DE2832708A1

DE2832708A1 - Gasbrenner

Info

Publication number: DE2832708A1
Application number: DE19782832708
Authority: DE
Inventors: Harry Alan Cheetham
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1978-07-26
Publication date: 1979-02-15
Also published as: JPS5425536A; GB1578664A; IT1097405B; NL7807926A; NL181601B; ATA544978A; FR2398966B1; US4482313A; NL181601C; BE869266A; CA1112553A; IT7826108A0; FR2398966A1; DE2832708C2

Description

DiPL-ING. LUDEWIG · dipl-phys. BUSE · dipl-phys. MENTZEL

5600 WUPPERTAL 2, den

47 Kennwort: "Gleichdruckbrenner"

Harry Alan Cheetham, 7 Water Tower Road, Broadstone, Dorset, England

Gasbrenner

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner, umfassend ein eine Leitung bildendes, an einem Ende geschlossenes und am anderen Ende offenes, zylindrisches oder rechteckförmiges Gehäuse, das eine längsverlaufende, mit öffnungen versehene Wand oder einen Wandabschnitt sowie Elemente aufweist, die das offene Ende mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Gas-Luftgemisches verbinden.

Gasbrenner der genannten Art können in Wärmeaustauschern verwendet werden, wie sie beispielsweise in den GB-Patentanmeldungen 33 535/76 oder 4 492/77 beschrieben sind, aber auch in anderen Wärmeaustauscheranlagen, z.B. in Heißwasserspeichern, Lufterhitzern od.dgl.

Es sind Gasbrenner bekannt, die aus einem mit öffnungen versehenen zylindrischen Gehäuse bestehen, das an einem Ende geschlossen und am anderen Ende offen ist, um einen Strom eines unter Druck stehenden Gas-Luftgemisches aufzunehmen. Bei diesen bekannten Brennern ist die Geschwindigkeit innerhalb des Gehäuses nicht konstant, und aus diesem Grund ist auch der statische Druck an der Außenseite des Gehäuses, an der das Gas-Luftgemisch verbrennt, nicht einheitlich. Infolgedessen strömt das Gas-Luftgemisch auch nicht einheitlich durch die öffnungen, und es ergibt sich eine ungleichmäßige Flammenhöhe. Da die Strömung des Gas-Luftgemisches durch die öffnungen unheitlich ist und die Ge-

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schwindigkeit des Gemisches unter die Brenngeschwindigkeit des Gas-Luftgemisches absinken kann, ist ein Zurückschlagen der Flamme und als Folge davon eine Explosion möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem diese Gefahr nicht besteht.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß innerhalb des Gehäuses Bauteile angeordnet sind oder Gehäuseteile selbst zum Verringern des Leitungsvolumens vom offenen zum geschlossenen Ende hin vorgesehen sind, wodurch beim Gebrauch des Brenners eine gleichbleibende Geschwindigkeit des Gas-Luftgemisches innerhalb der Leitung zum Aufrechterhalten eines einheitlichen statischen Druckes an der Außenseite der mit öffnungen versehenen Wand oder des Wandabschnitts erzielbar ist, an der das Gas-Luftgemisch verbrennt.

Das die Leitung bildende Gehäuse des Brenners besteht vorzugsweise aus einem mit öffnungen versehenen Metallblech, wobei die Größe der Öffnungen zweckmäßig so gering ist, daß ein Zurückschlagen der Flamme durch die Löcher praktisch verhindert wird. Der Brenner wird mit einem Gemisch von Gas und Luft in einem Verhältnis gespeist, bei dem das Gemisch innerhalb des Bereiches der Entzündbarkeit liegt. Die Art der Zuführung des Gas-Luftgemisches ist besonders wichtig und sollte derart erfolgen, daß ein einheitlicher statischer Druck auf einer Seite der mit Öffnungen versehenen Wand oder des Wandabschnitts erreicht wird; auf diese Weise ist auch die Gasströmung durch die öffnungen in der Wand und damit die Flammenhöhe über dem gesamten Brenner einheitlich. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die öffnungen in der Wand oder dem Wandabschnitt soll größer als die Brenngeschwindigkeit des verbrennenden Gas-Luftgemisches sein. Wenn die Strömung von Gas und Luft durch die öffnungen nicht einheitlich ist und die Geschwindigkeit in einigen Bereichen des Brenners unter die

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Brenngeschwindigkeit des Gas-Luftgemisches abfällt, tritt ein Zurückschlagen der Flamme auf, das zu einer Explosion führen kann.

In den zuvor genannten Patentanmeldungen ist das mit Öffnungen versehene Blech in einem Zylinder angeordnet, wobei das Gas-Luftgemisch an der Oberfläche des Zylinders verbrennt.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig.1 einen Längsschnitt durch einen zylindrischen Gasbrenner gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Rückansicht in Richtung des Pfeiles 2 von Fig.1,

Fig.3 eine perspektivische Ansicht eines rechteck-

förmigen Gasbrenners gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.4 einen Schnitt, der eine Einzelheit von Fig.3 darstellt,

Fig.5 einen schematischen Schnitt durch einen Ventilator und eine Gaszuführungsleitung,

Fig.6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig.5,

Fig.7 einen Schnitt ähnlich dem von Fig.6 durch eine andere Ausführungsform des Ventilators,

Fig.8 ein Schaltschema des Regelungssystems zur Regelung des Gasstroms zum Brenner.

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In dem den Fig.1 und 2 zugrundegelegten Ausführungsbexspxel bezeichnet 10 ein mit öffnungen versehenes, zylinderförmiges Gehäuse aus einem geformten Metallblech, das ein mittels eines Deckels verschlossenes Ende 11 sowie ein offenes Ende 21 aufweist, dem ein Gas-Luftgemisch zugeführt wird. Die Fläche für die öffnungen liegt zwischen Ebenen 17 und 18. Innerhalb des zylinderförmigen Gehäuses 10 ist ein Hohlzapfen 12 mittels drei Streben 13 mittig befestigt. Die Form des Hohlzpafens 12 wird durch Berechnung der Geschwindigkeit des anströmenden Gases festgelegt, wobei diese längs des Gehäuses 10 konstant gehalten wird und das Gas durch die öffnungen im Metallblech ausströmt. Eine Annäherung an die theoretische Form kann durch Verwendung eines leichter herstellbaren Konus erreicht werden. Ein Drahtgeflecht 15 verläuft quer zum Gehäuse 10 und bildet eine ausreichende Sperre, um ein im wesentlichen einheitliches Geschwindigkeitsprofil an der Ebene 18 zu ergeben. Das Gehäuse 10 weist an seinem offenen Ende einen Radialflansch 14 auf, der den Brenner im Wärmeaustauscher in seiner Lage nur an einem Ende hält, wodurch sieh der Brenner nur in axialer Richtung ausdehnen kann.

Fig.3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Brenners für den Fall, daß die erforderliche Flamme im wesentlichen flach sein soll. Der Brenner besteht hier aus einem rechteckförmigen Gehäuse 19, dessen eine Seite mittels eines öffnungen aufweisenden Metallblechs 20 überzogen ist. Das Gas-Luftgemisch gelangt durch die Eintrittsöffnung 21 in das Gehäuse 19. Die Einheitlichkeit der Gasströmung durch die öffnungen des Metallblechs 20 und damit die Gleichmäßigkeit der Flammenhöhe wird in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben erreicht, wobei hier jedoch der Hohlzapfen 12 durch eine geeignet gestaltete Platte 22 ersetzt ist. Zur Herstellung eines einheitlichen Geschwindigkeitsprofils kann wiederum am offenen Ende 21 oder in dessen Nähe ein Drahtgeflecht 23 vorgesehen sein. Falls aus einem bestimmten Grund die Flamme nicht gleichmäßig zu sein braucht, kann dies durch Veränderung

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der Verteilung der Öffnungen in der Platte 20 erreicht werden. Die Ausdehnung der Platte 20 muß gewährleistet sein. Dies kann einmal durch ein mäßiges Biegen der Platte 2 0 oder zum anderen dadurch erzielt werden, daß das Gehäuse 19 bei der Herstellung mit einer Dichtung 19a versehen wird, welche die Platte 20 in ihrer Lage hält und geringfügige Bewegungen ermöglicht, wie Fig.4 zeigt.

Das Mischen von Gas und Luft kann bequem mittels eines Ventilators 2 7 erfolgen, der nicht nur den zur Überwindung der Widerstände durch die Öffnungen aufweisende Platte, die Drahtgeflechte und den Wärmeaustauscher erforderlichen Druck aufbringt, sondern auch das Gas und die Luft unter Bildung eines homogenen Gemisches verwirbelt.

Ein Verfahren zum Einleiten des Gases unter Bildung eines einheitlichen Gemisches ist in Fig.5 dargestellt. Ein Gaseinleitungsrohr 24 ist an seinem unteren Ende geschlossen, und ein Schlitz 25 ist in das Gaseinleitungsrohr 2 4 eingeschnitten, dessen Länge annähernd der Tiefe eines Flügels 26 des Ventilators 27 entspricht und dessen Breite ausreicht, damit das Gas annähernd keinen Druck oder nur einen geringen Druck aufweist. Das Gaseinleitungsrohr 24 ist im Bereich der abgeschnittenen Stelle des Ventilators 27 angeordnet, aber bezüglich der Drehrichtung desselben versetzt. Der Schlitz 25 ist so vorgesehen, daß das Gas zwischen den Flügeln 26 des Ventilators 27 ausströmen kann. Es ist auch möglich, Gasausiaßöffnungen anstelle des Schlitzes 25 zu verwenden, wie beispielsweise eine Lochreihe. Der hier nicht dargestellte Ventilatormotor kann auf jeder Seite des Ventilators 27 angeordnet sein.

Wie Fig.7 zeigt, kann nach einer anderen Ausführungsform der Ventilator 27 eine Lufteinlaßleitung 28 aufweisen, die am Ventilatoreingang angeordnet ist. Das Gaseinleitungsrohr 24 liegt dabei in der Lufteinlaßleitung 28 des Ventilatoreingangs,

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und das Gas strömt aus dem Gaseinleitungsrohr 24 aus, wodurch Gas und Luft vor den Flügeln 26 des Ventilators 27 vorgemischt werden, die dann das Vermischen vollenden. Die Fläche, an der das Gas entweicht, reicht aus, damit der Einleitungsdruck fast Null beträgt oder nur sehr gering ist.

Weiterhin ist es möglich, das Gas unmittelbar am Eingang des Ventilators 27 einzuleiten. Dazu ist eine Verteilerplatte erforderlich, damit das Gas mit der Luft vermischt wird, bevor beide vom Ventilator 27 angesaugt werden. Der Ventilator 27 vervollständigt den Mischvorgang, so daß eine homogene Mischung aus Gas und Luft aus dem Ventilatoraustritt entweicht.

Das Verfahren zur Regelung des Gas-Luftgemisches ist in Fig.8 dargestellt. Das Gas strömt durch einen Regler 30, magnetbetätigte Strömungsregelventile 31 und einen Nullpunktregler zaim Gaseinleitungsrohr 24. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird {a) durch die Einstellung des Reglers 3Ό, der einen konstanten Ausgangsdruck liefert, und (b) durch die Lage eines Ventils 33 im Nullpunktregler 32 reguliert. Die Lage des Ventils 33 wird seinerseits durch -die Spannung einer Feder 35 und den Druck auf jeder Seite einer Membran 36 geregelt- Ein Impulstaster {impulse line) 37 tastet den Gesamtdruck am Ventilatorausgang ab. Jede Veränderung der Gasströmung, beispielsweise durch änderung der Ventilatorgeschwindigkeit infoige Spannungsschwankungen, wird sofort registriert und führt zu einer Druckänderung an der Membran 36^, die das Ventil 33 zurückstellt. In gleicher Weise wird jede Druckänderung In einem Warmwasserspeicher 38 durch einen Impulstaster 39 abgetastet, der das Ventil 33 zurückstellt; auf diese Weise wird durch jede im Warmwasserspeicher 38 infolge veränderter Zugverhältnisse im Schornstein oder andere Ursachen hervorgerufene Druckänderung die Gasströmungsgeschwindigkeit verändert.

Der Impulstaster 39 kann weiterhin in den Verbrennungsraum des

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Wärmeaustauschers abgezweigt werden, wobei dieser auch die Veränderung des Luftstromes anzeigt, der durch eine verschmutze Wärmeaustauscherfläche verursacht wird und dadurch den Rückdruck des Ventilators erhöht.

Bei Verwendung der zuvor beschriebenen Anordnung bleibt das Luft-Brennstoff-Verhältnis oder der Anteil an Gas in der Luft bei der Versorgung des Brenners unabhängig von den äußeren Bedingungen im wesentlichen konstant.

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Claims

Dipl.-ing. LUDEWIG · dipl.-phys. BUSE · dipl.-phys. MENTZEL

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Kennwort: "Gleichdruckbrenner"

Ansprüche :

Gasbrenner, umfassend ein eine Leitung bildendes, an einem Ende geschlossenes und am anderen Ende offenes, zylindrisches oder rechteckförmiges Gehäuse, das eine längsverlaufende, mit öffnungen versehene Wand oder einen Wandabschnitt sowie Elemente aufweist, die das offene Ende mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Gas-Luftgemisches verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (10,19) Bauteile angeordnet oder Gehäuseteile selbst zum allmählichen Verringern des Leitungsvolumens vom offenen Ende (21) zum geschlossenen Ende (11) hin vorgesehen sind, wodurch beim Gebrauch des Brenners eine gleichbleibende Geschwindigkeit des Gas-Luftgemisches innerhalb der Leitung zum Aufrechterhalten eines einheitlichen statischen Druckes an der Außenseite der mit öffnungen versehenen Wand oder des Wandabschnitts erzielbar ist, an der das Gas-Luftgemisch verbrennt.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) zylindrisch gestaltet ist und das Bauteil zum allmählichen Verringern des Leitungsvolumens aus einem geeignet ausgebildeten, sich in Längsrichtung vom geschlossenen Ende (11) des Gehäuses (10) erstreckenden und damit koaxial verlaufenden Zapfen (12) gebildet ist.

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3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (12) konisch oder im wesentlichen konisch gestaltet ist.
4. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19) rechteckförmig gestaltet ist und das Bauteil zum allmählichen Verringern des Leitungsvolumens aus einer geneigten Platte (22) gebildet ist, die sich vom geschlossenen Ende (11) zum offenen Ende (21) hin erstreckt.
5. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (19) rechteckförmig gestaltet ist und die Wand, die der mit Öffnungen versehenen Wand gegenüberliegt, dazu in einer vom geschlossenen Ende (11) zum offenen Ende (21) hin geneigt verlaufenden Richtung angeordnet ist.
6. Gasbrenner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am offenen Ende

(21) oder in dessen Bereich ein Drahtgeflecht (15,23) angeordnet ist.
7. Gasbrenner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum Verbinden des offenen Endes (21) mit einer Quelle eines Gas-Luftgemisches aus einem Radialflansch (14) gebildet ist, durch den der Gasbrenner zu einer tragenden Einheit verbindbar ist.
8. Gasbrenner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende (21) mit der Ableitung eines Ventilators (27) verbunden ist, der Mittel zum Einführen von unter Druck stehendem Gas in die Luft oberhalb von Flügeln (26) des Ventilators (27) aufweist.

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9. Gasbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Einführen von Gas in den Ventilator (27) aus einem Gaseinleitungsrohr (24) besteht, das am unteren Ende in Strömungsrichtung geschlossen ist und einen längsverlaufenden Schlitz (25) oder eine Lochreihe aufweist, aus denen Gas zwischen den Flügeln (26) des Ventilators (2 7) ausströmen kann.
10. Gasbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (27) eine Lufteinlaßleitung (28) aufweist und das Mittel zum Einführen von Gas aus einem Gaseinleitungsrohr (24) besteht, aus dem das Gas in die Lufteinlaßleitung (28) strömt.
11. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung nacheinander einen Regler (30), magnetbetätigte Stroraungsregelventile (21) und einen Nullpunktregler (32) aufweist, die vom Druck an der Ausgangsseite des Ventilators (27) und dem Druck im Brennbereich des Brenners geregelt werden.

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