DE2357882A1

DE2357882A1 - Brenner fuer gasfoermigen brennstoff, insbesondere zu verwenden bei wasserheizkesseln

Info

Publication number: DE2357882A1
Application number: DE19732357882
Authority: DE
Inventors: Dante Ferroli
Original assignee: FERROLI SpA IND RISCALDAMENT
Current assignee: FERROLI SpA IND RISCALDAMENT
Priority date: 1972-11-17
Filing date: 1973-11-16
Publication date: 1974-05-22
Also published as: FR2310679A5; ES197633Y; BE807401A; IT970996B; ES197633U; NL7315786A

Description

Georg Hansmann VDl Patent - Ingenieur

2 Hamburg SO (Altana) _Ä1r+_ _{p QX} ,-„ _Ro₀ η

Jüllüs-Uber-Straß· 21

4. Februar 1.974

Anmelderin; Firma

Ferroli S.p.A.,
Industrie Biscaldamento,, San Bonifacio (Yerona), Italien

Brenner für gasförmigen Brennstoff, insbesondere zu verwenden bei Wasserheizkesseln .

Die Erfindung bezieht sich auf für den Einsatz von gasförmigen Brennstoffen (Leuchtgas, Erdgas bsw. Erdgasgemische) ausgelegte Brenner, die für die Hei&ungsanlagen von .Wohnungen und kleinen Gebäuden und auch für die allgemeine Warmwasserversorgung in Küche und Bad verwendbar sind.

Der erfindungsgemäße Brenner verwendet als Verbrennungsmittel' Luft, die direkt der Umgebungsatmosphäre entnommen und angesaugt- wird. Die Entnahme der Umgebungsluft erfolgt bekanntlich bei diesen Brennern in zwei aufeinanderfolgenden Phasen und an verschiedenen Stellen, nämlich einerseits an einer ringförmigen Durchführung und koaxial zu einer Auslaßdüse für den gasförmigen verdichteten Brennstoff und andererseits an der Eingangsseite einer oder mehrerer •gelochter in den Feuerraum des Kessels eingesetzter Hohlkörper. Die angesaugte "Primärluft" mischt sich mit dem

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. Brennst off und bildet ein "Primär gemisch", das zu den Gasaustrittsöffnungen des oder der Hohlkörper gelangt, wobei der Sauerstoff in dem Gemisch, zwar für das Zünden des Brennvorganges, jedoch, nicht für die Aufrechterhaltung eines guten Verbrennungsvorgangs ausreicht. Deshalb wird die für die vollständige Gasverbrennung erforderliche Sauerstoffmenge von der sogenannten "Sekundärluft" geliefert, die am Fuß des Kessels frei in den Feuerraum eintreten und dort von außen an die kreisförmig oder länglich ausgebildeten und in bekannter Weise in der oberen Fläche des oder der Hohlkörper vorgesehenen kleinen Gasaustrittsöffnungen gelangen kann.

Bei den bekannten Brennern dieser Art erfolgt der Eintritt der Primärluft somit in Höhe des oder der Hohlkörper und dementsprechend unmittelbar in der Nähe der Kesselaufstellfläche durch die sich unterhalb der Feuerraumtür befindende öffnung. Demzufolge wird die Primärluft mit einer bereits verhältnismässig hohen Temperatur in die Hohlkörper des Brenners eingeführt, was auf die sich in der Nähe befindenden heißen Metallteile zurückzuführen ist, und zudem einer Umgebung entnommen, in der häufig ein Luftzug über den Boden streicht und Staub und Schmutz mitsichführt. Die angesaugte Primärluft entzieht damit der Brennerumgebung Luft, die. besser als Sekundärluft in den Feuerkessel gelangen sollte.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen.

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Die Erfindung betrifft einen Brenner für gasförmigen Brennstoff 5 insbesondere sur Verwendung bei Wasserheizkesseln, mit einem oder mehreren in eine Brennkammer, wie beispielsweise den !feuerraum eines Kessels, einsetzbaren Hohlkörpern, deren obere Fläche mit einer Vielzahl von öffnungen für den Austritt des gasförmigen, mit Primärluft zwecks Flammenbildung gemischten Brennstoffes versehen ist, wobei die vollständige Verbrennung durch den Zufluß von Sekundärluft von außen durch einen Durchgang gesichert ist, der vorzugsweise in Höhe/des oder der Hohlkörper in der Kesselwand vorgesehen ist»

Die Erfindung besteht darin, daß der bzw» die Hohlkörper über eine Leitung und gegebenenfalls über ein Speisesammelrohr mit einer Ansaug- und Eingangsöffnung für die Primärluft verbunden sind, wobei an der Änsaug- und Eingangsöffnung mindestens eine Düse für die Emission des gasförmigen "· Brennstoffes in die Änäaug- und Eingangsöffnung angeordnet ist und diese öffnung außerhalb des Feuerraumes in einer über der Ebene der Hohlkörper und der Ebene des Durchganges für die Sekundärluft liegenden Ebene liegt.

Diese Anordnung der Düse und der.Ansaug- und Eingangsöffnung für die Primärluft bringt die folgenden wesentlichen Vorteile mit sichs-

Die Entnahme der Primärluft erfolgt an einer Stelle des Raumes, die in einer beachtlichen Höhe über dem Fußboden des Raumes, in welchem der Kessel installiert ist, und beachtlich über dem Durchgangflir die Sekundärluft liegt. Demzufolge wird im wesentlichen kühle Umgebungsluft angesaugt, die eine viel höhere Dichte als die Luft im oder in der Nähe des Feuerraumes hat, wodurch bei gleichem Volumen der angesaugten Luft der gasförmige Brennstoff mit einer größeren Sauerstoffmenge gemischt wird. Es wird hierdurch ein viel günstigeres Verhältnis Primärluft/Gesamtsolluft und somit ein höherer Primärluftanteil erhalten, ohne daß negative Begleiterscheinungen, wie S¹Iammenablösung, geräuschvoller Betrieb und ähnliches auftreten. Wie den Fachleuten bekannt ist, soll dieser Luftanteil möglichst hoch sein, sich jedoch-zur Überwindung der Übergangsphasen bis zur Aufnahme des Betriebes, insbesondere bei Brennern mit thermostatisch kontrollierter Versorgung, usw., innerhalb der Grenzen halten, die erforderlich sind, um die Flamme zu erhalten. Bei dem erfindungsgemäßen Brenner können diese Verhältnisse in der Größenordnung von 60 bis 70% und mehr liegen.

Die Ansaug- und Eingangsöffnung der Primärluft und die im wesentlichen vertikale Leitung sind vollständig außerhalb des Kessels liegend vorgesehen. Diese Anordnung gestattet

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eine weitgehende Bemessungsfreiheit mit der Möglichkeit, große Beschickungsöffnungen, Durchgänge beachtlichen Querschnittes usw. anzuwenden, die der Einführung der Primärluft in den bzw. in die Brennerkörper den geringsten Widerstand entgegensetzen.

Die Länge und der Querschnitt der im wesentlichen vertikalen Leitung, die, wie erwähnt, keiner Maßeinschränkung unterliegt, ermöglichen eine vollständige Homogenisierung der Mischung Brennstoff/Primärluft, bevor diese den bzw. die Hohlkörper erreicht. Hierdurch wird jegliche Okklusion bzw. Trennung innerhalb der Hohlkörper vermieden, wie es derzeit zur Erzielung einer guten Verteilung der Primärmischung an den verschiedenen Auslaßöffnungen erforderlich ist, wodurch sich der weitere Vorteil des freien Durchgangs des Gemisches ergibt, weil es bei seinem Durchfluß durch den Brenner nur einem außerordentlich geringen Widerstand begegnet.

Der hohe Sauerstoffgehalt der Primärluft und seine vollständige Mischung mit dem Brennstoff gewährleisten eine vollkommene Verbrennung, d.h. die Bildung von Kohlenoxyd ist weitgehendst herabgesetzt und praktisch vernachlässigbar. Es ist offensichtlich, daß dieses vorteilhafte Merkmal für die Sicherheit der Umgebung äußerst wichtig, ist, insbesondere dannj wenn der Brenner für Kessel bestimmt ist, die in Wohnräumen aufgestellt werden, und insbesondere bei

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vorübergehend im Abzug oder in der Rauctigas&bleitung ins Freie auftretenden Störungen, durch die Verbrennungsgase in den Raum gelangen.

Durch die fehlenden Drosselscheiben und internen Hindernisse in den verschiedenen Brennerhohlräumen ist es möglich, diese mit äußerst einfachen und zuverlässigen Mitteln herzustellen, Beispielsweise kann der bzw. können die Hohlkörper dadurch hergestellt werden, daß in einfacher Weise durch Tiefziehen Hohlhalbkörper hergestellt und jeweils zwei Hohlhalbkörper mit ihren Höhlungen aneinandergelegt und am Umfang durch Schweißen oder Umbiegen miteinander verbunden werden.

In den schematischen Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, ist:-

Tig. Λ eine Seitenansicht eines teilweise weggebrochen dargestellten erfindungsgemäßen Kessels mit eingeschobenem Brenner;

Fig. 2 eine Vorderansicht von Fig. 1;

Fig. 3 ein Schnitt durch den Brenner in vergrößertem Maßstab längs der Symmetrieebene III-III in Fig. 5i

Fig. 4 eine Explosionsansicht der Bauteile des Brenners

gemäß Fig. 3»

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Fig. 5 eine Draufsicht auf den drei Hohlkörper aufweisenden, in den Kesselfeuerramn einzusetzenden Teil und dessen hintreres Ende.

In dem in den S¹Ig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Brenner'einem bekannten, in seiner Gesamtheit mit C bezeichneten Vasserheizkessel zugeordnet. Der Wasserheizkessel C weist.innen einen beinahe vollständig geschlossenen Feuerraum F auf,-in dem die nicht dargestellten Heizschlangen bzw. Zwischenräume angeordnet sind, durch die das aufzuheizende Wasser fließt. Ein einen Brennermund tragender Teil 10 des Brenners ist in bekannter Weise im unteren Teil des Feuerraumes F angeordnet und wird in diesen durch eine öffnung eingesetzt, die sich unterhalb der Feuerraumtür P¹ im unteren Teil der Stirnwand P des Kessels befindet.

- Der Teil 10 des Brenners besteht aus einem oder . mehreren länglichen, parallelen und koplanaren Hohlkörpern. Die Anzahl dieser Hohlkörper hängt von der Brennerleistung und von den Raummaßen ab, die am Fuß des Feuerraumes F gegeben sind. Der Brennerteil 10 gemäß Fig. 5 besteht beispielsweise aus drei Hohlkörpern, während der Brennerteil gemäß Fig. 2 so bemessen ist, wie es bei Brennern, die aus zwei parallelen Hohlkörpern bestehen, allgemein üblich ist.

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Der Brennerteil 10 ist so bemessen, daß er mit seinem hinteren Ende 12, von dem aus sich die verschiedenen Hohlkörper nach vorn erstrecken und durch den die Primärmischung diesen Hohlkörpern zugeführt wird, außerhalb des leuerraums I liegt. Das hintere Ende 12 wirkt demnach als Sammelrohr für die Speisung der verschiedenen Hohlkörper, deren obere Fläche 28 innerhalb des Feuerraumes F mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen (kleine Bohrungen, Schlitze od. dgl.) versehen ist.

An der Oberseite des als Sammelrohr dienenden hinteren Endes 12 des B.rennerteils 10 ist das vorzugsweise als Flansch ausgebildete Fußteil 14 einer vertikalen Leitung 16 befestigt, die geometrisch als Venturi-Rohr ausgebildet ist und einen unteren nach unten zu divergierenden Teil sowie einen oberen nach unten zu konvergierenden Teil aufweist. Das obere Ende des oberen konvergierenden Teils der vertikalen Leitung 16 ist als Ansaug- und Eingangsöffnung 18 für die Primärluft ausgebildet.

In der Achse der öffnung 18 ist etwas oberhalb derselben eine Einlaßdüse 20 für das verdichtete Brenngas angeordnet, damit der gasförmige Strahl den angesaugten Primärluftstrom in die öffnung 18 einführt. Die Einlaßdüse 20 wird zur Sicherung ihrer zur öffnung 18 koaxialen Lage beispielsweise von einem Bügel 22 (Fig. 4) einstellbar gehalten und in

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"bekannter Weise, "beispielsweise über eine Leitung 24, von einem bekannten Steuer-, Regel- und Kontrollgerät 26 versorgt.

Der einfache Aufbau des Brenners ist offensichtlich. Die Bauteile 10, 12, aus denen der bzw. die Hohlkörper bestehen, können in vorteilhafter Weise dadurch hergestellt werden, daß beispielsweise aus rostfreiem Stahlblech durch Schneiden oder Stanzen und ansehliessendes Tiefziehen zwei im wesentlichen symmetrische Hohlkörperschalen hergestellt werden, die durch Falzen oder Umbiegen ihrer aneinanderliegenden Kanten miteinander verbunden werden. Natürlich sind andere Herstellungs- und Verbindungsverfahren,z.B. Schweißen, anwendbar.

Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Anordnung der Ansaug- und Eingangsöffnung 18 für die Primärluft so getroffen, daß sie nach oben gerichtet und in beachtlicher Höhe über der Kesselaufstellfläche S gelegen ist, so daß sie sich in angemessener Höhe über den sich unter der Tür P¹ vorgesehenen Durchgang für die Sekundärluft befindet. Die angesaugte Primärluft ist somit genügend kalt und wird einem Bereich entnommen, der durch die Eingangsströmung der Sekundärluft nicht gestört wird*

Die vertikale Anordnung der Leitung 16 gestattet es ferner, jene abträglichen horizontalen Schichten zu vermeiden, die sich bekanntlich in den Zwischenräumen der

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bekannten, vom gasförmigen Brennstoffstrahl und dem Primär luft strom in, praktisch .horizontaler Richtung durchströmten Brenner infolge der Wirkung der starken Temperaturunterschiede und dementsprechend der Unterschiede in der Dichte der Luft und der Dichte des Brennstoffes bilden. Es ist nämlich zu beachten, daß der gasförmige Brennstoff sich am Ausgang der Düse 20 durch Ausdehnung stark abkühlt. Der"gasförmige Strahl und der Primärluftstrom durchfließen gleichzeitig die Leitung 16 und strömen nach unten, wobei sie beim Eintritt in das Ende 12 des Brennerteils 10 die gleiche Temperatur erreichen und von dort aus als Gemisch im vollkommen homogenisierten Zustand in die Hohlkörper, im Feuerraum F des Kessels gelangen. Die Richtungsänderung zwischen der Leitung 16 und dem Ende 12 bzw. den Teilen 10, die innere Weite des Endes 12 und geeignete Übergangskrümmungen vervollständigen die Homogenisierung des Gemisches in der Weise, daß alle Gasaustrittsöffnungen gleichzeitig bei gleichem Durchsatz und Druck versorgt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Brenner für gasförmigen Brennstoff, insbesondere zur Verwendung bei Yasserheizkesseln, mit einem oder mehreren in eine Brennkammer, wie beispielsweise den Feuerraum eines Kessels, einsetzbaren Hohlkörpern, deren obere Fläche mit einer Vielzahl von Öffnungen für den Austritt des gasförmigen, mit Primärluft zwecks Flammenbildung gemischten Brennstoffes versehen ist, wobei die vollständige Verbrennung durch den Zufluß von Sekundärluft von außen durch einen Durchgang gesichert ist, der vorzugsweise in Höhe des oder der Hohlkörper in der Kesselwand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Hohlkörper (10) über eine Leitung (16) und gegebenenfalls über ein Speisesammeirohr (12) mit einerAnsaug- und Eingangsöffnung (18) für die Primärlüft verbunden sind, wobei an der Ansaug- und Eingangsöffnimg mindestens eine Düse (20) für die Emission des gasförmigen Brennstoffes in die Ansaug- und EingjBjagsöffnung angeordnet ist und diese Öffnung (18) außerhalb des Feuerraumes (F) in einer über der Ebene der Hohlkörper (10) und der Ebene des Durchganges für die Sekundärluft liegenden Ebene liegt.

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2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) im wesentlichen vertikal angeordnet und mit seinem Fußteil (14-) an ein Teil (12) angeschlossen ist, das zur Verlängerung des Hohlkörpers bzw. zur Verbindung mehrerer Hohlkörper (10) dient und außerhalb des Feuerraumes (F) liegt.

3. Brenner nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (16) mindestens zum Teil und vorzugsweise in ihrem unteren Teil nach unten zu divergiert und vornehmlich kegelstumpfförmig ausgebildet ist, und daß die Düse (20) für die Emission des gasförmigen Brennstoffes im wesentlichen in der Achse dieser Leitung (16) angeordnet ist.

4·. Brenner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaug- und Eingangsöffnung (18) der Leitung (16) koaxial zur Emissionsdüse (20) nach unten zu konvergiert.

5· Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Hohlkörpers bzw. der Hohlkörper (10) frei von Drosselscheiben oder anderen internen Hindernissen ist und der bzw. die Hohlkörper aus perimetral miteinander verbundenen metallischen Hohlhalbkörpern hergestellt sind.

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L e e r s e i t e