DE2832708C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner der im Gat­ tungsbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Ein Gasbrenner dieser Art, der in Wärmeaustauschern, z. B. in Heißwasserspeichern, Lufterhitzern, verwendet werden kann, ist aus der US-PS 27 55 851 bekannt. Die­ ser Gasbrenner besteht aus einem mit Öffnungen versehenen, zylindrischen Gehäuse, das an einem Ende geschlossen und am anderen Ende offen ist, um einen Strom eines unter Druck ste­ henden Gas-Luft-Gemisches aufzunehmen. Es ist vorgese­ hen, um nicht nur bei Gasbrennern von relativ kurzer Länge, sondern auch bei solchen von beträchtlicher Län­ ge eine gleichmäßige Verteilung des unter Druck stehen­ den Gases und somit eine gleichmäßige Flammenhöhe über dem gesamten Brenner zu erzielen, die Querschnittsflä­ che der Leitung vom Einlaß für das Gas bis zum stromab­ biegenden Ende allmählich zu verringern. Dieser Gasbrenner wird mit einem Gemisch von Gas und Luft in einem Verhältnis gespeist, bei dem das Gemisch innerhalb des Bereiches der Entzündbarkeit liegt. Der Nachteil der bekannten Ausführungsform liegt dabei einerseits in einer unvollständigen Durch­ mischung des Gases und der Luft vor dem eigentlichen Verbrennungsvorgang sowie andererseits in Schwankungen des Gas-Luft-Gemisches aufgrund von Änderungen der äu­ ßeren Bedingungen.

Die Art der Zuführung des Gas-Luft-Gemisches ist also besonders wichtig. Aus der US-PS 14 31 632 ist bereits das homogene Vermischen von Gas und Luft mittels eines einem Gasofen zugeordneten Ventilators bekannt, wobei das Einlaßende des Gasofens mit der Druckseite des Ventilators verbunden ist und im Bereich von seinen Flügeln unter Druck stehendes Gas in die Luft eingeführt wird. Das Gas-Luft-Gemisch wird dann einem Paar Ansatz­ rohren des Gehäuses des Gasofens zugeführt.

Außerdem ist aus der US-PS 27 46 534 bekannt, mit Gas betriebene Einrichtungen, wie z. B. Gas-Wasser- Heizeinrichtungen, mit einer Sicherheitskontrollein­ richtung zu versehen, die aus einer in der Gasleitung zur Brenneinrichtung befindlichen, mehrere Regler und Ventile aufweisenden Steuereinrichtung be­ steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gas­ brenner der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei dem unter Bildung eines homogenen Gemisches das Gas-Luft- Verhältnis unabhängig von äußeren Bedingungen im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruches 1 gelöst. Durch eine derartige Ausgestaltung wird zunächst eine einheitliche Gasströmung durch die Öffnungen der Gehäusewand des Gasbrenners und damit auch eine einheitliche Flammenhöhe über dem gesamten Brenner erreicht. Damit ist gewährleistet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Öffnungen in der Wand überall größer als die Brenngeschwindigkeit des verbrennenden Gas-Luft- Gemisches ist und nicht diese Geschwindigkeit in eini­ gen Bereichen des Brenners unter die Brenngeschwindig­ keit des Gas-Luft-Gemisches abfällt, so daß ein Zurück­ schlagen der Flamme auftritt, welches möglicherweise zu einer Explosion führen könnte. Im weiteren ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Gasbrenners si­ chergestellt, daß Gas und Luft vor dem eigentlichen Verbrennungsvorgang gründlich durchmischt werden. Durch die Verwendung der in der Gasleitung befindlichen Ven­ tile und Regeleinrichtungen, insbesondere des Diffe­ renzdruck-Durchflußreglers wird erreicht, daß der sta­ tische Druck unter Messung des Gesamtdruckes an der Druckseite des Ventilators sowie im Bereich des Bren­ ners im Wärmeaustauscher konstant gehalten wird. Dies kann nur deshalb geschehen, weil an beiden Meß­ stellen der jeweils zum Ausgleich des Druckes erforder­ liche Gasstrom über die beschriebene Anordnung angepaßt wird. Daraus ergibt sich, daß das Gas-Luft- Mischungsverhältnis trotz veränderlicher äußerer Bedin­ gungen immer konstant gehalten werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Gasbren­ ners ergibt sich also eine besonders vorteilhafte Wir­ kungsweise, derart, daß das den Öffnungen des Brenner­ gehäuses zugeführte Gas-Luft-Gemisch trotz unterschied­ licher äußerer Bedingungen immer das für eine vollstän­ dige Verbrennung richtige Mischverhältnis aufweist, wo­ bei die Flammenhöhe über den gesamten Bereich des Bren­ ners einheitlich ist.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist im Un­ teranspruch angegeben.

In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausfüh­ rungsbeispielen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Gasbrenner mit einem zylindrischen Gehäuse,

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

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Gasbrenners mit quaderförmigem Gehäuse,

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

Fig. 5 einen schematischen Schnitt durch den Ventilator und eine Gasleitung,

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.

In dem den Fig. 1 und 2 zugrundegelegten Ausführungs­ beispiel bezeichnet 10 ein mit Öffnungen versehenes, zylinderförmiges Gehäuses aus einem geformten Metall­ blech, das ein mittels eines Deckels verschlossenes En­ de 11 sowie ein offenes Ende 21 aufweist, dem ein Gas- Luft-Gemisch zugeführt wird. Die Fläche für die Öffnun­ gen liegt zwischen Ebenen 17 und 18. Innerhalb des zy­ linderförmigen Gehäuses 10 ist ein Hohlzapfen 12 mit­ tels drei Streben 13 mittig befestigt. Die Form des Hohlzapfens 12 wird durch Berechnung der Geschwindig­ keit 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 Verwen­ dung eines leichter herstellbaren Konus erreicht wer­ den. Ein Drahtgeflecht 15 verläuft quer zum Gehäuse 10 und bildet eine ausreichende Sperre, um ein im wesent­ lichen einheitliches Geschwindigkeitsprofil an der Ebe­ ne 18 zu ergeben. Das Gehäuse 10 weist an seinem offe­ nen Ende ein Radialflansch 14, der den Brenner im Wär­ meaustauscher in seiner Lage nur an einem Ende hält, wodurch sich der Brenner nur in axialer Richtung aus­ dehnen kann.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Brenners für den Fall, daß die erforderliche Flamme im wesentli­ chen flach sein soll. Der Brenner besteht hier aus ei­ nem rechteckförmigen Gehäuse 19, dessen eine Seite mit­ tels eines Öffnungen aufweisenden Metallblechs 20 über­ zogen ist. Das Gas-Luft-Gemisch gelangt durch das Ein­ trittsende 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 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 der Verteilung der Öffnungen in der Metallblech- Platte 20 erreicht werden. Die Platte 20 kann im Gehäuse 19 bei der Herstellung mit einer Dichtung 19a versehen sein, welche die Platte 20 in ihrer Lage hält und geringfügige Bewegungen er­ möglicht, wie Fig. 4 zeigt.

Das Mischen von Gas und Luft erfolgt mittels eines dem Brenner zugeordneten Ventilators 27, der nicht nur den zur Überwindung der Widerstände durch die Öff­ nungen aufweisende Platte, das Drahtgeflecht und den Wärmeaustauscher erforderlichen Druck aufbringt, son­ dern auch das Gas und die Luft unter Bildung eines ho­ mogenen Gemisches verwirbelt.

Ein Gaseinleitungsrohr 24 ist in Fig. 5, 6 an seinem unte­ ren Ende geschlossen und ein Schlitz 25 ist in das Gas­ einleitungsrohr 24 eingeschnitten, dessen Länge annä­ hernd 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 des Zentrums desselben versetzt. Der Schlitz 25 ist so vorgesehen, daß das Gas zwischen den Flügeln 26 des Ventilators 27 ausströmen kann. Es ist auch möglich, Gasauslaßöffnungen 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 Ausführungs­ form der Ventilator 27 eine Lufteinlaßleitung 28 auf­ weisen, die am Ventilatoreingang angeordnet ist. Das Gaseinleitungsrohr 24 liegt dabei in der Lufteinlaßlei­ tung 28 des Ventilatoreingangs, 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 Einleitungs­ druck fast Null beträgt oder nur sehr gering ist.

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

Die Regelung des Gas-Luft-Gemisches ist in Fig. 8 dargestellt. Das Gas strömt durch einen Reg­ ler 30, magnetbetätigte Strömungsregelventile 31 und einen Differenzdruck-Durchflußregler (Nullpunktregler) 32 zum Gaseinleitungsrohr 24. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases wird (a) durch die Einstellung des Reglers 30, der einen konstanten Aus­ gangsdruck liefert, und (b) durch die Lage eines Ven­ tils 33 im Nullpunktregler 32 reguliert. Die Lage des Ventils 33 wird seinerseits durch die Spannung einer Feder 35 und dem Druck auf jeder Seite einer Membran 36 geregelt. Ein Impulstaster (Leitung) 37 tastet den Gesamtdruck am Ventilatorausgang ab. Jede Veränderung der Gasströmung, beispielsweise durch Änderung der Ven­ tilatorgeschwindigkeit infolge Spannungsschwankungen, wird sofort registriert und führt zu einer Druckände­ rung an der Membran 36, die das Ventil 33 zurückstellt. In gleicher Weise wird jede Druckänderung in einem Warmwasserspeicher 38 durch einen Impulstaster 39 abge­ tastet, der das Ventil 33 zurückstellt; auf diese Weise wird durch jede im Warmwasserspeicher 38 infolge verän­ derter Zugverhältnisse im Schornstein oder andere Ursa­ chen hervorgerufene Druckänderung die Gasströmungsge­ schwindigkeit verändert.

Der Impulstaster 39 kann weiterhin in den Verbrennungs­ raum des Wärmeaustauschers abgezweigt werden, wobei dieser auch die Veränderung des Luftstromes anzeigt, die durch eine verschmutzte Wärmeaustauscherfläche ver­ ursacht wird und dadurch den Rückdruck des Ventilators erhöht.

Claims (2)

1. Gasbrenner, insb. für einen Wärmeaustauscher, umfassend ein eine Leitung bildendes, am stromabliegenden Ende (11) geschlossenes und am anderen Ende (21) offenes, zylindrisches oder qua­ derförmiges Gehäuse (10, 19), das eine längs der Hauptströmungsrichtung verlaufende Wand mit Aus­ trittsöffnungen für ein Gas-Luft-Gemisch aufweist, sowie eine Quelle, über die das unter Druck ste­ hende Gemisch dem offenen Ende (21) der Leitung zuführbar ist, deren Querschnitt sich vom offenen (21) zum geschlossenen Ende (11) hin allmählich verringert, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende (21) mit der Druckseite eines Ventilators (27) als Quelle verbunden ist, der stromaufwärts von seinen Flügeln (26) eine Gaslei­ tung zum Einführen von unter Druck stehendem Gas in die Luft aufweist, die nacheinander einen einen konstanten Ausgangsdruck liefernden Regler (30), magnetbetätigte Strömungsregelventile (31) und ei­ nen Differenzdruck-Durchflußregler (32) aufweist, an den Leitungen (37, 39) angeschlossen sind, die einerseits zur Druckseite des Ventilators (27) so­ wie andererseits zum Brennbereich des Brenners führen.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleitung als in das Ventilatorgehäuse reichendes Gaseinleitungsrohr (24) ausgebildet ist, dessen Ende im Ventilator (27) geschlossen ist und das einen längsverlaufenden Schlitz (25) oder eine Lochreihe aufweist, aus denen das Gas zwischen den Flügeln (26) des Ventilators (27) ausströmt.