DE2206817C3 - Gasheizofen mit einem linearen und mit Vorgemisch arbeitenden Brenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasheizofen mit einem linearen und mit Vorgemisch arbeitenden Brenner in einer flachen Verbrennungskammer, mit einem dahinter angeordneten flachen Wärmeaustauscher, mit einem Gebläse zur Erzeugung einer entlang den Außenseiten der Verbrennungskammer und des Warmeaustauschers und im Gegenstrom zur Verbrennungsgasströmung gerichteten Umluft.

Aus der GB-PS 11 35 395 ist ein derartiger Gasheizofen bekannt, welcher jedoch ohne Vormischung von Brenngas und Verbrennungsluft und daher mit geringern thermischen Wirkungsgrad betrieben wird. Daher ist bei diesem Brenner die Flammcnführung relativ stubil. Wird er jedoch mit einer Vormischung aus Brenngas und Verbrennungsluft betrieben, so stellt sich eine große Instabilität ein. Ferner besteht dabei die Gefahr, daß das obenlicgende Gebläse bei einem Geblaseausfall durch die dann höheren Verbrennungsgastemperaturen überhitzt und beschädigt wird. Aus der BE-PS 63 67? ist ein Gasheizofen mit einem nichtlincami Brenner bekannt, bei dem ein untenliegendes Gebläse vorgesehen ist. Aus der DT-OS 20Jl 002 ist es bekannt, einen mit Vormischung betriebenen Hremi':r durch eine laminare .Sekundärluftströmung /11 siabi'isieren.

Iλ ist daher Aufgabe der Erfindung, den bekannten ^h5 Gasheizofen zwar mit Vormischung /ti betreiben, jedoch die sich einstellende Instabilität zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemiil.l dadurch g:- 817

löst, daß der Brenner oberhalb und das Gebläse unter halb des Wärmeaustauschers angeordnet sind, und daß der Brenner zusätzlich zu den Brennerverteilkanälen Luftdurchgänge zur Erzeugung einer laminaren Sekundärluftströmung aufweist. Für diese Merkmale wird nu in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs Schutz begehrt

Der erfindungsgemäße Gasheizofen hat einen thermischen Wirkungsgrad von etwa 90%. Ferner werden lokale Überhitzungen und eine Beschädigung des Gebläses vermieden. Die Bauteile des erfindungsgemäßen Gasheizofens können leicht hergestellt werden. Die Verbrennung ist stabil und der Gasheizofen kann seh kompakt aufgebaut sein. Dem Brenner kann die Ver brennungsluft unter Druc-κ mittels eines Gebläses züge führt werden. Es können mehrere Wärmeaustauscher vorgesehen sein.

fm folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig.¹ eine schematische Ansicht des erfindungsge mäßen Gasheizofens, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie H-II der F ig. 1,

F i g. 3 einy Frontansicht des Wärmeaustauschers de Gasheizofens gemäß F i g. I,

F i g. 4 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie IV-IV der F ig. 3,

Fig.5a eine Frontansicht einer Ausführungsforn des linearen Brenners,

F i g. 5b einen Querschnitt entlang der Linie Vb-W der F i g. 5a,

F i g. 5c eine perspektivische Teilansicht gemäl. F i g. 5b.

F i g. 5d eine Frontansicht der Flammenlochplatte des Brenners gemäß F 1 g. 5a,

F i g. 5e eine Seitenansicht der Flammenlochplatte gemäß F i g. 5d,

F i g. 5f eine Frontansicht einer weiteren Ausfüh rungsform der Flammenlochplatte des Brenners gemäß F i g. 5a,

F i g. 5g eine Seitenansicht der Flammenlochplatte gemäß F i g. 5f,

F i g. 6a einen Schnitt durch eine weitere Ausfüh rungsform des linearen Brenners und

Fig.6b eine perspektivische Ansicht des Brenners gemäß F i g. 6a.

Gemäß F i g. 1 und 2 weist der Gasheizofen 1 eint Blechumhüllung 2 auf sowie einen linearen Brenner 3 mit einem Brenngaseinlaßrohr 4 für Stadtgas oder Pro pangas und einem Lufteinlaßrohr 6 für die Zufuhr vot Luft mittels eines Gebläses 5. Der Brenner wird mi einer Vormischung von Brenngas und Verbrennungs luft betrieben. Er weist eine Vielzahl von Flammenlö ehern 7 auf. Die Verbrennungsluft strömt teilweise durch 8, 9, 10 und gelangt in den Bereich rund um dk Flammenlöcher 7. so daß es zu einer sekundärei Durchmischung von Verbrennungsluft mit dem aus det Flammenlöchern 7 austretenden Gasgemisch kommt Eine Verbrennungskammer 11 mit einer Frontplatte Y. und einer rückwärtigen Platte 13 hat eine im wescntli dien flache Gestalt. Im oberen Rereich des Innenrauni! 14 der Verbrennungskammer 11 ist der lineare Brenne; 3 angeordnet. Die in der Verbrennungskammer 11 er zeugte Wärmeenergie wird durch die Frontplatte Ii und durch die rückwärtige Platte 13 an die Außenluf übertragen. Somit wirkt die Verbrennungskammer Il auch als Wärmeaustauscher.

Das Bezugszeichen I5be/cichnet einen flacher Uarmeausiauscher mit einer Froniplaue !f> .;nd einer rückwärtigen Platte 17. Das lUvugs.'eiehen H bezeichne·. einen Verbrennungsgaskanal mit einer Frontplatte 20 und einer rückwärtigen Platte 21 Die Fromplauer. 12. 16 und 20 und die rückwärtigen Planen 13. 1~ und 21 sind jeweils einstückig aus einem Stück cepreßt Der Wärmeaustauscher 15 weist gemäß 1" i g J und 4 eine Vielzahl von Durchgangen 22 uiui cine Viel/ah von geschweißten oder geloteten Koiiiaktbereic'n.er 23 auf. Die Frontplatten und die rückwärtigen Platten beziehen aus Stahlplaiien. welche mit einem feuerfester! Materia! überzogen sind. Das in ue> Verbrennungskammer 11 verbrennende Gasgemisch strömt durch den hnenraum 14 der Verbrennungsk.miiner 11. durch den Innenrauni 18 des Wärmeaustauschers 15 und durch der Verbrennungsgaskanal 14 zu einem \ erbrennungssa>ttislaß 24. Dieser Ciashei/oien ist im wesentliche;' .;:"-geschlossen, so da 13 kein Verbrennungsgas m der ..: heizenden Raum dringen kann Liihi uus'splaticii 25. 26 sind beiderseits der F'roniplailcn 12. lh. 20 und de rückwärtigen Platten 13, 17, 21 mit einem Zwischenraum angeordnet. Die von einem Geblase 27 cincebl.·- jene Luft wird durch die Führungsplatte!) entiar¹:. .v Froninlaiten 12. 16 und 20 und entlang den rückw a-;.-pen Platten 13, 17 und 21 geführt. Die Luft snom: durch einen Lufteinlaß 28 mit einem l'ilter 29 ein und d^rch einen Luftauslaß 30 aus.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieses Gashei. ofens erläutert werden:

Das aus den Flammenlöehern 7 des linearen Brerners 3 austretende Gasgemisch wird mit der durch J:o Öffnungen 10 ausströmenden Luft \ermischt ;_:nd die Gasmisehung verbrennt in der N erbrenniiiii:st-..imnier 11. Das auf eine hohe Temperatur aufgeheizte \e^r brennungsgas strömt durch den Innenraum 14 der Ye' brennungskanimcr. den Innenraum des WärmeaiiMauschers 15. den Verbrennungsgaskanal 19 und den \erbrennungsgasauslaß 24 nach draußen. Andererseits wird kühle Luft vom Gebläse 27 durch den Lufteiniaß 28 angesaugt. Der Luftstrom wird aufgeteilt und strömt durch den Zwischenraum zwischen den Vortierplatten 20, 16, 12 und der Führungsplatte 25 und durch den Zwischenraum zwischen den rückwärtigen Platten 21. 17. 13 und der Führungsplatte 26. Die heiße Luft wird durch den Auslaß 30 im oberen Bereich des Gasheizofen ausgeblasen.

Das Verbrennungsgas strömt im Gegenstrom zur Luft, so daß der Wärmeaustauschkoeffizieni groi.'· ist. Der Brenner 3 ist im oberen Bereich und das Gebläse 27 ist im unteren Bereich des Gasheizofens ι vorgesehen. Demgemäß ist das Gebläse 27 vor einer starken Hitzeeinwirkung geschützt, selbst wenn das Gebläse 27 ausfallen sollte.

Bei dieser Ausführungsform haben die Verbrennungskammer 11 und der Wärmeaustauscher 12 eine große Breite und eine geringe Dicke, d. h. eine im wesentlichen flache Gestalt, wodurch die Wärmeübertragung verbessert wird. Versuche haben gezeigt, daß der thermische Wirkungsgrad auf etwa 90% erhöht werden kann, wenn die Breite und die Höhe des Innenraums 14, 18 mehr als das lOfache der Dicke ties Innenrau ms betragen.

[£s ist wichtig, daß man bei einem kompakten Aufbau des Gasheizofens einen stabilen Brenner einsetzt. Fs ist erforderlich, ein sogenanntes Abheben der Flamme zu verhindern, wobei sich der Flammenboden von den Flaninienlöchern des Brenners abhebt. Genauso wich

■ ·■£ ist es. e;" ZunickscMiagen der Flamme zu \errne;-aer.. «. o-bes d;e Ramme s-ch in die Fiammenioo.^er des Brennen h_;rie:rzieh:. Es :si bekannt daß der Effesi des Abr.i-D-r:.s ader des Zunickschiagens der Flamme \on der Tie'c der Flamrr.eniöcher abhängt. Ferner nängt S:i MöglichKe.i des Abhebens oder des ZurucKschlaji!¹! Ge* Fi^rr.T.c . ■:■" der Ceschw:rdigkei; der Mis.hürg -.or B-e^ngji u"d Luft in der rürrrnen-O-cnerr:

3;-r Brenrer 3 gemäß F i g. 5 besteht w.".:>«;>i

·*eiche durcr Pressen e_:rer Metallplatte unter V_?r:'-dung eines recr.teck.ee- Querschnitts he"ges\e,i" v»:-j sew.e eine kar'-r.iorrrxie narr>rnen;ochpia;:e 3>. "■ t

-ech-eckigc- Gestalt. Der untere Be-Csh de- Platte 31 !St -lorizoniü: aogeboge-. Gemäß F · g. 5c :>■ die FiaTi- --;-■ -jr:pii-.:c- 3i ;'^>c-e nei PIa^-.:.'- .te A::"c·-- ¹Aj . .."g 3S "" ODe^-C" B^:^:ch ac"seir>^f: C::"g-·."-.".;'. _;;nc zaTcr r'.."v".scriw ei3en Deie?;;^: Ferr.er :>'. ί." Ar- -:a"o~s;re.^;e- 33 m u-:eren Bereie" ^sde- ^" :^Λο -

/e cr.^r. 34 ?e/evbne; vier EmiaU ti;- d.e Misch-..-- .:::> Lj:: jnd Bre~-gi> E: ka~n auch :- e'verr· Ercrerevn des i^:"c-jrer. Brinne^rs vo-gesehen sein. D^!c Loc-e' ν ^y ■"e.-hieck:i:er Gesta!;. weiche eurer d:e Sc" :/c 32 ;;::o .-;e Außenwaidung 38 gerildet sinj, dienen .;·.» !--.^^-:- :-;'er.iocher 35. Die Tiefe vier Flamrneniocher k.··'." ce:- art ausg-iwahii werden, d.i:⁵ ein Abneben u::j Zurufs schlagen »chindert wird.

Eine weitere Ausiuhrungsform der F'-r^iiie^.-oc-.· blatte 36 is: :r. F ι g. 5f und F" i g. 5g geze g^r. De: ;;nte".' Bereich de- Sc~^;itze 37 isi rechteckig, und d=r obere 3ere ch hat eine V-formige Gestalt. F:n Zuruck'-ch'.agen der Fla"";me wird vermieden, da die Geschwindigkeit des Gases am Boden der Schlitze groß :>;. wänrend ein Abheben dadurch vermieden wird. Δλ'Α die Geschwindigkeit des Gases im oberen Bereich der Schlitze gering ist. E^ wurde festgestellt, daß beste Erge-:-"isse erzielt werden, wenn die Tiefe /7der Flammenlöcher 3 bei N erwendung von Stadtgas, Erdgas oder Propangas unter normalen Bedingungen im Bereich von 3 bis !5 mm liegt und wenn die Weite s der Schlitze am Boden und oie Wei'e 5 der Schlitze an der Oberkante der Bedingung 5 > 25 genügt.

F ι g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des linciren Brenners mit einer Außenwandiing 40 von recntekkigem Querschnitt, einem Einlaßrohr 41 für die Zu!uhr u)n Brenngas und einem Einlaßrohr 42 für die Zufuhr von Luft. Wenn das Brenngas durch das Brenngaseml.ißrohr 41 zu einem Kanal 43 strömt, so wird gleichzeitig Luft aus der Umgebung des Brenngaseinlaßrohrs 41 angesaugt, so daß es zu einer primären Vermischung von Luft und Brenngas kommt. Eine Vielzahl von Brennerverieilkanälen 44 für die Aufteilung des Brenngases sind in dem Kanal 4.1 mil gleichem Abstand voneinander vorgesehen und erstrecken sich durch die Außenlandung 40 um eine Länge, welche etwa dem Durchmesser der Kanäle 44 entspricht. Eine Vieizah! von Of:nungen 45 sind in der Nähe der Verteilkanäle 44 vorgesehen, wobei Luft von den Öffnungen 44 sekundär dem Brenngas, welches den Kanälen 44 entströmt, zugemischt wird. Bei dem Brenner gemäß I ; s;. b verläuft die Verbrennung stabil, und die Geräuschentwicklung ist minimal. Die Primärflamme wird durch eine turbulente Vermischung von Luft und Brenngas rund um die Kanten der Verteilkanäle 44 gebildet. Dies geschieht auf Grund des folgenden Phäno-

niens: Wenn Luft durch die öffnungen 45 strömt, gerät diese teilweise in eine turbulente Strömung. Ein Teil des Brenngases wird aus den Verteilkaniilen 44 in den Raum zwischen den Verteilkanälen 44 und der Außenwandung 40 (in einen Bereich negativen Drucks) gesaugt und dort turbulent mit der Luft vermischt. Ferner bildet sich eine sekundäre Flamme in einem geringen Abstand von der Kante des Verteilkanals 44 auf Grund langsamer Durchmischung von Luft und Brenngas in einer laminaren Strömung aus. Der Ausgangspunkt der Flamme ist jedoch durch die primäre Flamme stabilisiert. Demgemäß entsteht im ganzen eine stabile Flamme an den Kanten der Verteilkanäle 44.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: 22

1. Gasheizofen mit einem linearen und mit Vorgemisch arbeitenden Brenner in einer flachen Ver- -^s brennungskammer, mit einem dahinter angeordneten flachen Wärmeaustauscher, mit einem Gebläse zur Erzeugung einer entlang den Außenseiten der Verbrennungskammer und des Wärmeaustauschers und im Gegensirom zur Verbrennungsgasströmung gerichteten Umluft, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (3) oberhalb und das Gebläse (27) unterhalb des Wärmeaustauschers angeordnet sind, und daß der Brenner (3) zusätzlich zu den Brennerverteükanälen (44) Luftdurchgänge (45) zur >5 Erzeugung einer laminaren Sekundärluftströmung aufweist.

2. Gasheizofen nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Brennerverteilkanälen (44). welche um eine Länge über die Wandung (40) des *o Brenners (3) vorstehen, die etwa dem Durchmesser der Brennerverteilkanäle (44) entspricht.

3. Gasheizofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Brenner (3) eine Flammenlochplatte (31) von kammförmiger Gestalt mit einer Vielzahl von Schlitzen (32) aufweist, welche zwischen den Außenwandungen (38) des Brenners angeordnet ist und deren Schlitze (32) sich nach oben öffnen und als Flammenlöcher (35) dienen.

4. Gasheizofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (32) eine gleichförmige Weite oder im unteren Bereich eine im wesentlichen rechteckige Gestalt und im oberen Bereich eine im wesentlichen V-förmige Gestalt aufweisen.