESS

8000 München 22 ■ LiebherrstraBe 20 · Tel. (0811) 22 65 48 2000 Hamburg 52 ■ Walzstraße 12 · Tel. (04U) 89 22 55

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MÖNCHEN

BETRIFFT:

A.S.W. Apparatenfabriek N.V. Nijmegen, Niederlande

Zündbrenner

Die Erfindung betrifft einen Zündbrenner für Erdgas oder andere Gase mit geringer Verbrennungsgeschwindigkeit, bei dem keine Zumischung von Luft vor dem Brenner-austritt vorgesehen ist. Ein derartiger Zündbrenner eignet sich insbesondere für Gasheizungen oder ähnliche Geräte mit einer thermischen Sicherheitsvorrichtung.

In Einrichtungen für Kohlengae werden im allgemeinen Zündbrenner ohne Mischrohr verwendet. Im Zuge der Aus-

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Wertung 7on Erdgas ergab sich ein Bedürfnis nr-jh G-irüti,-/., die ohne weiteres von Kohlengas auf Erdgas υ ngesUoll'c werden können. Daher wurde es erforderlich, Zünübrennei· ,nit Mischrohren zu verwenden, beispielsweise so-^nannte Bunsenbrenner, bei welchen die Anpassung an Erdgas duroh Auswechseln des Düsenstückes vorgenommen v:&:'ue:i kann.

Ein wesentlicher im Betrieb auftretender Nachteil von Zünd-Bunsenbrennern liegt in ihrer Anfälligkeit gegen eine Verstopfung des Mischrohrs aufgrund des Staubes, der in der Primärluft enthaltein ist. Hat :nan daher die Umstellung eines Gebietes endgültig durchgeführt und wird lediglich eine Gasart verwendet (Erdgas mit sehr konstanter Zusammensetzung), so benutzt man vorzugsweise wieder Zündbrenner ohne Mischrohr. Aufgrund der geringen Verbrennungsgeschwindigkeit von Erdgas müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden, um eine gewisse Stabilität der Zündflamme zu erzielen.

Die Erfindung ist u.a. darauf gerichtet, einen. Zündbrenner ohne Mischrohr zur Verwendung bei Erdgasbetrieb zu schaffen, wobei eine Anzahl wesentlicher Punktionen in einfacher und zweckmäßiger Weise erzielt werden. Zu diesen Punktionen gehören:

a) Staub in der Luft kann den Zündbrenner nicht \rers topfen.

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b) Die Zündflamme muß so stabil sein, daß sie ausgeolasen wird, wenn der C02-Gehalt der Luft einen Maximalwert übersteigt, und zwar derart, daß bei Kombination des Zündbrenners mit einer thermischen Sicherheits- und Signalvo!'richtung das Überschreiten dieses maximalen CC>2-Gehalts ein Signal hervorruft und als Folge dieses Signals die Gaszufuhr mindestens zum Hauptbrenner unterbricht. Eine maximale Stabilität der Zündflamme ist nicht erforderlich.

c) Die Anordnung des Zündbrennerkopfstücks auf seinem Düsenstück muß sehr einfach sein.

d) Die Lageorientierung des Zündbrennerkopfstücks relati/ zu der thermischen Sicherheits- und Signalvorrichtung darf nicht in unsulässigem Maße abweichen.

Nach der Erfindung werden diese Ziele dadurch erreicht, daß die oben erwähnten Punktionen in einem Zündbrenner- I kopfstück und einem Zündbrennerdüsenstück von einfacher Konstruktion kombiniert werden.

Der Gasstrahl, der aus dem Düsenstück ausströmt, saugt Luft an und mischt sie mit dem Gas. Die Strömungsgeschwindigkeit des dabei gebildeten Gas-Luft-Gemischs ist höher als die Verbrennungsgeschwindigkeit, so daß sich keine Flamme ausbilden kann. Letzteres ist ledig-

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lieh dann möglich, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gases vermindert wird, und zwar stromabwärts desjenigen Punktes, an welchem das Gas auf eine Umlenkfläche des Zündbrennerkopfsstücks trifft.

Es ergibt sich ganz offensichtlich, daß bei dieser Konstruktion ein Verstopfen des Brenners aufgrund von Staub in der Luft unmöglich ist.

Die vorgewählte Stabilität der Zündflamme wird erzielt durch:

a) eine Umlenkfläche, die einen Winkel von 25-35° mit der Horizontalebene einschließt und vorzugsweise als umgekehrte Rinnen ausgebildet ist, wobei ein Ende dieser die Form einer umgekehrten Rinne tragenden Umlenkfläche eine längs laufende Ausnehmung oder Nut aufweist. Die Breite der als Rinne geformten Umlenkfläche ist über ihrer gesamten Länge konstant;

b) eine Umlenkfläche, die einen Winkel von 60 bis 7o° mit der Horizontalebene einschließt und vorzugsweise als umgekehrte Rinne ausgebildet ist, wobei ein Ende der Umlenkfläühe etwa horizontal abgebogen ist und an beiden Seiten rinnenförmige Kantenbereiche aufweist, die einen Winkel von etwa j5o° mit der Horizontalebene einsehließen. Die Breite der rinnenförmigen Umlenkfläche ist konstant über ihrer Länge.

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Der Zündpunkt der Flamme in der Rinne wird von dem Gleichgewicht zwischen verschiedenen !Faktoren bestimmt, beispielsweise der Strömungsgeschwindigkeit und der Verbrennungsgeschwindigkeit. Dementsprechend hängt dieser Zündpunkt ab von der Zusammensetzung des Gases und der Zusammensetzung der Luft.

Ist die Zusammensetzung des Gases (des Erdgases)

konstant, so hängt der Zündpunkt lediglich von der Zusammen- ä Setzung der,Luft ab. Es wurde gefunden, daß eine geringfügige Verschmutzung der Luft durch ein inertes Gas, beispielsweise durch CO2 i-ⁿ einer Konzentration von wenigen Prozent, die Verbrennungsgeschwindigkeit derart herabsetzt, daß der Zündpunkt verschoben wird. Ein C02~Gehalt von 17$ hat sich als ausreichend herausgestellt, jedes Gleichgewicht unmöglich zu machen, wobei dann die Flamme ausgeblasen wird.

Hierin liegt ein bevorzugtes, günstiges Merkmal für einen Zündbrenner nach der Erfindung, der mit einer thermischen Signal- und Sicherheitsvorrichtung kombiniert ist, d.h., mit einer Vorrichtung, die die Gaszufuhr mindestens zum Hauptbrenner unterbricht, wenn der COo-Gehalt einen bestimmten Wert übersteigt. Die Signal- und Sicherheitsvorrichtung wird nämlich betätigt, bevor die Luftverschmutzung einen Grad erreicht, bei dem sich lebensgefährliches CO bildet.

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Die vorzugsweise als umgedrehte Rinne ausgebildete Umlenkfläche richtet die Flamme auf den temperaturempfindlichen Teil der Sicherheitsvorrichtung, welche dem Ende der Rinne gegenüberliegt. Im untersten, horizontalen Abschnitt des Zündbrennerkopfstücks, welches sich in sehr einfacher Weise herstellen läßt, ist eine öffnung vorgesehen, in der eine Hülse befestigt werden kann, urn das Kopfstück auf dem Düsenstück des Zündbrenners anzuordnen. Gleichzeitig sorgt das gabelförmig ausgebildete Ende dieses horizontalen Abschnitts dafür, daß der Zündbrenner korrekt auf die Signal- und Sicherheitsvorrichtung ausgerichtet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:

Pig. I einen Grundriß eines zugeschnittenen Blechs, aus welchem ein Zündbrennerkopfstück nach der Erfindung hergestellt werden kann;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Zündbrermer mit einem Zündbrennerkopfstück nach der Erfindung;

Fig. 3 einen Grundriß eines ausgeschnittenen Blechs, aus dem ein Zündbrennerkopfstück entsprechend einer zweiten

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Ausführungsfortn nach der Erfindung hergestellt werden kann;

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Zündbrenner mit einem Zündbrennerkopfstück entsprechend dieser zweiten Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Zündbrenners mit einem Zündbrennerkopfstück gemäß Fig. ρ und 4 in Kombination mit einer thermischen Sicherheitsvorrichtung, wobei schenatisch die normale Form der Flamme dargestellt ist;

Fig. 5a und ^b schematische Darstellungen der Flamme, wenn der CCb-Gehalt der Luft ansteigt.

Das Zündbrennerkopfstück entsprechend einer ersten Ausführungsform nach der Erfindung besteht aus einem zugeschnittenen Blech, dessen Form (Fig. l).im wesentliehen einem gleichwinkligen Trapez gleicht. Etwa in der Mitte der geneigten Kanten dieses Trapezes sind seitlich offene Ausnehmungen 1 vorgesehen. Entlang der Längsachse der Platte liegen drei öffnungen, und zwar eine langgestreckte öffnung 2, eine runde öffnung 5 und eine offene Ausnehmung oder Nut 4.

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Urn aus diesem Blechabschnitt ein ZUndbrennerkopfstuck herzustellen, wird der Abschnitt um eine Linie gebogen, die gemäß Fig. 2 beide Ausnehmungen 1 schneidet. Die auf diese V/eise ausgebildete Rinne erhält Seitenwände, indem man die Teile 5 und 6 jeweils um die Linien 7 und 8 nach oben bzw. nach unten biegt. Das auf diese Weise hergestellte Zündbrennerkopfstück wird mit seiner Öffnung ~3 auf eine Hülse 9 gepreßt, deren Innendurchmesser im wesentlichen gleich ist dem Außendurchmesser des oberen Endabschnitts eines Düsenstücks Io.

Während des Betriebs wird das Gas, das aus dem Düsenstück Io ausströmt, von den Oberwänden der Rinne umgelenkt, wobei sich die Flamme in der öffnung 2 ausbildet. Die Luft mischt sich mit dem Gas durch seitliche öffnungen 11, die von den Seitenwänden 5 und 6 begrenzt werden, sowie durch die offene Nut 4. Diese Luftmischung ergibt sich aufgrund des Venturieffekts des aus dem Düsenstück des Zündbrenners ausströmenden Gases. Der Punkt, an dem sich die Flamme bildet, d.h., der Zündpunkt, wird bestimmt von einem Gleichgewicht mehrerer Faktoren, wie etwa der Strömungsgeschwindigkeit und der Verbrennungsgeschwindigkeit. Dementsprechend hängt der Zündpunkt ab von der Zusammensetzung des Gases und der Zusammensetzung der Luft.

Bei einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung (Fig. j5 und 4), die vor allem für eine Verwendung mit

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einer thermischen Sicherheitsvorrichtung geeignet ist, wird die langgestreckte öffnung 2 fortgelassen. Es wird jedoch der mittlere Teil des oberen Endabschnitts nach unten gebogen, wobei eine zweite Umlenkfläche 12 entsteht.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird von diesem nach unten gebogenen Abschnitt derart vermindert, daß sich im zentralen Teil eine stabile Flamme bildet, welche die seitlichen Flammen stabilisiert. Gegenüber dem Ende der Rinne kann der wärmeempfindliche Teil einer thermischen Sicherheitsvorrichtung angeordnet werden, beispielsweise eine thermoelektrische Zelle, die in der Nut 4 gemäß Fig. j5 befestigt wird.

Die thermoelektrische Zelle sitzt im Mittelbereich der Flamme. Die seitlichen Teile der Flamme zündet das Gas, das aus den benachbarten, nicht gezeigten Hauptbrennerrohren strömt. Wenn das Gerät in Betrieb gesetzt wird, bilden diese Teile der Flamme die eigentliche Zündflamme. I Sie berühren außerdem die thermoelektrische Zelle und übertragen auf sie eine beachtliche Wärmemenge.

Wenn aufgrund eirer mangelhaften Ventilation des Raums der C02-Gehalt in der Luft ansteigt, ändern sich die Verhältnisse der Flamme, wobei deren Länge anwächst. Dies führt zum einen dazu, daß sich die Wärmeentwicklung in

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der Rinne vermindert und daß sich die Wandtemperatur senkt, wodurch die Stabilität der Flaume ungünstig beeinflußt wird. Zum anderen werden die Seitenteile der Flani.no länger, d.h. dünner, v/odurch der Kontakt :.iir eier' therrnoelektrisehen Zelle /erloren geht.

Aufgrund dieser Tatsache, nämlich der Str-ibilitäts /orminderung und der Deformation der Flammen, limmt der VJiu"neübergang auf die thermoelektrische Zelle ao. Wenn der COp-Gehalt der Luft über 1,7/« steigt, wird uie Flamme ausgeblasen, woraufhin sich die thermoelektrische Zelle abkühlt und dabei die Signal- und Sicherheitsvorrichtung betvätigt.

Die Figuren 5a und 5b zeigen die Betriebsweise dieses Systems, welches aus dem Zündbrenner und der Signal- und Sicherheitsvorrichtung besteht.

In Fig. 5 ist normale Form der Flamme eines Zündbrenners nach der Erfindung dargestellt. Die Flamme umgibt in korrekter Weise die thermische Sicherheitsvorrichtung.

Wenn der C0₂-Gehalt in der Luft ansteigt, verformt sich die Flamme, wie es aus Fig. 5a hervorgeht. Die Flamme wird gerade noch vom Zündbrennerkopfstück gehalten, obwohl sie bereits dazu neigt, weggeblasen zu werden.

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Steigt der CO-^-Gehalt v/ei tor, und zwar über I,I/o, so wird die Flamme in ihrem Mittelteil fortgeblasen, wie es in Fi·;. 5b Keseißt ist.

Daraufhin kühlt sich die thermische Sicheiiieitsvorrichtung ab. IJach und nach wird die Flamme vollständig weggeblasen, und es wird die thermische Sicherheitsvorrichtung betätigt, woraufhin die Gaszufuhr abbricht und ein Benutzer gegebenenfalls gewarnt wird.

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Claims

Patentansprüche

j l.j Zündbrenner mit einem Zündbrennerdüs ens tuck und einem Zündbrennerkopfstück, dadurch gekennzeichne t, daß die Ausbildung derart getroffen ist, daß keine Zumischung von Luft erfolgt, be/or das Gas das DUsenstück . des Zündbrenners erreicht hat, und daß eine Sicherheitsoder Signalvorrichtung betätigt wird, wenn dex· CO₉-Gehalt in der Verbrennungsluft auf über 1,7/-' ansteigt.
2. Zündbrenner nach Anspruch 1, g e k e η η ζ e ic hn e t durch eine Umlenkfläche, die einen Winkel von 25 bis 30 mit der Horizontalebene einschließt, wobei der Endteil der Umlenkfläche eine längs laufende Nut oder öffnung (4) aufweist.
3. Zündbrenner nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Umlenkfläche, die einen Winkel von 60 bis 7o° mit der Horisontalebene einschließt, wobei der Endabschnitt der Umlenkfläche in im wesentlichen horizontaler Richtung nach unten gebogen ist und an beiden Seiten rinnenförmige Seitenabschnitte trU^t, die einen Winkel von etwa 30 mi', der Horizontalebene einschließen.

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4. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichne t, daß die Umlenkfläche als umgekehrte Rinne ausgebildet ist, deren Breite über ihrer Länge konstant bleibt.
5. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkfläche als Teil eines abnehmbaren Zündbrennerkopfstücks ausgebildet ist, welches mit dem oberen Teil des Zündbrenners " in Verbindung steht.
6. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 2 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß das abnehmbare Zündbrennerkopfstück aus einer V-förmigen Rinne besteht, deren horizontaler Abschnitt nach oben gerichtete Wände aufweist und auf dem Düsenstuck angeordnet ist, während der andere Abschnitt geneigt nach oben weist.

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7. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 2 bis o, dadurch gekennzeichnet, daß das V-förmig und rinnenförrnig ausgebildete Zündbrennerkopfstück oben in der V-förmigen Rinne öffnungen aufweist.

8. Zündbrenner nach einem der Ansprüche 2 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abschnitt eine öffnung zur Verbindung mit dem.Düsenstück

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: es Zündbrenners sowie einen gaoelförniigen Endberolch aufweist, um das abnehmbare Kopfstück i'elati / ;-u oinor thermischen Sicherheits- und Signalvorrichtung festzulegen und zu orientieren.

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