DE29611596U1

DE29611596U1 - Brennerstab für einen Gasbrenner

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Publication number: DE29611596U1
Application number: DE29611596U
Authority: DE
Original assignee: FURIGAS ASSEN BV
Current assignee: FURIGAS ASSEN BV
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2006-07-04

Description

PATENTANWÄLTE

&agr;&kgr;&tgr;&egr;&ngr;-&ngr;&ggr;. 6/36969-001

Ihr Zeichen

ROLF BOCKERMANN DIPL.-ING.

PETER KSOLL
DR.-ING. DIPL.-ING.

ZUGELASSEN BEIM
EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES AGREES EUROPEEN

Bergstraße 159
44791 BOCHUM

Postfach 102450 44724 BOCHUM

02.07.1996 XK/Mo

Furigas Assen B.V. J.C. van Markenstraat 19, 9403 AR Assen, Niederlande

Brennerstab für einen Gasbrenner

Die Erfindung betrifft einen Brennerstab für einen Gasbrenner, insbesondere einen Vormischbrenner, gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gasbrenner werden in Haushalt, Gewerbe und Industrie in verschiedenen Bauarten und für unterschiedliche Verwendungszwecke eingesetzt, beispielsweise zur Raumheizung oder zur Warmwasserbereitung. Es gibt sie in Ausführungen ohne Vormischung von Gas und Luft sowie mit teilweiser oder vollständiger Vormischung.

Bei Vormischbrennern wird das Brennstoffgemisch in einer Mischkammer aufbereitet und dann über einen Brennerstab einer Brennkammer zugeführt. Dort tritt das Brennstoffge-

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misch aus, entzündet sich und verbrennt kurz über der Brennerstaboberfläche.

Ein Brennerstab umfaßt ein Brennerrohr mit umfangsseitigen Gemischübertrittsöffnungen. Im Brennerrohr sind konzentrisch meist ein oder zwei Druckverteilerrohre eingegliedert, welche ebenfalls über umfangsseitige Gemischübertrittsöffnungen verfügen. Endseitig sind das Brennerrohr und die Druckverteilerrohre durch Endplatten verschlossen.

Die Brennerstäbe eignen sich für alle Arten von Gas. Um die optimale Lösung für jeden Gasbrenner vorzunehmen, kann eine Auswahl aus einem großen Spektrum von Lochbildern gemacht werden.

Die bekannten Brennerstäbe haben sich betrieblich bewährt. Zu Problemen kann es jedoch beim Teillastbetrieb eines Gasbrenners durch Resonanzentwicklungen kommen.

Eine Teillast stellt sich modulierend ein, je nachdem, wieviel Wärme abverlangt wird. Beim Anfahren eines Gasbrenners zündet er bei Vollast. Anschließend senkt sich die Last ab in Abhängigkeit von der erforderlichen Wärmeleistung. Es hat sich nun gezeigt, daß im Teillastbetrieb, insbesondere wenn die abverlangte Leistung in der Größenordnung von ca. 30 % liegt, Resonanzen entstehen können. Bei Teillast ist die Ausströmgeschwindigkeit niedriger, wodurch sich die Flamme dicht an der Brenneroberfläche stabilisiert und Resonanzen verursacht werden. Hierbei handelt es sich um niedrigfrequente Resonanzen, die zu einer Geräuschbelastung im Betrieb führen.

Neben der unnötigen Geräuschbelastung können die Resonanzen auch zu einer Verringerung der Lebensdauer eines Brennerstabs führen. Darüberhinaus verschlechtert sich

mit dem Eintreten der Resonanzen auch die Verbrennung, so daß der Schadstoffausstoß von Kohlenmonoxid und Stickoxid steigt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die vorstehend geschilderten Probleme zu vermindern und einen Brennerstab so weiterzuentwickeln, daß er sowohl für Vollast als auch für Teillast gleichermaßen gut geeignet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 charakterisiert.

Kernpunkt der Erfindung bildet die Maßnahme, im Brennerrohr eine Dosierklappe schwenkbar anzuordnen. Diese ist bei Vollastbetrieb geöffnet und schließt selbsttätig beim Rückgang der abverlangten Wärmeleistung unterhalb eines bestimmten Wertes bei Teillast. Dies kann beispielsweise bei einer Teillast von 30 % sein.

Die Offenstellung wird bewirkt durch die Kraft des Gasvolumenstroms . Der Volumenstrom drückt die Klappe bei Vollast in die Offenstellung. Bei Teillast ist der Volumenstrom des Brennstoffgemischs entsprechend kleiner und die Klappe geht selbsttätig in die Schließstellung über. Auf der Teillänge des Brennerstabs vor der Dosierklappe findet dann eine ganz normale Verbrennung statt wie bei Vollast. Die Ausströmgeschwindigkeit des Brennstoffgemischs ist auch bei Teillast annähernd oder gleich groß wie bei Vollast, so daß sich die Flamme bei einem größeren Abstand zur Brenneroberfläche stabilisiert. Auf der hinter der Dosierklappe liegenden Teillänge des Brenner-

stabs ist bei Teillast und geschlossener Dosierklappe nur noch ein Glühen zu erkennen. Von Brennen kann hier nicht mehr gesprochen werden.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu eigen, daß die bei Teillast auftretenden Resonanz- bzw. Schwingungsprobleme durch die Abnahme der Gasgeschwindigkeit bei Teillast bewirkt werden. Der erfindungsgemäße Brennerstab paßt sich nun in Abhängigkeit von der abverlangten Wärmeleistung und dem sich ändernden Volumenstrom des Brennstoffgemisches der Teillastsituation selbsttätig an und die Ausströmgeschwindigkeit des Brennstoffgemischs wird nahezu konstant gehalten.

Auf diese Weise kann eine gute Verbrennung auch bei Teillastbetrieb gewährleistet werden. Nachteilige Schadstoffemissionen und Geräuschentwicklungen werden vermieden.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des grundlegenden Erfindungsgedankens sieht vor, daß die Dosierklappe bei einem Brennerrohr mit einem bereichsweise perforierten Innenrohr und einem dazu konzentrisch angeordneten, ebenfalls bereichsweise perforierten Außenrohr dem Innenrohr zugeordnet ist. Zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ist ein Sperring angeordnet ist, der von der Einströmöffnung des Brennerstabs aus gesehen ein Stück hinter der Dosierklappe positioniert ist.

Dieser Sperring verhindert ein Übertreten von Schleichströmen des Brennstoffgemisches bei Teillastbetrieb in den abgedrosselten Längenabschnitt des Brennerstabs.

Zweckraäßigerweise ist auf der Dosierklappe unterhalb ihres Drehpunkts eine Beschwerung angeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß die Dosierklappe zuverlässig in ihre Schließstellung schwenkt. Darüberhinaus kann der Auf-

Schwenkwinkel der Dosierklappe durch einen Anschlag begrenzt werden. So wird erreicht, daß die Dosierklappe bei Vollast nicht weiter als ca. 80° aufschwenken kann und bei verminderter Leistung bzw. geringer werdendem Volumenstrom selbsttätig in ihre Schließstellung übergeht.

Die Anordnung der Dosierklappe im Brennerrohr ist abhängig von der Gasbrennerkonfiguration und dessen wärmetechnischer Auslegung. Generell kann man sagen, daß die Dosierklappe zweckmäßig in der vorderen Hälfte des Brennerrohrs angeordnet wird. Bei praktischen Versuchen wurden sehr gute Werte erreicht, wenn die Dosierklappe etwa bei einem Drittel angeordnet wurde bezogen auf die mit Gemischübertrittsöffnungen versehene Teillänge des Brennerrohrs .

Um einen einfachen Aufbau und damit verbunden eine günstige Fertigung des Brennerstabs zu ermöglichen, ist vorgesehen, die Dosierklappe als Bestandteil eines Einsatzes zu fertigen, welcher mit dem Innenrohr fest montiert werden kann. Das Innenrohr wird dann standardmäßig aufgebaut, der Sperring eingegliedert und das Außenrohr konzentrisch zum Innenrohr angeordnet.

Durch die Dosierklappe wird die Ausströmgeschwindigkeit auch bei verändertem Volumenstrom des Brennstoffgemischs konstant gehalten, wodurch nachteilige Schadstoffemissionen und Geräuschentwicklungen vermieden werden.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 in der Seitenansicht, teilweise geschnitten, eine technisch generalisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Brennerstabs;

Figur 2 ebenfalls in der Seitenansicht die Darstellung eines Einsatzes mit Dosierklappe und

Figur 3 eine Frontalansicht auf die Darstellung der Figur 2 gemäß dem Pfeil III.

In den Figuren 1 bis 3 tragen einander entsprechende Bauteile die gleichen Bezugszeichen.

Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Brennerstab 1 für einen Vormischbrenner. Der Brennerstab 1 besteht im wesentlichen aus einem mit einer Grundplatte 2 verbundenen Brennerrohr 3, welches ein Innenrohr 4 und ein konzentrisch dazu angeordnetes Außenrohr 5 umfaßt.

Mit Hilfe der Grundplatte 2 kann der Brennerstab 1 an einer hier nicht dargestellten, eine Brennkammer begrenzenden Brennerplatte befestigt werden. Über die Einströmöffnung 6 erfolgt die Brennstoffgemischzuführung. Am Ende 7 ist der Brennerstab 1 durch eine Platte 8 verschlossen.

Sowohl das Innenrohr 4 als auch das Außenrohr 5 sind auf einem Längenabschnitt X umfangsseitig mit Gemischübertrittsöffnungen 9 versehen. Die Geraischübertrittsöffnungen 9 sind in der Figur 1 der Übersicht wegen nur angedeutet. Über die Gemischübertrittsöffnungen 9 tritt das Brennstoffgemisch in die Brennkammer aus und verbrennt hier kurz über der Brenneroberfläche 10.

Im Brennerrohr 3 ist eine Dosierklappe 11 schwenkbar angeordnet. Die Dosierklappe 11 ist Bestandteil eines mit dem Innenrohr 4 fest montierbaren Einsatzes 12 (vgl. hierzu auch Figuren 2 und 3). Der Einsatz 12 weist einen schalenartig ausgebildeten Außenkranz 13 auf mit einer Durchgangsöffnung 14 für das Brennstoffgemisch.

Am Drehpunkt 15 ist die Dosierklappe 11 drehbeweglich angelenkt. Der Aufschwenkwinkel &agr; wird durch einen Anschlag 16 begrenzt. Der Anschlag 16 wird von einem am Einsatz 12 befestigten Draht 17 gebildet.

In der Figur 1 ist die Dosierklappe 11 in ihrer Offenstellung 0 und in der Figur 2 in der Schließstellung S dargestellt.

Der Dosierklappe 1 ist unterhalb des Drehpunkts 15 etwa in ihrem Mittelpunkt ein Gewicht als Beschwerung 18 zugeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Beschwerung 18 von einer Schraubenmutter 19 gebildet.

Die Beschwerung 18 gewährleistet, daß die Dosierklappe 11 bei vermindertem Volumenstrom des Brennstoffgemischs zuverlässig in ihre Schließstellung S schwenkt. Hierzu trägt weiterhin der den Ausschwenkwinkel &agr; begrenzende Anschlag 16 bei. In der Schließstellung S wird die Durchgangsöffnung 14 von der Dosierklappe 11 vollkommen abgedeckt.

Durch einen Sperring 20, welcher zwischen Innenrohr 4 und

Außenrohr 5 eingegliedert ist, wird der Übertritt von

Brennstoff durch den Ringraum 21 zwischen Innenrohr 4 und Außenrohr 5 zum dahinterliegenden Teil des Brennerrohrs 3

zuverlässig vermieden. Dazu ist der Sperring 20 von der

Einströmöffnung 6 des Brennerstabs 1 aus gesehen ein Stück hinter der Dosierklappe 11 positioniert.

Weiterhin erkennt man in der Figur 1, daß die Dosierklappe in der vorderen Hälfte 22 des Brennerrohrs 3 angeordnet ist, und zwar ungefähr bei einem Drittel X^ des perforierten Längenabschnitts X. Folglich wird der hinter der Dosierklappe 11 liegende Längenabschnitt X2 bei Teillast abgesperrt.

Bei Vollastbetrieb des Gasbrenners wird die Dosierklappe 11 durch die Kraft des Brennstoffgemischvolumenstroms in ihre Offenstellung 0 gedrückt. Das Brennstoffgemisch verteilt sich und es findet eine Verbrennung über der gesamten Länge X des Brennerrohrs 3 statt.

Mit abnehmender Wärmeleistung bei Teillastbetrieb vermindert sich auch der Volumenstrom des Brennstoff gemisches. Stellt sich dabei die Situation ein, daß die Kraft des Volumenstroms nicht mehr ausreicht, um die Dosierklappe 11 aufzudrücken, schließt diese selbsttätig und riegelt den hinteren Längenabschnitt X2 von der Brennstoffgemischversorgung ab. Die Verbrennung erfolgt dann auf der Teillänge X·^ des Brennerstabs 3.

Durch diese selbsttätige Anpassung des Brennerrohrs 3 bzw. der für die Verbrennung zur Verfügung gestellten Länge der Brenneroberfläche 10 auf einen Teillastbetrieb werden Resonanzen und Geräuschemissionen vermieden. Es findet eine gute Verbrennung bei Teillast statt, so daß der spezifische Schadstoffausstoß auch in diesem Betriebszustand verringert wird.

BezugsZeichenaufstellung

1 . Brennerstab

2 - Grundplatte

3 - Brennerrohr

4 - Innenrohr

5 - Außenrohr

6 - Einströmöffnung

7 - Ende v. 3

8 - Endplatte

9 - Gemischübertrittsöffnung

10 - Brenneroberfläche

11 - Dosierklappe

12 - Einsatz

13 - Außenkranz

14 - Durchgangsöffnung

15 - Drehpunkt

16 - Anschlag

17 - Draht

18 - Gewicht

19 - Schraubenmutter

20 - Sperring

21 - Ringraum

22 - vordere Hälfte

O - Offenstellung v.

S - Schließstellung &ngr;.

X - Längenabschnitt X^ - vorderer Längenabschnitt X2 - hinterer Längenabschnitt &agr; - AufSchwenkwinkel

Claims

Schutzansprüche

1. Brennerstab für einen Gasbrenner, insbesondere für einen Vormischbrenner, mit einem Brennerrohr (3), welches an einem Ende (7) verschlossen ist und umfangsseitig Gemischübertrittsöffnungen (9) für das über eine Einströmöffnung (6) zugeführte Brennstoffgeraisch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennerrohr (3) eine Dosierklappe (11) schwenkbar angeordnet ist.

2. Brennerstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (3) ein bereichsweise perforiertes Innenrohr (4) und ein dazu konzentrisch angeordnetes, ebenfalls bereichsweise perforiertes Außenrohr (5) umfaßt, wobei zwischen Innenrohr (4) und Außenrohr (5) ein Sperring (20) angeordnet ist, welcher von der Einströmöffnung (6) aus gesehen hinter der Dosierklappe (11) positioniert ist.

3. Brennerstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierklappe (11) ein ihren AufSchwenkwinkel (&agr;) begrenzender Anschlag (16) zugeordnet ist.

4. Brennerstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierklappe (H) eine unterhalb ihres Drehpunkts (15) angeordnete Beschwerung (18) aufweist.

5. Brennerstab nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierklappe (11) in der von der Einströmöffnung (6) aus gesehen vorderen Hälfte (22) des Brennerrohrs (3) angeordnet ist.

6. Brennerstab nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierklappe (11) Bestandteil eines mit dem Innenrohr (4) fest montierbaren Einsatzes (12) ist.