DE3503553A1

DE3503553A1 - Gas-geblaesebrenner mit geringer pressung

Info

Publication number: DE3503553A1
Application number: DE19853503553
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.h.c. 3559 Battenberg Vießmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-02
Filing date: 1985-02-02
Publication date: 1986-08-07
Also published as: EP0190660A3; EP0190660A2; DE3503553C2

Description

Gas-Gebläsebrenner mit geringer Pressung

Die Erfindung betrifft einen Gas-Gebläsebrenner mit geringer Pressung für Heizkessel gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Derartige Gas-Gebläsebrenner sind allgemein bekannt, bspw. nach dem VDI-Bericht Nr. 246, 19 75, insbesondere Seiten 50 - 52. Außerdem sei auf das DE-GM 80 25 338.9 verwiesen, bei dessen Gegenstand es sich allerdings um einen Brenner handelt, mit dem nach einer einfach vorzunehmenden Umschaltung sowohl Gasais auch Öl verbrannt werden können. Derartig vorbekannte Brenner weisen im Prinzip ein sogenanntes Mischrohr auf, in das zentrisch das Gaszuleitungsrohr einragt, wobei die Gasquerverteilung über den Mischrohrquerschnitt radial zwischen sogenannten Stauscheiben erfolgt, die gelocht sind, um die zuströmende Luft durchzulassen und mit dem querströmenden Gas zu vermischen. Aufgrund der relativ hohen Luftpressung bildet das ausströmende Gas-Luftgemisch eine entsprechend lange und konzentriert gebündelte Flamme mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, die eine entsprechend bemessene Brennkammer des betreffenden Heizkessels erforderlich macht. Der Durchmesser des Mischrohres beträgt dabei in der Regel nur einen Bruchteil (etwa 1/4 oder 1/5) des Brennkammerdurchmessers.bzw. der Brennkammertür, die in Rücksicht

.. O ■', , · ·. - ' darauf gut wärmeisoliert ausgebildet sein muß, um

P₀ der Wärmestrahlung der Flamme Rechnung zu tragen.

LO Aufgrund der hohen Pressung, mit der derartige Bren-CD ner betrieben werden, entwickeln diese auch be-

OO trächtliche Geräusche.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Gas-Gebläsebrenner der eingangs genannten Art, diesen dahingehend auszubilden, daß das gebildete Gas-Luftgemisch in Form einer Flächenflamme unmittelbar hinter der Öffnung des Mischrohres brennt und demgemäß der Brenner mit einem Gebläse geringer Pressung betrieben werden kann und somit ferner die Möglichkeit geschaffen sein soll, die Mischrohröffnungsgröße auf die Querschnittsgröße der mit einem solchen Brenner bestückten Brennkammer abzustellen.

Diese Aufgabe ist mit einem Gas-Gebläsebrenner der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst.

Unter "geringer Pressung" ist hierbei zu verstehen, daß das Gebläse mit ca. 50 - 70 % geringerer Pressung auskommt, wie die Gebläse für Brenner der vorbekannten Art. Wesentlich für diese Lösung ist die Gesamtabdeckung der Ausströmöffnung des Mischrohres

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und die Anordnung der Gasverteilungselemente im mittleren Bereich des Mischrohres, damit eine noch ausreichend lange Mischstrecke bis zur Brennermembran vorliegt und aus dieser ganzflächig das Gas-Luftgemisch ausströmen kann. Irgendwelche den Gemischstrom bzw. die Flamme bündelnde Flammrohre/ die das Mischrohr normalerweise umgeben, sind hierbei nicht erforderlich, da gerade eine flächige Brennerflamme erzielt werden soll.

Im Bereich atmosphärischer Gasbrenner sind zwar sogenannte Flächenbrenner bekannt, die jedoch in der Regel aus drei oder vier Einzelbrennern bestehen, bspw. in Rohr- oder Kastenform, wobei die Gasausströmfläche der Einzelbrenner auch aus Feinloch- oder Feinschlitzflächen gebildet sind. Eine im hier vorgesehenen Sinn flächenartige Flamme ist damit jedoch nicht erzielbar, da sich je nach Gasdruck mehr oder weniger lang brennende Einzelflammen über den Gasausströmöffnungen der Brennerfläche bilden. Da das Mischrohr im vorliegenden Fall und im Gegensatz zu herkömmlichen Brennern dieser Art gewissermaßen selbst tragendes Außenteil des ganzen Brenners ist, an dessen anderen Ende das Gebläse in geeigneter Weise unmittelbar angeschlossen wird, ist es auch notwendig, das Mischrohr an seinem Außenumfang mit einem Anschlußflansch zu versehen. Der Anschlußflansch wird dabei vorteilhaft am brennermembran-

seitigen Ende des Mischrohres angeordnet, was bedeutet, daß bei Anbringung eines derartigen Brenners an einen Heizkessel sich das Mischrohr mit dem größten Teil seiner Längserstreckung außerhalb der Brennkammer befindet.

Sofern das Gaszuleitungsrohr zentral in das Mischrohr einragt, was bevorzugt vorgesehen ist, beträgt die Querschnittsgröße des zentral in das Mischrohr einragenden Gaszuleitungsrohres lediglich 1 - 5 % der Querschnittsgröße des Mischrohres und zwar im Gegensatz zu bisher bekannten Brennern, wo dieses Verhältnis bei etwa 20 % liegt.

Da der erfindungsgemäße Gas-Gebläsebrenner hauptsächlich für die Befeuerung von Heizkessel vorgesehen ist, wird das Mischrohr mit seinem Anschlußflansch als anflanschbare oder schwenkverschließbare Kesselverschlußtür ausgebildet, wobei die Brennermembran die zuströmseitig gasgekühlte und andererseits wärmebelastete Fläche der Kesselverschlußtür bildet. Dies bedeutet, daß bis auf einen sehr kleinen ümfangsrandbereich die gesamte brennkammerseitige Fläche der Kesselverschlußtür von der Brennermembran gebildet wird, also keine anderen wärmebeaufschlagten Flächen mehr vorhanden sind, die sonst einer Wärmeisolation bedürften. Durch die ständige Luftzufuhr bzw. Gas-Luftgemischzufuhr un-

terliegt aber der ganze Ausströmbereich in bezug auf die flächige Flamme einer permanenten Kühlung, die eine Wärmeisolation der Kesselverschlußtür entbehrlich macht. Da das Gebläse mit einer wesentlich geringeren Pressung auskommt, ist das Ganze mit einer wesentlich geringeren Geräuschbildung verbunden und einer Einsparung von Zusatzenergie für den Antrieb des Gebläses. Da das Gas-Luftgemisch, wie erwähnt, ganzflächig die Brennermembran ständig anströmt, verbrennt das Gas gewissermaßen "kalter" und, wie Messungen gezeigt haben, kann dabei auch die sogenannte NOX-Bildung wesentlich reduziert werden.

Der erfindungsgemäße Gas-Gebläsebrenner wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 im Schnitt die bevorzugte Ausführungsform des Brenners;

Fig. 2 - 4 im Schnitt längs Linie I/I in Fig. 1

und in Ansicht verschiedene Ausführungsformen der Gasverteilerleitungen;

Fig. 5 im Schnitt eine Ausführungsform des

Brenners als abschwenkbare Kesselverschlußtür und

Fig. 6, 7 eine besondere Ausführungsform bezügl. der Elemente zur Gaszuleitung.

Wie aus Fig. 1 erkennbar, ist an bzw. in der Gas-Luftgemischausströmöffnung 1 des Mischrohres 2 eine gasdurchlässige, den ganzen Öffnungsquerschnitt abdeckende Brennermembran 3 angeordnet, die aus einem geeigneten Metallgitter bzw. Metallgewebe besteht. Ferner ist das Mischrohr 2 an seinem Außenumfang mit einem Anschlußflansch 4 versehen und im mittleren Bereich des Mischrohres 2 sind gleichmäßig über den ganzen Mischrohrquerschnitt verteilte und mit Gasausströmöffnungen 5 versehene Gasverteilerleitungen 6 angeordnet, die mit dem Gaszuleitungsrohr 7 verbunden sind und bei diesem Ausführungsbeispiel radial vom Gaszuleitungsrohr 7 abstehen. Aus den genannten Gründen ist der Anschlußflansch 4 am brennermembranseitigen Ende des Mischrohres 2 angesetzt. In Durchströmrichtung ist vorteilhaft vor den Gasverteilerleitungen 6 im Mischrohr ein den Mischrohrquerschnitt entsprechendes Luftverteilerblech 8 bspw. in Form eines Lochbleches angeordnet und entweder am Mischrohr 2 oder an der Gaszufuhrleitung 7 befestigt. Wie angedeutet, kann das Gaszuleitungsrohr auch gleichzeitig als Träger für die Zündelektrode 11 und eine Ionisationselektrode 12 dienen.

Bei relativ kleinem Durchmesser des Mischrohres 2, also bspw. in der Größenordnung von 100 - 150 mm, genügt es, wie in Fig. 2 angedeutet, am Gaszulei-

tungsrohr 7 radial gleichmäßig verteilt bspw. acht Gasverteilerleitungen in Form von kleinen Röhrchen anzuordnen, deren Ausströmöffnung 5 gegen die Brennermembran 3 gerichtet sind. Da eine Durchmesservergrößerung des Mischrohres 2 bspw. in Anpassung an eine entsprechend große Brennkammer zu Bereichen führt, die nicht mehr unmittelbar mit ausströmendem Gas bei nur relativ wenigen Röhrchen beschickt würden, können die Gasverteilerleitungen, wie in Fig. dargestellt, mit Zweigleitungen 6' versehen werden. Eine Ausbildung der Gasverteilerleitungen im Sinne der Fig. 4, also in Form von konzentrischen Ringleitungen, wäre aber ebenfalls möglich.

Unter Verweis auf Fig. 6, 7 ist es ferner möglich, auf eine zentrische Anordnung des Gaszufuhrrohres zu verzichten und statt dessen am Außenumfang des Mischrohres 2 die Gaszufuhrleitung in Form eines Ringkanales 10 anzuordnen, an dem dann die Gasverteilerleitungen 6, wie insbesondere aus Fig. 7 erkennbar, in möglichst dichter Besetzung des Gesamtquerschnittes des Mischrohres angesetzt sind.

Gemäß Fig. 5 ist das Mischrohr 2 mit seinem Anschlußflansch 4 als schwenkverschließbare Kesselverschlußtür 9 ausgebildet, wobei die Brennermembran 3 in bezug auf die Brennkammer 13 des betreffenden Heizkessels die zuströmseitig gasgekühlte

und andererseits insgesamt wärmebelastete Fläche der Kesselverschlußtür 9 bildet. Da, wie erkennbar, lediglich ein kleiner Ringspalt 14 frei bleibt, können sämtliche sonst erforderlichen Wärmeisolationsmaßnahmen an der Kesselverschlußtür selbst unterbleiben.

Nur zur Verdeutlichung und Gegenüberstellung ist in diesem Ausführungsbeispiel gestrichelt die bisher übliche Ausführungsform derartiger Gas-Gebläsebrenner angedeutet, woraus auch die bisherigen Abmessungen des Mischrohres 15 im Verhältnis zum Durchmesser der Brennkammer 13 deutlich werden.

Da beim beschriebenen Brenner und wie in Fig. 5 angedeutet, das Gas-Luftgemisch als flächige Flammfront 16 brennt und zwar im Gegensatz zur gebündelten Flamme 17 mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und relativ großer Länge, ergibt sich für den mit einem solchen Brenner ausgestatteten Heizkessel auch der Vorteil, daß dessen Brennkammer extrem kurz bemessen werden kann.

Claims

Patentanwälte Patentansprüche: Dipi.-i^. Amthor

O'.pl.-Ing. Wolf An der Malnbrücke

^r\ PASO Hanau

(Iy Gas-Gebläsebrenner mit geringer Pressung für Heizungskessel, bestehend aus einem Gaszuführungsrohr mit an diesem angeordneten Luft-Gas-Mischelementen und aus einem Mischrohr mit einerseits Gebläseanschluß und andererseits Gas-Luftgemischausströmöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß an bzw. in der Gas-Luftgemischausströmöffnung (1) des Mischrohres (2) eine gasdurchlässige, den ganzen Öffnungsquerschnitt abdeckende Brennermembran (3), wie Meta11-gitter, Feinloch- oder Feinschlitzmembran od. dgl. angeordnet und das Mischrohr (2) an seinem Außen- *· umfang mit einem Anschlußflansch (4) versehen ist und daß im mittleren Bereich des Mischrohres (2) gleichmäßig über den ganzen Mischrohrquerschnitt verteilte und mit Gasausströmöffnungen (5) versehene Gasverteilerleitungen (6) angeordnet und diese mit dem Gaszuleitungsrohr (7) verbunden sind.
2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußflansch (4) am brennermembranseitigen Ende des Mischrohres (2) angeordnet ist.
3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchström

richtung vor den Gasverteilerleitungen (6) im Mischrohr (2) ein den Mischrohrguerschnitt entsprechendes Luftverteilerblech (8), wie Lochblech od. dgl. angeordnet ist.
4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverteilerleitungen (6) als an ihren Enden verschlossene Röhrchen ausgebildet und sternförmig am Gaszuleitungsrohr (7) angeordnet und die Gasausströmöffnungen (5) gegen die Brennermembran (3) gerichtet sind.
5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverteilerleitungen (6) mit Zweigleitungen (6¹) versehen sind.
6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (2) mit seinem Anschlußflansch als anflanschbare oder schwenkverschließbare Kesselverschlußtür (9) ausgebildet ist und die Brennermembran (3) die zuströmseitig gasgekühlte und andererseits wärmebelastete Fläche der Kesselverschlußtür (9) bildet.
7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Querschnittsgröße des zentral in das Mischrohr (2) einragenden Gaszuleitungsrohres 1 - 5 % der Querschnittsgröße des Mischrohres bzw. der Brennermembran (3) entspricht.
8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaszuführungsrohr in Form einer Ringleitung (10) am Mischrohr (2) angeordnet und diese Ringleitung mit in den Querschnitt des Mischrohres (2) ragenden Gasverteilerleitungen (6) versehen ist.