DE2402997B2

DE2402997B2 - Brenner für gasförmigen Brennstoff

Info

Publication number: DE2402997B2
Application number: DE19742402997
Authority: DE
Inventors: Peter 7314 Wernau Boiger
Original assignee: Junkers and Co GmbH
Current assignee: Junkers and Co GmbH
Priority date: 1974-01-23
Filing date: 1974-01-23
Publication date: 1979-06-21
Also published as: DE2402997C3; JPS50101034U; JPS5522338Y2; DE2402997A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner fü«· gasförmigen Brennstoff der im Oberbegriff des Anspruchs I genannten Art.

Bei einem bekannten Brenner dieser Art (DE-GM 45 581) sind sowohl in die Luftzuleitung als auch in die Mündung der Gaszuleitung je ein Leitschaufelkranz eingesetzt, so daß Luft und Gas in diesem Bereich stark verwirbelt werden. Diese Anordnung ist verhältnismäßig aufwendig, mit einem nicht unbeachtlichen Druckverlust der Gemischanteile behaftet und auch insofern nachteilig, als trotz der starken Verwirbelung eine gleichmäßige Gasverteilung über den gesamten Ringquerschnitt der Luftzuleitung nicht gewährleistet ist.

Bei einer anderen bekannten Brennerausführung (FR-PS 12 32 372) wird zur Vermischung von Gas und Luft am stromab liegenden Mündungsrand von radialen Gasaustrittsöffnungen auf der Gaszuleitung eine Drallscheibe vorgesehen, gegen welche die zuströmende Luft mittels eines stromauf in der Luftzuleitung eingesetzten Leitrings mit konisch sich verjüngender Innenbohrung gelenkt wird. Hinter der Drallscheibe sind Strömungshindernisse in Form von zwei Scheiben mit versetzt zueinander angeordneten Durchbrüchen vorgesehen, an denen das verwirbelte Gemisch homogenisiert werden soll. Auch diese Ausführung ist aufwendig und mit dem Nachteil eines verhältnismäßig hohen Druckverlustes im Mischbereich von Gas und Luft behaftet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Brenner der gattungsmäßigen Art so auszubilden, daß eine möglichst gleichmäßige Gasverteilung über den gesamten Ringquerschnitt der Luftzuleitung bei möglichst geringem Druckverlust erfolgt

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst

Durch diese Merkmale ist erreicht, daß das Gas im Strömungsschatten der Luft bereits über den Querschnitt der Luftzuleitung verteilt ist bevor es mit der Luft in Berührung kommt und mit dieser vermischt wird. !5 Diese Art der Verteilung erfordert wesentlich weniger Energie als die Verteilung durch Verwirbelung, bei welcher an den Strömungshindernissen ein nicht zu vernachlässigender Druckverlust entsteht

Der Außendurchmesser der Ringscheibe kann zweckmäßig etwa gleich dem mittleren Durchmesser des die Luftzuleitung bildenden Ringraumes sein, wobei das Flächenverhältnis der Ausschnitte zu den sie trennenden Flächenabschnitten der Ringscheibe etwa 1 :2 betragen kann.

Das Entstehen von Luftwirbeln an den radialen Rändern der Flächenabschnitte der Ringscheibe kann verhindert werden, wenn diese Ränder mit einer abgewinkelten Krempe versehen sind.

Die Ringscheibe kann vorteilhaft mit einem abgewinketten inneren Ringrand auf die Gaszuleitung aufgesetzt sein, so daß sich unter Ausnutzung des Wandstrahleffektes eine verlustanne Umlenkung des Gases aus der Gaszuleitung auf die eine Fläche der Ringscheibe ergibt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. I im Schnitt einen Teil eines Gebläsebrenners für gasförmige Brennstoffe;

F i g. 2 eine Seitenansicht der Gasverteilerscheibe des Brenners nach F i g. 1 und

F i g. 3 eine Stirnansicht der Gasveneilerscheibe nach Fig. 2.

In einem Brennerrohr als Luftzuleitung 10 für die von einem nicht dargestellten Gebläse zugeführte Verbrennungsluft ist konzentrisch eine rohrförmige Gaszulei tung 11 angeordnet, welche über einen ebenfalls nicht dargestellten Anschlußstutzen an die Gaszufuhr angeschlossen ist. Das Brennerrohr 10 ist mit einem Mundstück 12 versehen, an welchem ein Flammkopf 13 gehaltert ist. Der Mündung 14 der Gaszuleitung 11 ist ein Gasregelglied 15 zugeordnet, welches mittels einer Führungsstange 16 von Hand axial verstellbar ist. Die Führungsstange 16 ist dazu aus dem Brennergehäuse herausgeführt und beispielweise mit einer von Hand zu betätigenden Rändelmutter versehen. Das Gasregelglied 15 ist als einseitig abgeschlossener Hohlzylindcr ausgebildet, dessen Boden 17 eine radiale Außenfläche 18 aufweist, welche mit der Mündung 14 der Gaszuleitung 11 zusammenwirkt und den austretenden Gasstrom radial ablenkt. Das Gasregelglied 15 hat noch eine Zündgasaustrittsöffnung 19.

Auf der Feuerraumseite ist zum Regeln des Gemischaustrittes eine Stauscheibe 20 vorgesehen, welche durch Streben 21 mit einem Schlitten 22 als Führungsorgan verbunden ist. Der Schlitten 22 ist auf der Gaszuleitung 11 längsverschiebbar gelagert und kann zum Regeln des Gemischaustrittes mittels einer Betätigungsstange 23 längsverschoben werden. Die

Stauscheibe 20 hat eine Zentralöffnung 24, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des hohlzylindrischen Gasregelgliedes 15 entspricht, und Radialschlitze 25, welche teilweise durch Vorsprünge 26 abgedeckt sind. Der äußere Rand der Stauscheibe 20 bildet eine feuerraumseitige Krempe 27 zum Halten der Flamme. Der Rand der Stauscheibe 20 wirkt mit dem Mundstück 12 des Brennerrohres zum Regeln des Gemischaustrittes zusammen, welche den Gemischdurchtrittsquerschnitt 51 bilden. Mit Hilfe der Betätigungsstange 23 kann die Stauscheibe 20 verstellt und in ihrer Schließstellung am Mundstück 12 zum Anliegen gebracht werden.

Das Gasregelglied 15 der Gaszuleitung 11 lenkt als Regelorgan einerseits der. Gasstrom radial ab und wirkt andererseits mit der Zentralöffnung 24 der t'euerraumseitigen Stauscheibe 20 als Regelorgan für den Gemischdurchtritt derart zusammen, daß bei der Leistungieinstellung durch axiales Verstellen des Gasregelgliedes 15 und der Stauscheibe 20 jeweils ein bestimmtes Verhältnis zwischen den Gemischdurchtrittsquerschnitten 51 und 52 einstellbar isL Bei jeder Einstellung der Leistung wird der äußere und «ier innere Ringspalt 51 und 52 für den Gemischdurchtritt im gleichen Sinne verändert Dies gewährleistet eine größere Stabilität der Brennerflamme. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß bei Grundlasteinstellung sowohl der äußere Ringspalt 51 als auch der innere Ringspalt 52 annähernd verschlossen sind.

Außerdem ist noch eine Elektrode 28 vorgesehen, jo welche einerseits an einen Zündspannungsschalter angeschlossen ist und andererseits im Brenner eine Funkenstrecke bildet, an welcher bei der Inbetriebnahme ein Zündfunke überschlägt und das Gas-Luftgemisch zündet Die Elektrode 28 ist gemeinsam mit der Stauscheibe 20 längsbeweglich, durch welche die Elektrode 28 in die Feuerraumseite isoliert hindurchragt und im Windschatten der Stauscheibe 20 mit ihrem freien Ende 31 eine gegenüber der Gemischströmung abgeschirmte Funkenstrecke bildet, an welche mittels einer an der Stauscheibe 20 befestigten Zündgasleitschiene 29 Zündgas herangeführt ist. Die Elektrode 28 ist in einem seitlichen Ausleger 30 des auf der Gaszuleitung 11 längsverschiebbar gelagerten Führungsschlittens 22 der Stauscheibe 20 axial verstellbar gehaltert. Die Elektrode 28 ist durch ein entsprechendes Loch in der Stauscheibe 20 isoliert hindurchgesteckt und feuerraumseitig ist ihr freies Ende 31 zum Bilden einer Funkenstrecke mit der Zündgasleitschiene 29 als Gegenelektrode 32 umgebogen. so

Die Zündgasleitschie^e 29 ist am Innenrand der Zentralöffnung 24 der Stauscheibe 20 befestigt und ragt in den Mischraum bis in die Höhe einer Zündgasaustrittsöffnung 19 des Gasregelgliedes 15 hinein. Die Zündgasleitschiene 29 ist dabei an der Stauscheibe 20 derart angebracht, daß das hohlzylindrische Gasregelglied 15 beim Verschließen der Zentralöffnung 24 in dieselbe einschiebbar ist. Das feuerraumseitige Ende der Zündgasleitschiene 29 ist dabei als Gegenelektrode 32 zur Elektrode 31 hin abgebogen. eo

Als Teilmischeinrichtung ist eine allgemein mit 34 bezeichnete radiale Gasverteilerscheibe vorgesehen, die in F i g. 2 in einer Seitenansicht und in F i g. 3 in einer Stirnansicht vergrößert herausgezeichnet ist. Die Gasverteilerscheibe 34 ist eine Ringscheibe mit Durchtrittsöffnungen, die als radiale, nach dem äußeren Ringrand hin offene Ausschnitte 35 ausgebildet sind. Der Außendurchmesser der Gasverteilerscheibe 34 ist etwa gleich dem mittleren Durchmesser des die Luftzuleitung 10 bildenden Ringraumes. Die Gasverteilerscheibe 34 ist mit einem als Ringschulter 36 abgewinkelten inneren Ringrand auf die Gaszuleitung 11 aufgesetzt Die Gasvertejlerscheibe 34 ist mit sechs paarweise diametral gegenüberliegenden Ausschnitten 35 versehen. Das Verhältnis der Ausschnitte 35 zu den sie trennenden Flächen 37 der Ringscheibe ist etwa eins zu zwei. Der Rand der Ausschnitte 35 ist mit einer stromab abgewinkelten Krempe 38 ausgebildet

Die Gasverteilerscheibe 34 ist wie dargestellt unmittelbar an der Mündung 14 der Gaszuleitung 11 stromauf des Gasaustrittes 53 angeordnet

Die Wirkungsweise des Brenners ist folgende:

Das Gasregelglied 15 der Gaszuleitung 11 und die Stauscheibe 20 werden in eine der gewünschten Leistung entsprechende Offenstellung innerhalb des Regelbereiches gebracht Diese Einstellung erfolgt stufenlos von Hand durch Betätigen der rührungsstange 16 des Gasregelgliedes 15 und der Betätigungsstange 23 der Staascheibe 20 von außerhalb des Brennergehäuses. Bei jeder Leistungseinstelluni, wird durch das Gasregelglied 15 nicht nur der Gasaust ittsquerschnitt 53 bestimmt, sondern in Zusammenwirkung mit der gleichzeitig eingestellten Stauscheibe 20 ein Gerrnschdurchtrittsquerschnitt 52 mit dem Rand der Zentralöffnung 2'i der Stauscheibe 20 derart gebildet daß sich für jede Leistungseinstellung jeweils ein bestimmtes Verhältnis zwischen den Gemischdurchtrittsquerschnitten 51 und 52 ergibt Dieses sich der jeweiligen Leistungseinstellung anpassende Verhältnis der Querschnitte 51 und 5 2 trägt zur Stabilität der Flamme bei.

Die Kleinbrandstellung des Brenners entspricht einer Grundlast für welche die Stauscheibe 20 in ihre Schließstellung am Brennermundstück 12 gebracht ist In dieser Stellung verschließt das hohlzylindrische Gasregelglied 15 annähernd die Zentralöffnung 24 der Stauscheibe 20. Dadurch bildet sich eine auch im Kleinbis Mittellastbereich rezirkulierende und dadurch stabil brennende Flamme.

Zur Inbetriebnahme wird ein Steuerautomat eingeschaltet, welcher die Steuerung des Ablaufes der vorprogrammierten Inbetriebnahme übernimmt Zuerst wird nur das Gebläse für die Dauer einer bestimmten Vorbelüflung des Brenners eingeschaltet Nach der erforderlichen Vorlüftung erfolgt eine gewisse Freigabe der Gaszufuhr durch ein Magnetventil und die Zündung durch Einschalten der Elektrode 28. Erst nach dem Zustandekommen eines Überschlages an der Funkenstrecke von dem freien Ende 31 der Elektrode 28 zur Gegenelektrode 32 wird die Gaszufuhr durch das vorgeschaltete Magnetventil für den eingestellten Vollastbetrieb freigegeben. Das Gas gelangt über di° Gaszuleitung 11 zum Gasregelglied 15. Über den Gisa^sirittsquerschnitt 53 zwischen dem Gasregelglied 15 und der Mündung 14 der Gaszuleitung U gelangt das Gas in die Luftzuleitung 10. Der Gasstrom wird durch die radiale Außenfläche 18 des Bodens 17 des Gasregelgliecies 15 radial nach außen abgelenkt und trifft im rechten Winkel auf die vom Gebläse zugeführte Verbrennungsluft.

Die Vorvermischung des Gas-Luftgemisches in dem Mischraum vor der Stauscheibe 20 ist durch die vorgesehene Verteilereinrichtung verbessert. Von dem am Gasaustritt 53 ausströmenden Gas gelangt aufgrund des Wand.^ctrahleffektes ein Teil desselben an die Fußränder der Ausschnitte 35 und vermischt sich mit der durch die Ausschnitte 35 hindurchtretenden

Gebläseluft, wogegen der andere Teil des Gases entlang der Flächen 37 der Gasverteilerscheibe 34 an den äußeren Rand derselben und darüber hinaus in die Randzone der Luftzuleitung IO gelangt, wo es sich mit Gebläseluft in dieser Randzone vermischt. Die Gasanteile werden gleichmäßig über den Querschnitt der Mischkammer verteilt, und es ist eine homogene Vermischung des Gas-Luftgemisches und eine Erhöhung der Mischkennzahl insbesondere am Gemischuurchtrittsquerschnitt 51 erreicht. Dadurch ist die durch die Krempe 27 der Stauscheibe 20 gehaltene Flamme stabil und die CO-freie Verbrennung konstant hygienisch, wobei die Abgase stickstoffoxydarm sind. Das Gas-Luftgemisch gelangt, wie durch Pfeile angedeutet, aus dem Mischraum auf der Rückseite der Stauscheibe 20 über die Gemischdurchtrittsqiierschnitte 51 und 52 sowie über die Radialschlit/.e 25 der Stauscheibe 20 auf die Feuerraumseite der Stauscheibe 20,

In der Kleinbrandstellung des Brenners tritt das Gemisch für die Kleinbrandflamme im wesentlichen über die Radialschlitze 25 der Stauscheibe 20 aus, da die Stauscheibe 20 am Brennermundstück 12 anliegt und die Zentralöffnung 24 durch das in sie eingedrungene hohlzylindrische Gasregelglied IS annähernd verschlossen ist.

Der Brenner-wird einfach durch Abschalten der Steuerautomatik außer Betrieb gesetzt, welche das Gebläse und das Magnetventil abschaltet, wobei durch letzteres die Gaszufuhr abgesperrt wird.

Der Einsatz des Brenners in Kessel unterschiedlicher Bauart ist aufgrund seiner Eigenschaften problemlos. Der Brenner kann ohne besonderen Aufwand auch zum kombinierten Öl-Gasbrenner gemacht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brenner für gasförmigen Brennstoff, mit einer Luftzuleitung und einer sich darin erstreckenden Gaszuleitung, aus welcher der Brennstoff über einen radialen Gasauslaß aber den Umfang verteilt in die Luftzuleitung gelangt, in welche ein die Luftströmung beeinflussender Einsatz radial hineinragt, und ferner mit einer stromab des brennraumseitigen Endes der Gaszuleitung angeordneten Stauscheibe, welche zwischen ihrem äußeren Ringrand und der Innenwandung eines an die Luftzuleitung angesetzten Brennermundstückes einen Ringspalt zum Hindurchtreten des Brennstoff-Luft-Gemisches freiläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz als Ringscheibe (34) mit radialen, nach außen offenen Ausschnitten (35) zum Luftdurchtritt ausgebildet ist und daß die verbleibenden Flächenabschnitte auf der einen Seite der Scheibe, der Gasverteilung über den gesamten Querschnitt des die Luftzuleitung (10) bildenden Ringraumes dienend, am Etromauf liegenden Mündungsrand des radialen Gasauslasses (53) beginnen.

2. Brenner nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Ringscheibe (34) etwa gleich dem mittleren Durchmesser des die Luftzuleitung (10) bildenden Ringraumes isL

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis der Ausschnitte (35) zu den sie trennenden Flächenabschnitten (37) etwa 1 :2 ist

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daL> die radialen Ränder der Flächenabschnitte (37) mit einer abgev* \ikelten Krempe (38) versehen sind.

5. Brenner nach einem der ve gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (34) mit einem abgewinkelten inneren Ringrand (36) auf die Gaszuleitung (11) aufgesetzt ist.