DE2706043A1

DE2706043A1 - Strahlungsbrenner

Info

Publication number: DE2706043A1
Application number: DE19772706043
Authority: DE
Inventors: Herbert Baumanns
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-12
Filing date: 1977-02-12
Publication date: 1978-08-17
Also published as: JPS53101731A; FR2380495B1; US4269590A; FR2380495A1; NL7801539A; DE2706043C2

Description

VON KREISLER SCIiCNWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler -f- 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln

5 KÖLN l 11.2.1977 Sch/Sd

DEICHMANNHAUS AM HAUI'IHAIINHOF

Herbert Baumanns, Beller Straße 187, 4070 Rheydt

Strahlungsbrenner

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsbrenner mit einem Brennergehäuse, einer Zuführung für Brenngas und Luft bzw. Brenngas-Luft-Gemisch zu dem Brennergehäuse, mit Brennerplatten sowie einem Gehäuseschirm, in dem Austrittsöffnungen für die aus dem Gehäuseschirm abströmenden Abgase vorgesehen sind.

Um den Wirkungsgrad von solchen Strahlungsbrennern zu verbessern und die Wärmeenergie der Abgase nutzbar zu machen, ist vorgeschlagen, die Zuführungsleitung für die Verbrennungsluft bzw. das Brenngas-Luft-Gemisch unmittelbar oberhalb der Austrittsöffnungen am Gehäuseschirm und längsverlaufend zu diesen anzuordnen. Die in dem Brenner entstehenden Abgase gelangen durch die Austrittsöffnungen beim Austritt in das Freie unmittelbar zu der Zuführungsleitung für die Verbrennungsluft bzw. das Brenngas-Gemisch und strömen

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Telefon: (0221) 23 45 41-4 - Tel»: 8882307 dopa d - Telegramm: Dompolcnt Köln

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die Zuführungsleitung für das Brenngas-Gemisch u.dgl. an. Die Abgase werden auf einfache Weise nutzbar gemacht. Man erzielt dadurch eine Energieeinsparung und eine Wirkungsgradsteigerung. Dabei wirkt die außerhalb des Brennergehäuses befindliche Zuführungsleitung für Luft bzw. das Gemisch als Wärmeaustauscher.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wärmeaustauschereffekt für die Erwärmung des den Brennerplatten zuzuführenden Brenngases bzw. Brenngas-Luft-Gemisches wesentlich zu vergrößern bzw. zu intensivieren. Bei einem Strahlungsbrenner der anfangs genannten Art, bei dem oberhalb der Austrittsöffnungen Wärmeübertragungsteile zum Erwärmen der zuzuführenden Luft bzw. des Brenngas-Luft-Gemisches vorgesehen sind, zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die über den Austrittsöffnungen des Gehäuseschirmes vorgesehenen Wärmeübertragungsteile sich wärmeleitend zugleich in das Innere des Brennergehäuses erstrecken.

Durch eine solche Ausbildung des Strahlungsbrenners in bezug auf die Wärmeübertragungsteile läßt sich der Nutzeffekt zur Ausnutzung der Abgaswärme in hohem Maß steigern. Das Erwärmen des den Brennerplatten zuzuführenden Gas-Gemisches erfolgt auf direkterem Weg als bisher. Die die Wärme abgebenden Ubertragungsteile befinden sich innerhalb des Brennergehäuses und sind in diesem über die ganze Länge des Strahlungsbrenners wirksam. Dabei v/erden die von den Abgasen erhitzten und in dem Brennergehäuse befindlichen Ubertragungsteile von dem Brenngas-Gemisch unmittelbar vor Zutritt zu den Brennerplatten umspült. Dies geschieht in

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gleichmäßiger Weise über die Länge des Brennergehäuses verteilt. Die Wärmeverluste werden dadurch wesentlich geringer gehalten als bisher. Insbesondere sind die Abstrahlverluste der Wärmeübertragungsteile erheblich vermindert, da die letzteren in dem allseitig geschlossenen Brennergehäuse angeordnet sind. Die Aufheizung des Brenngas-Luft-Gemisches und die Abgabe des erhitzten Gemisches an die Brennerplatten erfolgt räumlich und zeitlich unmittelbar. Die erfindungsgemäße Maßnahme führt zu einer weiteren Steigerung des Wirkungsgrades des Strahlungsbrenners.

Es ist vorteilhaft, wenn innerhalb des Brennergehäuses eine Leitvorrichtung, z.B. in Gestalt eines Leitbleches od.dgl., angeordnet wird, die den Einlaß- und Verteilungsraum für Luft, Brenngas bzw. das Brenngas-Luft-Gemisch gegen die Brennerplatten unter Belassung eines Zwischenraumes zwischen Leitvorrichtungen und Brennerplatten abschließt. Dadurch wird das an einer oder mehreren Stellen des Brennergehäuses zugeführte Brenngas-Luft-Gemisch davon abgehalten, unmittelbar die Brennerplatten zu beaufschlagen. Vielmehr wird dem Gemisch durch die Leitvorrichtung der Weg gewiesen, zunächst die Wärmeübertragungsteile innerhalb des Strahlungsbrenners zu umströmen, so daß das Gemisch nur in dem kurz vorher unmittelbar erwärmten Zustand zu den Brennerplatten gelangt. Zweckmäßig kann die Leitvorrichtung bzw. das Leitblech einen in Höhenrichtung des Brennergehäuses verlaufenden Schenkel aufweisen, der im Abstand vor dem oberen Abschluß des Gehäuses endet. Dadurch wird innerhalb des Brennergehäuses eine Verteilkammer geschaffen, in der das durch einen Injektor od.dgl. in das Brennergehäuse zugeführte Gemisch sich mehr oder weniger beruhigen kann.

Das so beruhigte Gemisch überströmt die Schwelle der Leit-

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vorrichtung in gleichmäßiger Verteilung über die Länge des Brennergehäuses, so daß eine gleichmäßige Erwärmung des Brenngas-Luft-Gemisches gewährleistet ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Wärmeübertragungsteile, die sich von dem Raum oberhalb der Austrittsöffnungen des Gehäuseschirms bis innerhalb des Brennergehäuses erstrecken, als Hohlkörper ausgebildet sein. Diese Hohlkörper sind dabei in Richtung zu den Austrittsöffnungen des Gehäuseschirms, d.h. zu dem Abgasstrom, offen.

Die im Brennergehäuse liegenden Hohlkörperteile können zu einer gemeinsamen Abgasleitung führen. Zweckmäßig gehen die Hohlkörper od.dgl. unmittelbar von dem Gehäuseschirm ab. Auf diese Weise werden die von dem Gehäuseschirm abströmenden Abgase von den Hohlkörpern erfaßt. Die Abgase strömen hierbei durch die Hohlkörper, die sich mit ihrem wesentlichen Teil in dem Brennergehäuse befinden. Hierdurch wird erreicht, daß die sich in dem Brennergehäuse befindenden Wärmeübertragungsteile direkt von den Abgasen erhitzt werden. Dies führt zu einer direkten Wärmeübertragung auf das im Brennergehäuse befindliche Brenngas-Luft-Gemisch. Erst nach Abgabe ihrer Wärmeenergie an das Brenngas-Luft-Gemisch innerhalb des Brennergehäuses gelangen die Abgase entweder ins Freie oder zu einer gemeinsamen Abgasleitung.

Die Wärmeübertragungsteile können jede geeignete und die Wärmeübertragung unterstützende Gestaltung aufweisen. Es können die Wärmeübertragungsteile Rippenform aufweisen, die quer und/oder längs zum Brennergehäuse verlaufen. Die Wärmeübertragungsteile können in Wellenform ausgebildet sein oder einen mäanderartigen Verlauf aufweisen. Dies gilt auch für die als Hohlkörper ausgebildeten Wärmeübertragungsteile.

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Ferner kann man Stifte verwenden, die sich von der Außenseite des Brennergehäuses bis in das Innere desselben er-. strecken. Alle Wärmeübertragungsteile bestehen aus gut wärmeleitendem Material wie Metall, Leichtmetall, Kupfer u.dgl.

Die Zuführung von Brenngas, Luft bzw. Brenngas-Luft-Gemisch kann an der Stirnseite des Brennergehäuses oder auch von der Längsseite desselben erfolgen. Im letzteren Fall können mehrere Zuführungen vorgesehen sein, wobei gegebenenfalls eine entsprechende Querunterteilung des Brennergehäuses vorgesehen sein kann.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen nachstehend erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Strahlungsbrenner gemäß der Erfindung im Querschnitt und im Schema.

Fig. 2 stellt eine Draufsicht auf den Strahlungsbrenner der Fig. 1, zum Teil im Schnitt, nach der Linie II-II der Fig. 1 und im Schema dar.

Fig. 3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Strahlungsbrenners gemäß der Erfindung bei Verwendung von Wärmeübertragungsteilen als Hohlkörper für die Abgase im Aufriß und Schnitt schematisch dar.

Fig. 4 veranschaulicht eine Draufsicht auf den Strahlungsbrenner der Fig. 3, insbesondere auf den Wärmeübertragungsteil als Hohlkörper, schematisch.

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Der Strahlungsbrenner 1 weist ein Brennergehäuse 2 mit einer Zuführung 3 für Brenngas, Luft bzw. Brenngas-Luft-Gemisch, Brennerplatten 4 und einen Gehäuseschirm 5 auf. In dem Gehäuseschirm 5 sind an geeigneter Stelle über die Länge des Schirmes verteilt Austrittsoffnungen 6 zum Abströmen der innerhalb des Gehäuseschirms 5 sich ansammelnden Abgase vorgesehen.

Oberhalb der Abgas-Austrittsöffnungen 6 sind Wärmeübertragungsteile 7 vorgesehen, die zum Teil in dem aufsteigenden Abgasstrom außerhalb des Brennergehäuses 2 liegen und zum anderen Teil in das Innere des Brennergehäuses 2 hineinragen. Bei diesen Wärmeübertragungsteilen kann es sich um einzelne Rippen aus gut wärmeleitendem Material handeln, die quer und/oder längs zum Brennergehäuse 2 verlaufend angeordnet sind. Statt besonderer Wärmeübertragungsteile 7 kann die Längswand 8 des Brennergehäuses 2 - im Grundriß gesehen - wellenförmig oder mäanderförmig verlaufen, so daß sich ein Teil der Wellungen außerhalb des Brennergehäuses 2 und der andere Teil dieser innerhalb desselben befindet. Durch die nach außen hin freien Räume der Wellungen strömen die heißen Abgase, während durch die zum Innern des Brennergehäuses freien Räume der Wellungen das Brenngas-Luft-Gemisch von oben nach unten strömen kann. Die Tiefe der Wellungen richtet sich nach der Größe des Brennergehäuses 2. Innerhalb des Brennergehäuses 2 ist vorteilhaft eine Leitvorrichtung 9 vorgesehen. Diese kann ein Leitblech 10 od.dgl. sein. Durch die Leitvorrichtung 10 bzw. das Leitblech, die den Einlaß- und Verteilungsraum 11 für das Brenngas-Luft-Gemisch od.dgl. gegen die Brennerplatten 4 unter Belassung eines Zwischenraumes 12 zwischen Leitvorrichtung 9 und Brennerplatten abschließt, wird das in das Innere des

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Brennergehäuses 2 eintretende Brenngas-Luft-Gemisch od.dgl. davon abgehalten, unmittelbar zu den Brennerplatten zu strömen. Vielmehr wird das Brenngas-Luft-Gemisch veranlaßt, zunächst durch die Wärmeübertragungselemente 7 zu strömen und sich dann in dem Zwischenraum 12 zur gleichmäßigen Beaufschlagung der Brennerplatten 4 zu verteilen. Zweckmäßig weist die Leitvorrichtung 9 einen in Höhenrichtung des Brennergehäuses sich erstreckenden Schenkel 10a auf, der im Abstand von dem oberen Abschluß des Brennergehäuses 2 endet. Dadurch wird das Brenngas-Luft-Gemisch gezwungen, aus dem Verteilungs- und Entspannungsraum 11 über den Schenkel 10a der Leitvorrichtung 9 gemäß dem dargestellten Pfeil zu ί strömen, so daß die Gewähr gegeben ist, daß das Brenngas-Luft-Gemisch in der ganzen Höhe den Wärmeaustauscher umspült, ehe es in den weiteren Zwischenraum 12 gelangt. Auf diese Weise erhält man eine weitestgehende Ausnutzung der von den Abgasen an den äußeren Teil 7a der Wärmeübertragungselemente 7 abgegebenen Wärme, die durch Wärmeleitung infolge des wärmeleitenden Materials der Ubertragungselemente 7 auf die im Innern des Brennergehäuses 2 befindlichen : Wärmeübertragungselemente 7b übergeht. Die Ausnutzung der Abgaswärme für das Brenngas-Luft-Gemisch ist bei dieser Anordnung sehr erheblich. Beispielsweise wenn die Abgase eine Temperatur von etwa 34O°C aufweisen, kann eine Erwärmung des Brenngas-Luft-Gemisches in dem Brennergehäuse 2 auf ca. 32O°C erzielt werden. Die Unmittelbarkeit des Wärmeüberganges und der Wärmeübertragung führt zu dem hohen Effekt.

Zweckmäßig sind die Wärmeübertragungselemente 7a von einer

kastenartigen Verkleidung 13 umgeben. Von diesem Abgas- ; sammelkasten 13 führt eine Abgasleitung 14 ins Freie od.dgl., wobei eine Regelklappe 15 vorgesehen ist. Die Regelklappe !

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15 od.dgl. kann mittels eines Thermostats od.dgl. gesteuert werden. Wenn die Temperatur in der Abgasleitung 14 zu hoch wird, schließt die Klappe 15 mehr oder weniger den Querschnitt der Abgasleitung, um die Verweilzeit der Abgase an den Wärmeübertragungselementen 7a zur besseren Ausnutzung der Abgaswärme mehr oder weniger zu vergrößern.

Bei dem Brennergehäuse 1a der Fig. 3 sind die Wärmeübertragungselemente 17 als Hohlkörper, z.B. als hohle Rippen, ausgebildet, zu deren Innerem die Abgase von den Austrittsöffnungen 6 des Gehäuseschirms 5 geführt werden. Dies kann beispielsweise unmittelbar in der Weise erfolgen, daß sich an die Austrittsöffnungen 6 Rohre 18 anschließen, die zu einem gemeinsamen Sammelkasten 19 führen. Von dem Sammelkasten 19 sind Verbindungsleitungen 20 zu den hohlen Rippen 17 vorgesehen, wobei die Teile 18, 19, 20 sich über die Länge des Brennergehäuses erstrecken bzw. über die Länge desselben verteilt vorgesehen sind. Am oberen Ende der hohlen Rippen 17 ist ein weiterer Sammelkasten 21 vorgesehen, an dessen einem Ende die Abgasleitung 14 mit dem Kasten 14a angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung der Wärmeübertragungselemente 17 werden die im Innern des Brennergehäuses 2 befindlichen Elemente unmittelbar von den Abgasen beaufschlagt, die aus den Austrittsöffnungen 6 des Gehäuseschirms 5 strömen. Dadurch wird noch eine verbesserte Aufheizung des Brenngas-Luft-Gemisches im Innern des Brennergehäuses 2 erzielt. Die Wärmeübertragungselemente als Hohlkörper können die verschiedenste Formgebung aufweisen. Die Elemente können quer und/oder längs zum Brennergehäuse 2 verlaufen. Sie können Wellenform oder auch Mäanderform besitzen, wobei der Hohlraum sich mäanderförmig von einem Ende zum anderen Ende auf der Länge des Brenner-

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gehäuses 2 erstreckt. Die hohlen Wärmeübertragungselemente können auch Rohrstücke sein. Es ist ferner möglich, daß der ! Sammelkasten 19 nach unten offen ist, wobei die Teile 18 fortfallen, so daß der aufsteigende Abgasstrom sich in dem Sammelkasten 19 fängt und zu den im Innern des Brennergehäuses 2 befindlichen hohlen Wärmeübertragungselementen 17 durch die Leitungen 20 gelangt. _;

Für die Zuführung des Brenngases bzw. Brenngas-Luft-Gemisches kann ein Venturirohr 23 mit trompetenartiger Mündung vorgesehen sein. Das Zuführen des Brenngases bzw. Brenngas-Luft-Gemisches kann von der Stirnseite oder der Längsseite des Brennergehäuses 2 erfolgen. Auf der Längsseite des j Brennergehäuses befinden sich zweckmäßig mehrere Zuführun- ' gen für das Brenngas bzw. Brenngas-Luft-Gemisch. Hierbei kann das Brennergehäuse in Querrichtung durch Schottwände od.dgl. unterteilt sein.

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Claims

Ansprüche

/1.)Strahlungsbrenner mit einem Brennergehäuse, einer Zu- ^^ führung des Brenngases und der Luft bzw. des Brenngas-Luft-Gemisches zu dem Gehäuse, mit.Brennerplatten sowie einem Austrittsöffnungen für die Abgase aufweisenden Gehäuseschirm, wobei oberhalb der Austrittsöffnungen Wärmeübertragungselemente zum Erwärmen des Brenngases und/oder der Luft bzw. des Brenngas-Luft-Gemisches vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Austrittsöffnungen (6) des Gehäuseschirms (5) vorgesehenen Wärmeübertragungselemente wärmeleitend sich zugleich in das Innere des Brennergehäuses (2) erstrecken.
2. Strahlungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Brennergehäuses (2) eine Leitvorrichtung (9), z.B. in Gestalt eines Leitbleches (10), angeordnet ist, die den Einlaß- und Verteilungsraum (11) für das Brenngas-Luft-Gemisch u.dgl. gegen die Brennerplatten (4) unter Belassung eines Zwischenraumes (12) zwischen Leitvorrichtung (9) und Brennerplatten (4) abschließt.
3. Strahlungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (9) bzw. das Leitblech (10) einen in Höhenrichtung des Brennergehäuses (2) verlaufenden Schenkel (1Oa) aufweist, der im Abstand vor dem oberen Abschluß des Brennergehäuses (2) endet.
4. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsele-

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mente als Hohlkörper, z.B. als Hohlrippen, Rohre od. dgl., ausgebildet sind, die in Richtung zu den Austrittsöffnungen (6) des Gehäuseschirms (5) offen sind und deren im Brennergehäuse liegenden Höh!körperteile (17) nach außen, gegebenenfalls zu einer gemeinsamen Abgasleitung (14) führen. '
5. Strahlungsbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den Austrittsöffnungen (6) des Gehäuseschirms (5) geschlossene Leitungen (18,19,20) zu den im Innern des Brennergehäuses (2) angeordneten hohlen Wärmeübertragungselementen (17) führen. >
6. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, '■ dadurch gekennzeichnet, daß über den Austrittsöffnungen (6) des Gehäuseschirms (5) eine kastenartige Verkleidung (13) vorgesehen ist, an die eine Abgasleitung (14) anschließbar ist.
7. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da- | durch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung eine Regelklappe (15) od.dgl. angeordnet ist, und daß die Regelklappe thermostatisch steuerbar ist.
8. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, · dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungsele- ^: mente (7,17) Rippenform aufweisen, die quer und/oder ' längs zum Brennergehäuse (2) verlaufen. ;
9. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungselemente in Wellenform oder in Mäanderform ausgebildet sind.

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10. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet; daß die Wärmeübertragungselemente als Stifte oder Rohre ausgebildet sind.
11. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Brenngas und/oder Luft bzw. dem Brenngas-Luft-Gemisch an der Stirnseite des Brennergehäuses (2) erfolgt.
12. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Brenngas und/oder Luft bzw. Brenngas-Luft-Gemisch von der Längsseite des Brennergehäuses (2) erfolgt, und daß das Brennergehäuse (2) und/oder die Zuführungen unterteilt vorgesehen sind.

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