DE2605954A1

DE2605954A1 - Gasverbrennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2605954A1
Application number: DE19762605954
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Alan Hughes; Lionel William Mayo
Original assignee: Parkinson Cowan Appliances Ltd
Current assignee: Parkinson Cowan Appliances Ltd
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-02-14
Publication date: 1976-08-26
Also published as: JPS51106245A; BE838536A; FR2300965A1; NL7601530A; AU1110976A

Description

Parkinson Cowan Appliances Limited, Stechford, Birmingham,

Englandο

Gasverbrennungsvorrichtungo

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasverbrennungs* vorrichtung und hat eine verbesserte Ausführung einer solchen ■Verbrennungsvorrichtung zum Gegenstände

Gegenstand der Erfindung ist eine Gasverbrennungsvorrichtung, die aus einer Mehrzahl von metallischen Streifen zusammengesetzt ist, die stapeiförmig mit ihrem Flächen aufeinanderliegen und so gestaltet sind, daß nebeneinanderliegende Streifen in gewissen Abständen in Längsrichtung der Streifen zusammenstoßen, um zwischen sich eine Mehrzahl von Durchtritten vorzusehen, wobei auf der einen Seite des Stapels eine Zuführung für das brennbare Gasluftgemisch vorgesehen ist, so daß die Mischung an dem einen Ende der zwischen den Streifen gebildeten Durchlässe eintreten und nach dem Durchströmen der zwischen den Streifen liegenden Durchlässe an den auf der anderen Seite des Stapels liegenden Öffnungen gezündet werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Stapel abwechselnd aus Streifen sinusförmiger und ebener Formgebung zusammengesetzt sein_o Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Strei* fen gedümpelt, mit Rippen versehen oder mit Zungen oder anderen Vorsprüngen oder öffnungen ausgestattet sein, welche die Wirkung haben, daß nach Anordnung der Streifen in einem Stapel sich Durchlässe bilden_o

Die vorgenannten Organe zur Einspeisung des brennbaren Gasluft— gemisches in die stapeiförmige Anordnung bestehen aus Leitungen, die zu der einen Seite des Stapels führen und aus Injektoren,

609835/03*3

welche die Mischung in die Leitungen fördern« Ein solcher Injektor kann entsprechend angepaßt werden bzw_o seine Kennlinien variiert werden, um das Verhältnis von Verbrennungsgas zu Luft zu verändern, wenn dies erwünscht ist, Z₀B₀ wenn ein anderes Gas in der Vorrichtung verbrannt werden soll»

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann in einen Wärmeaustauscher eingebaut werden, der beispielsweise in einem Druckgieß— verfahren hergestellt worden ist_o

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in den nachstehenden Zeichnungen veranschaulicht.

Figo 1 ist eine perspektivische Ansicht, in der ein Teil der erfindungsgemäßen Gasverbrennungsvorrichtung dargestellt ist;

Fig. 2 und 2a zeigen eine perspektivische Ansicht und eine Querschnittsansicht (in vergrößertem Maßstab), die eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasverbrennungsvorrichtung darstellt;

Figo 3 und 3a sind den Fig. 2 und 2a entsprechend Darstellungen einer anderen Ausführungsform;

Big. 4- und 4-a veranschaulichen eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Ansichten, die denen der Fig. 2 und 2a antsprechen;

Fig. 5 und 5a- zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung in ähnlicher Darstellung, wie dies in den Fig. 2 und 2a geschehen ist;

Fig. 6 und 6a zeigen ein Ausführungsbeispiel mit umgefalteten Streifen;

Figo 7 und 7a veranschaulichen ein weiteres Ausführungs« beispiel;

609835/0343

Figo 8 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen . erfindungsgemäßen Ausführung;

lig. 9 ist ein Querschnitt, der in schematischer Form einen Wärmeaustauscher veranschaulicht, in den eine er— findungsgemäße Gasverbrennungsvorrichtung eingebaut ist, für die beispielsweise eines der oben genannten Ausführungsbeispiele verwendet werden kann.

Jedes der in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsbeispiele der Brennvorrichtung ist für die Kombination mit einem Wärmeaustauscher geeignet, welcher Z₀B₀ verwendet werden kann, um warme Luft zur Heizung eines Zimmers oder eines anderen geschlossenen Raumes zu liefern. Es versteht sich jedoch von selber, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Anwendungen eingesetzt werden kann, wenn dies erwünscht ist.

Wie aus der Pig. 1 ersichtlich, besteht die veranschaulichte Gasverbrennungsvorrichtung aus einer Mehrzahl metallischer Streifen oder Bleche, die eine im Grundriß rechteckige Form aufweisen_o Einige der Streifen sind jedoch als sinus- oder wellenförmige Streifen 10 ausgebildet, wobei ebene Streifen 11 und sinusförmige Streifen 10 miteinander abwechseln und durch Aufeinanderliegen der Streifen ein Stapel gebildet wird, in welchem die Streifen mit ihren Flächen gegeneinander liegen_o In der Fig. 1 sind nur ein einziges sinusförmiges Blech 10 und zwei ebene Streifen 11 veranschaulichte Es versteht sich aber von selber, daß derartige Streifen in beliebiger Anzahl abwechselnd aufeinander folgen können, um eine gewünschte Heizleistung zu erbringen. Infolge der sinusförmigen Gestalt der Streifen 10 liegen die flachen Streifen des Stapels derart auf den sinusförmigen Streifen, daß sich eine Vielzahl von senkrecht zur Längsrichtung der Streifen sich erstreckenden Durchlässen ergibt, die in der Längsrichtung der Streifen nebeneinander liegen. Derartige Durchlässe bilden auf einer Seite die Eintrittsöffnungen für das brennbare Gasluftgemischo

7605954

In den Fig. 2 und 2a ist eine Ausführung veranschaulicht, bei der jeder Streifen 12 in gewissen Abständen mit kleinen runden Vorsprüngen 13 versehen ist, wobei einige der Vorsprünge auf der einen Seite, die anderen Vorsprünge auf der anderen Seite des jeweiligen Streifen vorgesehen sindo Die Figo 2 und 2a zeigen nur zwei Streifen· Natürlich kann eine größere Anzahl, von Streifen aufeinandergelegt werden, wobei die Anzahl der Streifen von der erforderlichen Heizleistung abhängt. Die Streifen 12 bilden einen Stapel, in welchem die Vorsprünge 13 jedes Streifens an dem benachbarten Streifen anliegen, um auf diese Weise zwischen den Streifen Durchlässe zu bilden, durch welche die brennbare Gasluftmischung hinströmen kann, wie dies durch den Pfeil 14· in der Fig. 2a veranschaulicht isto Das brennbare Gemisch wird in Form einer Flamme gezündet, die mittels der Bezugsziffer 15 auf der einen Seite des Stapels angedeutet isto

Die Ausführungsform der Fig. 3 und 3a veranschaulicht einen Stapel aus einer Vielzahl identischer Streifen, von denen jeder mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet ist· Jeder Streifen 16 weist an einer Kante Zungen auf, die in gewissen Längsabständen aufeinanderfolgen und so umgefaltet sind, daß sie sich flach gegen eine Fläche des zugehörigen Streifens anlegen. Wenn nun die Streifen 16 nebeneinander angeordnet werden, um den Stapel zu bilden, dienen die Zungen 17 als Abstandshalter zwischen benachbarten Streifen und ergeben damit Durchlässe zwischen den Streifen, durch welche das brennbare Gasluftge— misch hindurchfließen kann·

I_n den Figo 4- und 4a sind die mit den Bezugsziffern 18 gekennzeichneten Streifen um eine longitudinale Faltlinie 19 umge«-· faltet, so daß sich zwei Lagen 20 und 21 von im wesentlichen, gleicher Breite ergebene In der einen Lage 20 jedes Streifens 18 ist eine Serie von öffnungen 22 vorgesehen, die in longitu— dinalem Abstand voneinander angeordnet sind und sich von der freien Kante dieser Lage nach innen erstrecken«, Die andere La—

8Ö983S/0341

ge 21 des Streifens 18 weist eine Serie von in longitudinaler
Richtung in Abständen aufeinanderfolgenden Öffnungen 23 auf,
die sich von der Faltlinie 19 nach innen erstrecken. Die Öffnungen 22 und 23 sind so geformt und relativ zueinander angeordnet, daß sich labyrinthförmige Durchlässe zwischen den Streifen 18 ergeben, so daß die Strömung des brennbaren Gasluftgemi« sches die durch Pfeile in Fig. 4a eingezeichneten Eichtungen annehmen O

Das in den Figo 5 "und. 5a veranschaulichte Ausführungsbeispiel
zeigt eine Konstruktion, bei der jeder Streifen 24 um eine longitudinale Faltlinie herumgebogen ist, um zwei Lagen 25 und 26
zu bilden, welche jedoch von verschiedener Breite sind. Bei dem Faltvorgang wird jeder Streifen 24 mit einer Vielzahl von in Abständen aufeinander folgenden Öffnungen oder Schlitzen versehen, die eine im wesentlichen V-förmige Gestalt haben, wobei ein Arm jedes Schlitzes länger als der andere Arm ist, so daß, wenn der Streifen gefaltet ist, die Lage 25 mit einer Serie von relativ
kurzen Öffnungen 27 versehen ist, die in Längsabständen aufeinanderfolgen, während die Lage 26 mit einer entsprechenden Serie von relativ langen Öffnungen 28 versehen ist. Die Achsen der
Öffnungen 27 sind hierbei in bezug auf die Achsen der Öffnungen 28 zueinander geneigt. Wenn eine Mehrzahl von Streifen 24 in
Nebeneinanderanordnung zur Bildung eines Stapels mit labyrinthförmigen Durchlässen zusammengesetzt werden, so ergibt sich
eine Strömung des brennbaren Gasluftgemisches durch die Öffnungen 27 und 28, wie dies durch die Pfeile gemäß Fig. 5a angedeutet isto

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 6a weist eine Mehrzahl von Streifen 29 auf, die gleichfalls um eine longitudinale Faltlinie herum umgefaltet sind, wobei sich Lagen 30 und 31 von unterschiedlicher Breite ergebene Die Lage 30 ist in Längsrichtung mit einer Serie von Öffnungen 32 versehen, welche sich von der Faltlinie nach oben erstrecken und genügend groß sind, um

609835/0343

sich über die freie Kante der Lage 31 hinaus zu erstrecken,, Wenn eine Mehrzahl solcher Streifen 29 zur Bildung eines Stapels zusammengesetzt werden, ergeben sich wieder labyrinthförmige Durchlässe von der einen Seite des Stapels zu der anderen Seite desselben. Die Strömung ist durch die Pfeile in der Figo 6a angedeutet.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und ^b. ist eine Mehrzahl von identischen ebenen Streifen 33 veranschaulicht. Jeder Streifen ist in seiner Längsausdehnung mit in Abständen voneinander vorgesehenen Zungen J4- versehen, so daß sich die Öffnungen 35 zwischen den Zungen ergeben. Benachbarte Streifen 33 sind dabei abwechselnd um einen Winkel von 180 zueinander um eine Achse verdreht, welche durch die Zentren der Streifen und senkrecht zur Ebene der Streifen verläuft, so daß sich die Zungen 34- des einen Streifens in entgegengesetzter Richtung zu den Zungen des jeweils benachbarten Streifens erstrecken. Wie im Falle der Ausführungsform gemäß den Figo 4- und 4a überlappen sich dabei die in nebeneinanderliegenden Lagen vorgesehenen Öffnungen 35 teilweise, um labyrinthförmige Durchlässe durch den Stapel zu bilden, wie dies mittels der Pfeile in der Figo 7a angedeutet ist. Die öffnungen 35 weisen daher eine Tiefe auf, die etwas größer als die Hälfte der Gesamtbreite jedes Streifens 33 ist, wobei sich die öffnungen 35 benachbarter Streifen - wie oben erwähnt - teilweise überlappen,,

Schließlich ist in der Figo 8 noch eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der ein Streifen 36 vorgesehen ist, der um eine longitudinale Faltlinie herum umgefaltet ist, wodurch sich zwei Lagen 37 und 38 eines einheitlichen U-förmigen Gebildes ergeben. Vor dem Faltvorgang des Streifens 36 werden in demselben eine Serie von in Längsabständen verlaufende Schlitze vorgesehen, die, nachdem der Streifen gefaltet worden ist, in der Lage 37 eine Serie von Öffnungen 39 und in der Lage 38 eine Serie von Öffnungen 4-0 ergeben. Jedem Streifen 36 ist ein

_ 260595A

ebener Streifen 41 ohne Öffnungen von einer Breite zugeordnet, die geringer als die Gesamtbreite des Streifens 36 ist_o Dieser Streifen 41 wird zwischen den Lagen 37 und 38 eingesetzt und in dieser Stellung in geeigneter Weise befestigt_o Ein brennbares Luftgasgemisch kann dann - wie aus der Fig· 8 ersichtlich zwischen den unteren Teilen der Lage 37 und 38 und von dort durch die unteren Teile der Öffnungen 39 und 40 und schließlich nach oben über die freiliegenden Flächen des Streifens 41 hinwegströmen·

Eine Gasbrennvorrichtung nach einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann in einen Wärmeaustauscher eingesetzt werden, wie dies aus der Fig. 9 hervorgeht_o Zu diesem Zweck wird ein Block 42 verwendet, der beispielsweise in #inem D_ruckgieß— verfahren hergestellt wird oder ein bearbeitetes Strangpreß— teil bildet, wobei der Block an zwei gegenüberliegenden Seiten mit einer Serie von in Abständen zueinander angeordneten parallelen Ansätzen versehen ist. Zwei dieser flossenförmigen Ansätze sind mittels der Bezugsziffern 43 und 44 in der Fig. 9 veranschaulicht. Dieser Block ist so bearbeitet, daß er eine in Längsrichtung verlaufende zentrale Ausnehmung 45 aufweist, welche die Verbrennungskammer bildet und eine weitere Ausnehmung 46, die einen Streifenstapel für die Verbrennung des Gemisches aufnimmt, wobei als Streifenstapel irgendeine der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Nachdem ein nicht veranschaulichter Stapel in die Ausnehmung 46 eingesetzt worden ist, wird eine Einlaßzuführung in Form einer Leitung 47 vorgesehen, welche mit dem Block 42 verbunden ist_o Die Zuführungsleitung 47 kann im Betriefe mit irgendwelchen ^ichtveranschaulichten Mitteln, z_oB. Injektoren, zusammenarbeiten, um das brennbare Gemisch in die Leitung ein— zuführen_o Im Betrieb fließt das Gemisch durch die Leitung und tritt dann in die Durchlässe zwischen den Streifen des Stapels ein, der in der Ausnehmung 46 des Blocks 42 eingesetzt isto Der Block 42 ist an der der Ausnehmung 46 abgewandten Seite der

609835/03*3

Brennkammer 4-5 mit einer Serie von in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Schlitzen versehen, wofetoi einer der Schlitze durch die gestrichelte Linie 4-8 angedeutet ist_o Die äußeren Enden dieser Schlitze 48 werden durch eine weitere Leitung 4-9 überdeckt, die als Austrittseinheit dient und die Verbrennungspro— dukte des brennbaren Luftgasgemisches aus der Brennkammer 4-5 hinausführt· Demnach wird die Wärme von der Brennkammer 4-5 auf die Ansätze 4-3 und 44 übertragen, wobei ein Luftstrom über die Ansätze gerichtet wird und dabei Wärme aufnimmt_o

Als brennbare Gase können die gegenwärtig verfügbaren Gase dieser Art verwendet werden. So kann beispielsweise Methangas oder irgendein industriell hergestelltes Verbrennungsgas oder Flüssiggas verwendet werden,, Bei allen diesen Brennstoffen ist es jedoch notwendig, daß im Betrieb die beim Zünden zusammen mit einen geeigneten Luftanteil gebildeten Flammen sich nicht zu stark von den Durchlaßöffnungen abheben. Andererseits dürfen die Flammen nicht durch die Durchlässe zurückschiagen_o Derartige Erfordernisse bedingen gewisse Kennlinien bezüglich der Form und G_röße der Durchlaßöffnungen, die damit entsprechend der Art des verwendeten Gases variieren«. Weiterhin wird jedes verwendete Gas in bezug auf das Verhältnis zu der verwendeten Verbrennungsluft besondere Anforderungen ergeben, die beim Betrieb zu berücksichtigen sind. Mit der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis der Luft zu den Verbrennungsgasen einfach geändert werden, wenn auf ein anderes Verbrennungsgas übergegangen wird, indem der Injektor ausgewechselt oder angepaßt wird oder anstelle des Injektors andere Hilfsmittel verwendet werden, um das brennbare Gas einlaßseitig einzuführen,» Wenn in dieser Weise vorgegangen wird, ergibt der erfindungsgemäße Streifenstapel einen Brenner, der für alle Arten von Gasen geeignet ist, so daß man nicht den Brenner wechseln mmß, wenn man von einem Heizgas' auf ein anderes übergehto

Die Konstruktion des Streifenstapels, der in der Ausnehmung 4-6

— 9 —

9835/0343

2805954 - 9 -

des Wärme aust ausciier einzusetzen ist, kann so gewählt werden, daß sich die optimale Konstruktion im Hinblick auf die Kon— struktionsparameter des Wärmeaustauschers ergibto

Ansprüche

- 10 -

609 8 35/0343

Claims

η s ρ r ü

Γ 1) \ Gasverbrennungsvorrichtung bestellend aus einer Mehrzahl von —' Metallstreifen, welche mit ihren Flächen zur Bildung eines Stapels aneinander gelegt sind, wobei die Streifen so ausgebildet sind, daß sie in Abständen in Längsrichtung der Streifen aufeinanderfolgen, um eine Mehrzahl von Durchlässen zu ergeben, wobei Mittel zum. Einspeisen eines brennbaren Gasluftgemisches auf der einen Seite des Stapels vorgesehen sind, um die Mischung in die Enden der Durchlässe auf der einen Seite des Stapels einzuführen und eine Strömung der Mischung von der einen Seite des Stapels durch die Durchlässe auf die andere Seite des Stapels zu bewirken, und wobei im Betrieb auf der anderen Seite des Stapels an den gegenüberliegenden Enden der Durchlässe eine Zündung erfolgt_o
2) Gasverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-=· zeichnet, daß sinusförmige Streifen (10) mit ebenen Streifen (11) innerhalb des Stapels abwechseln.
3) Gasverbrennungsvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß alle Streifen (12) mit Vorsprüngen (13) versehen sind, die sich gegen benachbarte Streifen (12) anlegen und daß sich zwischen den Vorsprüngen eine Mehrzahl von Durchlässen ergibt.
4) Gasverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge Jedes Streifens (16) aus einer Mehrzahl von in Längsrichtung aufeinanderfolgender Zungen (17) besteht, die mit den Streifen als bauliche Einheit ausgebildet sind und daß die Zungen in einer Ebene angeordnet sind, die parallel zu der Ebene des Streifens (16) verlaufen.

- 11 -

609 8 35/0343
5) Gasverbreimungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stapel zwei Sätze alternierender Lagen (20, 21) vorgesehen sind, wobei jede der Lagen (20, 21) jedes Lagensatzes mit einer Mehrzahl in Längsrichtung aufeinanderfolgender öffnungen (22, 23) versehen ist, die so angeordnet sind, daß die öffnungen (22) der einen Lage (20) teilweise die öffnungen (23) der benachbarten Lage (21) überlappen.
6) Gasverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen (18) um eine longitudinale Faltlinie (19) herumgebogen ist, um zwei miteinander in Verbindung stehende Lagen (20, 21) zu bilden·
7) Gasverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen als längliche Schlitze (27, 28) ausgebildet sind, wobei die Längsachsen der Schlitze (27, 28) in jeder Lage (25, 26) in Richtungen verlaufen, die in bezug auf die Längsachsen der Schlitze (27, 28) in benachbarten Lagen (25» 26) zueinander geneigt sind.
8) Gasverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stapel je zwei Sätze von alternierenden Lagen (30, 31) vorgesehen sind, wobei die Lagen (30) des einen Lagensatzes mit einer Vielzahl von in longitudinalLer Richtung aufeinanderfolgenden öffnungen (32) versehen ist und daß die Lagen (31) des anderen Lagensatzes ohne öffnungen ausgebildet sind und eine Breite aufweisen, welche geringer ist als die Breite der Lagen (30) des ersten Lagensatzes, so daß die ohne öffnungen ausgebildeten Lagen (31) nur teilweise die Öffnungen (32) der benachbarten Lagen (30) überdecken_o
9) Gasverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Lagen (30, 31), von denen

- 12 -

609835/0343

-· 12 —

Jede einem der Lagensätze angehört, aus einem Streifen (29) gebildet sind, der um eine longitudinale Faltlinie herumge-"bogen ist, wobei die Faltlinie des Streifens (29) so liegt, daß sie die breitere mit öffnungen (52) versehene Lage (30) und die keine öffnungen aufweisende Lage (31) voneinander abgrenzte
10) Gasverbreimungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Streifen (36) vorgesehen ist, die um eine longitudinale Faltlinie zu einem U-förmigen Gebilde gebogen sind, welches ein Paar von miteinander verbundenen Lagen (371 38) bildet, die beide öffnungen (40) aufweisen, daß außerdem eine Vielzahl von ebenen Streifen (41) ohne öffnungen vorgesehen sind, deren Breite geringer als die Breite der mit öffnungen (40) versehenen Lagen (37t 38) ist, und daß die nicht mit öffnungen versehenen Streifen (41) jeweils zwischen dem Lagenpaar (37» 38) des U-förmig gebogenen Streifens (36) liegen_o
11) Gasverbrennungsvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein Stapel aus zwei Sätzen alternierender Lagen mittels einer Mehrzahl identischer ebener Streifen (33) gebildet ist, deren öffnungen durch die Zwischenräume (35) zwischen in longitudinkler Richtung aufeinanderfolgenden Zungen (34) definiert sind, daß die alternierenden Streifen (33) relativ zueinander um einen Winkel von 180° um eine Achse gedreht sind, welche durch die Zentren der Streifen (33) in einer Richtung senkrecht zur Ebene derselben verläuft-, so daß die Zungen (34) jeder Lage sich in Richtungen erstrecken, welche entgegengesetzt zu den Richtungen benachbarter Lagen verlaufen.

609836/0343

Leerseite