DE2233627A1

DE2233627A1 - Gasbrenner

Info

Publication number: DE2233627A1
Application number: DE19722233627
Authority: DE
Inventors: Harri Wahrmann
Original assignee: KOERTING OEL GASFEUERUNG
Current assignee: KOERTING OEL GASFEUERUNG
Priority date: 1972-07-08
Filing date: 1972-07-08
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2192688A5; NL7309408A; DE2233627B2; IT991026B

Description

EIKENBERG 8c BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Körting
^; OeI- und Gasfeuerung GmbH 578/10

Gasbrenner

Die Erfindung "betrifft einen Gasbrenner rait einem äußeren Brennerrohr, durch welches Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum gefördert wird, mit einer koaxial im Brennerrohr angeordneten Gaslanze zum Zuführen des Brenngases in den Verbrennungsraum und mit einer vor der Austrittsöffnung der Gaslanze ange- ' ordneten, relativ zum Brennerrohr axial verschiebbaren Stauscheibe, durch deren Verschiebung in einem konusformigen Abschnitt des Brennerrohres dessen wirksamer Austrittsquerschnitt für Verbrennungsluft veränderbar ist.

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Derartige Brenner werden zur Befeuerung von modernen Hochleiatungakesseln benutzt.

Diese Hochleistungskessel haben zur Erzielung eines günstigen Wärmeüberganges hohe Rauchgasgeschwindigkeiten und damit hohe Gegendrücke im Γeuerraum. Zur Überwindung dieser Gegendrücke bedürfen die Brenner eines hohen Gebläsedruckes· Dieser hohe Gebläsedruck führt aber zu zwei weiteren Schwierigkeiten:

Zum einen bedeutet hoher Luftdruck hohe luftgeschwindigkeit im Bereich der Zündelektroden. Der lichtbogen zwischen den Hochspannungselektroden wird lang und kühlt sich stark ab» Die folge sind Fehlzündungen oder überhaupt keine Zündung mehr.

Zum anderen arbeiten Erdgasbrenner für solche Aufgaben mit vorgemischten !Flammen, d.h. Gas und Luft werden vor der Stauscheibe gemischt» und damit bekommt man eine sehr stabile !Flamme, die den Torsug hat, mit einer sehr kurzen Ionisations-Elektrode überwacht werden zu können.

Ein solcher Brenner muß deshalb an seinem Gasaustritt •den hohen Gebläsedruok noch überwinden. Die Gasversorgungsnetze haben jedoch nur begrenzte Gasdrücke, so daß dem feuerungstechnisch idealen Brenner auch von dieser Seite Schwierigkeiten entgegenstellen.

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"" 3 —

Bei am Markt "befindlichen Gasbrennern hat man diese Nachteile bisher damit zu mildern versucht, daß man die Mündung der Lanze vor die .Stauscheibe verlegt hat (keine Vormischung). Dies führt jedoch dazu, daß sich erst in einem gewissen Abstand von der Stauscheibe ein zündfähiges Gas-Luftgemisch ausbildet. Die Flamme liegt dann nicht mehr an der Stauscheibe an, sondern beginnt erst in einem gewissen Abstand davon; sie brennt infolgedessen instabil, die stabilisierende Wirkung der Stauscheibe hat sich stark vermindert.

Hiermit ist gleichzeitig ein weiterer Nachteil verbunden , der die Flammenüberwachung betrifft, Liegt die flamme an der Stauscheibe an, so kann sie mittels eines Ionisationsdetektors überwacht werden, indem die elektrische Leitfähigkeit zwischen der als Elektrode dienenden Stauscheibe und einer davorliegenden zweiten Elektrode gemessen wird. Liegt dagegen die Flamme nicht an der Stauscheibe an, so wird zur Überwachung ein aufwendigerer UT-empfindlicher Detektor benötigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben angeführten Nachteile die Brenn- und Zündeigenschaften von Brennern zu verbessern und deren Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lanze von einem beidseitig offenen Rohr umgeben ist,

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welches eine Taille besitzt, deren engste Stelle im Bereich, der Mündung der lanze liegt, und daß der wirksame Eintrittsquerschnitt des taillierten Rohres geringer als sein Quer-%

' schnitt im Bereich der Zündelektroden ist.

Der Erfindungsgegenstand überwindet die bei den bisher bekannten Gasbrennern bestehenden Schwierigkeiten, indem

ι er den Lichtbogen zwischen des Zündelektroden gegen den Ge-

i bläsedruck abschirmt und nach erfolgter Zündung bei Leistungszuwachs den Gebläsedruck dazu benutzt, einen Unterdruck an der Gasaustrittsöffnung zu erzeugen. Dadurch ist es nunmehr ι möglich, eine Gasfeuerung zu betreiben, bei der der Feuerraumj gegendruck über dem Druck des Brenngases liegt.

Dadurch, daß im Bereich der Mündung der Gaslanze eine Taillenströmung erzeugt wird, in welcher gegenüber dem Druck der Verbrennungsluft im Außenraum des taillierten Rohres ein Unterdruck herrscht, wird das Austreten von Gas aus der Mündung der Lanze gefördert oder sogar erst ermöglicht, wenn der Gasdruck dem Druck der Verbrennungsluft im Außenraum des taillierten Rohres vergleichbar oder kleiner ist. Die Durchmischung von Brenngas und Luft beginnt bereits vor der Stauscheibe, und . die Ausbildung einer stabilen, an der Stauscheibe anliegenden . Plamme ist gewährleistet.

I In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungs- ; gemäßen Gasbrenners ist das taillierte Rohr im Bereich seiner • Taille mit einem an sich bekannten Gasregelkonus fest ver-

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bunden, welcher koaxial zur Gaslanze· angeordnet ist und durch Verschieben relativ zur Gaslanze in axialer Richtung deren wirksamen Austrittsquerschnitt ändert. Das taillierte Rohr dient Bomit als Bindeglied zwischen der Stauscheibe und dem motorischen Antrieb des Gasregelkonus·

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Gasbrenners ist die Gaslanze im Eintrittsbereich des taillierten Rohres mit einer vorzugsweise strömungsgünstig geformten Manschette umgeben, durch welche bei Verschiebebewegungen des taillierten Rohres und der Gaslanze gegeneinander in axialer Richtung der wirksame Eintrittsquerschnitt des taillierten Rohres verändert wird. Hierdurch wird erreicht, daß, wenn zur Verstärkung oder zur Abschwächung der Flamme die Zufuhr von Brenngas verändert wird, die Zufuhr von Verbrennungsluft zur Mündung der" Gaslanze gleichsinnig variiert wird. Der Vorteil wird insbesondere deutlich im Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung, in welcher das taillierte Rohr mit dem Gasregelkonus verbunden ist. Wenn zum Zwecke der Zündung die Mündung der Gaslanze so weit geschlossen ist, daß nur noch die zum Zünden benötigte geringe Gasmenge austreten kann, dann befindet sich das taillierte Rohr in einer Lage,· in welcher sein Eintrittsquerschnitt durch die auf der Gaslanze aufgebrachte Manschette weitgehend abgedeckt ist. Die Abmessungen der Manschette bzw. des taillierten Rohres sind so gewählt, daß in dieser Stellung das Gas/Luftgemisch im Bereich der Züudelektroden gerade seine optimale Zusammensetzung hat. Darüber hinaus ist es besonders zweckmäßig, die Manschette strömungsgünstig auszubilden, damit sich innerhalb des tail-

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llerten Rohres keine unnötigen Wirbel bilden. Im Augenblick der Zündung schirmt die Manschette das taillierte Rohr zum Gebläse hin ab, so daß im Bereich der Zündelektroden nur noch eine sehr geringe Luftbewegung auftritt. Damit wird eine sichere Zündung ermöglicht.

Nach erfolgter Zündung bewegt sich das taillierte Rohr zur öffnung der Gaslanze axial in Strömungsrichtung und öffnet den Ringspalt zwischen der Manschette und dem taillierten Rohr. Dabei wird der zweite Nutzeffekt der Erfindung besonders wirksam, indem die Gebläseluft einen Unterdruck an der Mündung der Gaslanze schafft.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brenners ist das taillierte Rohr an seinem Austrittsende fest mit der Stausoheibe verbunden, so daß der Austrittsquerschnitt des taillierten Rohres im wesentlichen durch die zentrale Öffnung der Stauscheibe gegeben ist. In dieser Ausgestaltung ist der Zündraum von störenden Beeinflussungen durch die außen am taillierten Rohr vorbeiströmende Verbrennungsluft weitgehend abgeschirmt. Dies bedeutet eine zusätzliche Beruhigung und Stabilisierung der Strömung im Bereich der Zündelektroden, wodurch die Zündeigenschaften des Brenners weiter günstig beeinflußt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Figur 1 die teilweise Seitenansicht eines erfindungegemäßen Gasbrenners in Zündstellung,

Figur 2 den Gasbrenner der Figur 1 in laststellung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Gasbrenner, bestehend aus einem Brennerrohr 1, welches an seiner dem Brennraum 2 zugewandten Seite eine konische Verjüngung 3 aufweist. Duroh dieses Brennerrohr wird von einem nicht eingezeichneten Gebläse Verbrennungsluft in Pfeilrichtung in den Brennraum gefördert. Koaxial im Brennerrohr 1 angeordnet befindet sich eine Gaslanze 4» welche ihrerseits in einer Führungshülse 5 gehalten iBt. Über die Gaslanze 4 wird das in der Regel aus einem Gasversorgungsnetz stammende Brenngas zum Brennraum gefördert. An ihrer Mündung besitzt die Gaslanze 4 eine Reihe von seitlichen Gasaustrittsöffnungen 8 sowie einen nicht gezeichneten Innenkonus, welcher durch den entsprechend ausgebildeten Gasregelkonus 6 verschlossen werden kann. Durch Verschieben von Gasregelkonus 6 und Gaslanze 4 gegeneinander läßt sich der wirksame Gasaustrittsquerschnitt der Gaslanze 4 verändern und somit die Brennerleistung regeln. Beim Zündvorgang verschließt der Gasregelkonus 6 die Mündung der Gaslanze 4, 'so daß nur noch eine geringe Gasmenge aus den seitlichen Auslaßöffnungen 8 heraustreten kann. Diese Gasmenge vermischt sich mit der außen an der Gaslanze vorbeiströmenden Verbrennungsluft zu einem zündfähigen Gemisch, welches durch einen zwischen den Zündelektroden 16 brennenden Lichtbogen gezündet wird.

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Ein mit dem Gasrege!konus 6 über Yerbindungsstege 10 fest verbundenes Rohr 9, welches nach Art eines Venturi-Rohres eine Taille besitzt, umschließt die Gaslanze koaxial auf öinem Teil ihrer Länge. Das Rohr 9 ist so angeordnet, daß die engste Stelle der Taille gerade im Bereich der Mündung der Gaslanze 4 liegt. An seinem vorderen, dem Brennraum 2 zugewandten Ende trägt das Rohr 9 die in einem Brenner üblicherweise vorhandene Stauscheibe 11. Lagemäßig befindet sich diese Stauscheibe am Beginn dee konieohen Seiles 3 des Brennerrohres 1. Im Bereich der Eintrittsöffnung des taillierten Rohres 9 ist um die Gaslanze 4 eine Manschette 13 herumgelegt, welohe zur Vermeidung unnötiger Wirbelbildung strömungsgünstig ausgebildet ist und durch welche bei einer Verschiebung des taillierten Rohres 9 gegenüber der Gaslanze 4 in axialer Richtung der wirksame Eintrittsquerschnitt für Verbrennungsluft verändert werden kann· Sowohl die Gaslanze 4 als auch der Gasregelkonus 6, sowie mit diesem das taillierte Rohr 9 und die Stauscheibe 11 sind zur Brennerregelung unabhängig voneinander axial verschiebbar. Zu diesem Zweck ist die Gaslanze in einer Führungshülse 5 und der Gasregelkonus 6 an einer Eührungsstange 7 geführt. Der Antrieb selbst geschieht in an sich bekannter Weise, zum Beispiel über motorisch betriebene und über ein Steuergerät angesteuerte Gewindespindeln·

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt: Vor dem Zünden des Brenners wird durch Verschieben von Gaslanze 4 und Gasregelkonus 6 gegeneinander die Mündung der Gaslanze 4 verschlossen. Gleichzeitig wird dadurch der Einlaßquerschnitt des taillierten Rohres 9 zwischen dessen Wandung und der Man-

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schette 13 verringert, so daß eine im Vergleich, zum Normal- _:

betrieb geringe Menge Verbrennungsluft in das taillierte Rohr j

eintreten kann. Diese Verbrennungsluft vermischt sich mit, dem ί

aus den seitlichen Austrittsöffnungen δ austretenden Gras zu j

einem zündfähigen Gemisch., welches zwischen den Elektroden " j 16 gezündet wird. Da im Bereich, der Zündelektrodett das taillier-^

te Rohr seinen größten Querschnitt besitzt, während gleichzei- I

tig der Einlaßquerschnitt während der Zündung außerordentlich. |

gering ist und der Hauptteil der Verbrennungsluft'außen am ·

Rohr 9 vorbei in die Brennkammer 2 strömt, wird zum einen. I

die Bildung eines zündfähigen Gemisches begünstigt, während j

zum anderen im Bereich der Zündelektroden die Strömungsge- >

sohwindigkeit aufgrund der geringen Gasmenge und des großen ;

Rohrquerschnittes so gering ist, daß dadurch nur eine unwe- ! sentliche Kühlung der Elektroden bedingt ist. Fehlzündungen
des Brenners werden auf diese Weise weitestgehend vermieden.

Hat der Gasbrenner gezündet, so wird die Gaslanze 4 in \

Richtung vom Brennraum 2.hinwegbewegt, wodurch, die Gaszufuhr ^:. und gleichzeitig die Zufuhr von Verbrennungsluft in das taillierte Rohr erhöht wird, so daß die Flamme, welche durch, die
zentrale öffnung 12 der Stauscheibe 11 in den Brennraum hineingreift, größer wird. Gleichzeitig mit dem Öffnen der Gaslanze -4 wird der Ringquerschnitt zwischen der Stauscheibe und der

konusförmigen Mündung 3 des Brennerrohres vergrößert und da- : mit der Zustrom von Verbrennungsluft zum Brennraum 2 erhöht·
Durch weiteres gegenseitiges Verfahren von Gaslanze 4 und
Gasregelkonus 6 in Verbindung mit der Stauscheibe 12 läßt

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sich, das Brennverhalten des Brenners noch optimieren.

AIb weiterer bedeutender Vorteil dieser Anordnung ergibt sich, daß ein solcherart ausgestatteter erfindungsgemäßer Brenner auch dann noch einwandfrei arbeiten kann, wenn der Drück des Gasversorgungsnetzes im Bereich des Druckes der zugeführten Verbrennungsluft oder gar darunter liegt, was bei neueren Hochleistungsbrennern durchaus vorkommen kann. Ist der Gasdruck geringer.als der Luftdruck, dann kann bei einem herkömmlichen Brenner kein Gas aus der Gaslanze austreten, während dann, wenn der Gasdruck nur geringfügig über dem luftdruck liegt, die Flamme instabil ist. In beiden Fällen führt die beschriebene Anordnung eines taillierten Rohres über der Gaslanze dazu, daß in der laillenströmung der Verbrennungsluft gegenüber dem Brenngas ein Unterdruck erzeugt wird, welcher dazu führt, daß der Austritt des Gases aus der Gaslanze 4 durch den damit verbundenen Saugeffekt gefördert oder gar erst ermöglicht wird.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche :

Gasbrenner mit einem äußeren Brennerrohr, durch welches Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum gefördert wird, mit einer koaxial im Brennerrohr angeordneten Gaslanze zum Zuführen des Brenngases in den Verbrennungsraum, und mit einer vor der Mündung der Gaslanze angeordneten, relativ zum Brennerrohr axial verschiebbaren Stauscheibe, durch deren Verschiebung in einem konuBförmigen Abschnitt des Brennerrohres dessen wirksamer Austrittsquerschnitt für Verbrennungsluft veränderbar ist, sowie mit Zündelek*· troden im Raum zwischen der Stauscheibe und der Mündung der Gaslanze, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaslanze (4) von einem beidseitig offenen Rohr (9) umgeben ist, welches eine !aille besitzt, deren engste Stelle im Bereich der Mündung der Gaslanze liegt, und daß der wirksame Eintrittsquerschnitt des taillierten Rohres (9) geringer als sein Querschnitt im Bereich der Zündelektroden (16) ist. .^

2, Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das taillierte Rohr (9) im Bereich seiner Taille mit einem an sich bekannten Gasregelkonus (6) fest verbunden iBt,

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welcher koaxial zur Gaslanze (4) angeordnet ist und durch Verschieben relativ zur Gaslanze in axialer Hichtung 'deren wirksamen Austrittsquerschnitt ändert.

Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Gaslanze (4) im Eintrittsbereich des taillierten Rohres (9) mit einer vorzugsweise strömungsgünstig geformten Manschette (13) umgeben ist, durch welche bei Verschiebebewegungen des taillierten Rohres (9) und der Gaslanze (4) gegeneinander in axialer Richtung der wirksame Eintrittsquerschnitt des taillierten Rohres verändert wird.

Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das taillierte Rohr (9) an seinem Austrittsende fest mit der Stauecheibe (11) verbunden ißt, so daß der Austrittsquerschnitt des taillierten Rohres im wesentlichen durch die zentrale Öffnung (12) der Stauscheibe gegeben ist.

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