DE3640221A1

DE3640221A1 - Gasduese

Info

Publication number: DE3640221A1
Application number: DE19863640221
Authority: DE
Inventors: Karl Fuchs
Original assignee: SIEGFRIED KUGEL KG
Current assignee: SIEGFRIED KUGEL KG
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1986-11-25
Publication date: 1988-06-01

Description

Die Erfindung trifft eine Gasdüse für atmosphäri sche Gasbrenner, gemäß dem Oberbegriff des An spruches 1.

Gasdüsen der vorausgesetzten Art werden in der Pra xis für verschiedene Einsatzfälle benutzt, beispiels weise für Gasheizgeräte sowie Großküchen- und Gast stätten- bzw. Restauranteinrichtungen. Letztere be ziehen sich insbesondere auf sogenannte Hochlei stungsgrillgeräte zum Grillen von Fleisch.

Betrachtet man beispielsweise ein in üblicher Wei se aufgebautes Hochleistungsgrillgerät, dann ent hält dieses in einem Rahmengestell eine Vielzahl von Infrarotstrahlern, die mit Hilfe von Gas (z. B. Erdgas oder Flüssiggas) beheizt werden. Zu die sem Zweck enthält jeder Infrarotstrahler ein mit Gasverteilereinrichtungen ausgestattetes Injektor rohr, dem zumindest an einem offenen Ende eine mit einer Gaszuführungsleitung verbundene Gasdüse der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten Art zugeordnet ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Gasdüse der im Oberbegriff des Anspruches 1 voraus gesetzten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß sie bei verhältnismäßig einfachem Aufbau eine im Vergleich zu bekannten Ausführungen höhere Heiz leistung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kom bination mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen weiteren Merkmalen gelöst.

Während bei den bekannten Gasdüsenausführungen die zentrale, axiale Gasaustrittsbohrung als einzige Bohrung vorgesehen ist und über die Länge der Boh rung einen gleichbleibenden Durchmesser besitzt, weist bei der erfindungsgemäßen Gasdüse der im Düsenkörper befestigte Düseneinsatz eine Gasaus trittsbohrung auf, die an ihrem Austrittsabschnitt im Vergleich zu ihrem Hauptabschnitt einen ver größerten Durchmesser besitzt, wobei in diesen Austrittsabschnitt mit vergrößertem Durchmesser noch zusätzlich wenigstens eine seitliche Frisch luftzuführbohrung von außen her einmündet. Diese Ausbildung der axialen Gasaustrittsbohrung im Dü seneinsatz bewirkt, daß bereits in diesem Ab schnitt der Gasaustrittsbohrung zusätzlich Frisch luft angesaugt und mit dem zugeführten Gas ver mischt wird. Der im Durchmesser vergrößerte Aus trittsabschnitt der Gasaustrittsbohrung hat so mit eine Injektorwirkung für die zusätzliche Frischluftzuführung, so daß sich eine Art Injek torgasdüse ergibt, die dabei äußerst einfach auf gebaut sein kann.

Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Gasdüse wur den umfangreiche Versuche insbesondere bei In jektorrohren für Infrarotstrahler von Hochlei stungsgrillgeräten durchgeführt. Bei diesen Ver suchen hat sich gezeigt, daß im Vergleich zu be kannten Ausführungen die erfindungsgemäße Gasdüse eine deutlich höhere Verbrennungsgüte bewirkte, d. h. es wird eine deutlich größere Erwärmung bzw. Heizstrahlerleistung des damit beheizten Infra rotstrahlers erzielt, wobei gleichzeitig ein deutlich geringerer CO-Anteil im Abgas gemes sen wurde, was zusätzlich zu der höheren Heiz leistung eine erhebliche Umweltentlastung von Kohlenmonoxyd beim Betrieb eines solchen Hoch leistungsgrillgerätes bedeutet.

Vorteilhaft werden wenigstens zwei seitliche Frischluftzuführbohrungen im Düseneinsatz vor gesehen.

Bei den zuvor genannten Versuchen hat sich fer ner gezeigt, daß optimale Heizverhältnisse vor allem mit einer Ausführungsform erzielt werden, bei der - im Querschnitt der Gasdüse betrachtet - drei um 120° gegeneinander versetzte seitliche Frischluftzuführbohrungen vorgesehen sind.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestal tungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.

Die Erfindung sei im folgenden anhand der Zeich nung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 das eine offene Ende eines zu einem In frarotstrahler gehörenden Injektorrohres mit zugeordneter Gasdüse gemäß der Erfin dung;

Fig. 2 eine zum Teil geschnittene Längsansicht der erfindungsgemäßen Gasdüse (Ausschnitt II in Fig. 1);

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Düsenein satz (Schnittführung entsprechend Linie III-III in Fig. 4);

Fig. 4 eine Stirnansicht (Pfeil IV in Fig. 3) auf den Düseneinsatz.

Die Zeichnung zeigt einen besonders vorteilhaf ten Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Gasdü se, nämlich die Zuordnung dieser Gasdüse zu einem Injektorrohr eines Infrarotstrahlers für ein Hoch leistungsgrillgerät. Es sei in diesem Zusammenhang auch erwähnt, daß ein solches Hochleistungsgrill gerät mit einer Vielzahl solcher parallel und mit Abstand voneinander angeordneten Infrarotstrahlern ausgestattet ist.

Bei der in Fig. 1 angedeuteten Zusammenordnung ist die Gasdüse 1 koaxial und mit geeignetem axia len Abstand vor dem offenen Mündungsende 2 a eines an sich bekannten Injektorrohres 2 angeordnet, das in herkömmlicher Weise (und daher nicht näher ver anschaulicht) mit Gasverteilereinrichtungen ausge stattet sein kann. Das Injektorrohr-Mündungsende 2 a und der Düsenkörper 3 der Gasdüse 1 können durch jede geeignete Einrichtung fest, jedoch lösbar miteinander verbunden sein; in Fig. 1 ist zu die sem Zweck eine stegartige Halterung 4 angedeutet.

Wie insbesondere aus der zum Teil geschnittenen Längsansicht in Fig. 2 hervorgeht, weist der Dü senkörper 3 eine zentrale, axiale Gasdurchfluß bohrung 5 auf, die auf einem Teil ihrer Länge mit einem Innengewinde 6 versehen ist. In die ses mit Innengewinde 6 versehene Ende der Gas durchflußbohrung 5 ist ein Winkelanschlußstück 7 für die Verbindung mit einer nicht näher ver anschaulichten Gaszuführungsleitung eingeschraubt. Dieses mit einer Gaszuführungsleitung verbindba re Ende des Düsenkörpers 3 bzw. der Gasdurchfluß bohrung 5 sei daher als Gaseintrittsende 3 a be zeichnet.

In dem dem Gaseintrittsende 3 a entgegengesetzten Gasaustrittsende 3 b des Düsenkörpers 3 und somit auch der Gasdurchflußbohrung 5 besitzt diese Gas durchflußbohrung 5 einen im Durchmesser etwas klei neren Bohrungsabschnitt 5 a, der ebenfalls mit In nengewinde 8 versehen ist. In dieses Innengewinde 8 des Düsenkörper-Bohrungsabschnittes 5 a ist das hintere Ende 9 a eines Düseneinsatzes 9 einge schraubt, während das vordere Ende dieses Dü seneinsatzes 9 als im Durchmesser vergrößerter Düsenkopf 9 b ausgebildet ist, der unter Zwischen schaltung eines Dichtringes 10 an der zugehörigen Stirnseite 3 b′ des Düsenkörpers anliegt. Der Dü senkörper 3 und der Düseneinsatz 9 liegen dabei koaxial zueinander, d. h. ihre Längsmittelachsen fallen mit der Längsmittelachse 1 a der Gasdüse 1 zusammen.

Von besonderer Bedeutung ist bei dieser Gasdüse 1 die Ausbildung des Düseneinsatzes 9; dies sei nachfolgend anhand der Fig. 3 und 4 im einzelnen erläutert.

Die Besonderheit in der Ausbildung dieses Düsen einsatzes 9 liegt zum einen in der Gestaltung einer darin ausgebildeten durchgehenden, zentra len, axialen Gasaustrittsbohrung 11, die - wie sich insbesondere auch aus Fig. 2 und zum Teil auch aus Fig. 1 ersehen läßt - zunächst einmal eine im Durchmesser deutlich verkleinerte - in Gasströmungsrichtung (Pfeil 12) betrachtet - Fortsetzung der Gasdurchflußbohrung 5 im Düsen körper 3 ist. Diese Gasaustrittsbohrung 11 ist zunächst einmal in üblicher Weise auf den ge wünschten Gasdurchfluß kalibriert. Diese Gas austrittsbohrung 11 ist nun in ihrer Länge in einem im wesentlichen innerhalb des hinteren Dü seneinsatzendes 9 a befindlichen Hauptabschnitt 11 a und einen im wesentlichen innerhalb des Dü senkopfes 9 b befindlichen Austrittsabschnitt 11 b unterteilt, wobei der Austrittsabschnitt 11 b die ser Gasaustrittsbohrung 11 einen im Vergleich zu ihrem Hauptabschnitt 11 a vergrößerten Durchmes ser aufweist (vgl. Durchmesser d ₁ des Hauptab schnittes 11 a zu Durchmesser d ₂ des Austritts abschnittes 11 b in Fig. 3).

Zum anderen mündet in den mit dem vergrößerten Durchmesser d ₂ versehenen Austrittsabschnitt 11 b der Gasdurchtrittsbohrung 11 wenigstens eine seit liche Frischluftzuführbohrung 13; im veranschau lichten Ausführungsbeispiel wird es vorgezogen, wenigstens zwei, vorzugsweise aber drei solcher Frischluftzuführbohrungen 13 vorzusehen. Diese Frischluftzuführbohrungen 13 gehen mit ihrem äußeren Ende vom Außenumfang des außerhalb des Düsenkörpers 3 befindlichen Düsenkopfes 9 b aus (wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich). Diese seitlichen Frischluftzuführbohrungen 13 sind - im Querschnitt bzw. Grundriß der Gasdüse 1 und ins besondere des Düseneinsatzes 9 betrachtet (vgl. Fig. 4) - gleichmäßig zueinander versetzt, d. h. im bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung sind die drei Frischluftzuführbohrun gen 13 um jeweils 120° gegeneinander versetzt. Ferner sind diese Frischluftzuführbohrungen 13 vorzugsweise radial und senkrecht zur Düsenlängs achse 1 a verlaufend im Düseneinsatz 9 eingearbei tet, was zu einer besonders einfachen Herstellung dieses Düseneinsatzes 9 und somit der ganzen Gas düse 1 führt.

Es sei an dieser Stelle aber auch darauf hinge wiesen, daß die seitlichen Frischluftzuführboh rungen 13 im Düsenquerschnitt bei ebenfalls etwa radialer Ausrichtung in Düsenlängsrichtung mit einer in Gasdurchflußrichtung (Pfeil 12) verlau fenden Neigung versehen sein können, wodurch die Frischluftansaugung durch das Brenngas besonders begünstigt werden kann.

Um eine optimale Brenn- und Heizleistung der Gas düse 1 zu erzielen, hat es sich - wie zum Teil bereits erwähnt - als zweckmäßig erwiesen, den Durchmesser d ₂ vom Austrittsabschnitt 11 b der Gasaustrittsbohrung 11 stets etwas größer auszu bilden als den Durchmesser d ₁ vom Hauptabschnitt 11 a dieser Gasaustrittsbohrung 11, während der Durchmesser d ₃ jeder seitlichen Frischluftzufüh rungsbohrung 13 je nach Verwendungszweck der Gas düse 1 genauso groß oder etwas kleiner ist als der Durchmesser d ₁ vom Hauptabschnitt 11 a der Gasaustrittsbohrung 11, d. h. der Durchmesser d ₃ der Frischluftzuführbohrungen 13 ist in jedem Falle kleiner als der Durchmesser d ₂ vom Aus trittsabschnitt 11 b der Gasaustrittsbohrung 11.

Nachfolgend seien zwei Zahlenbeispiele für die se Durchmesserverhältnisse und für angepaßte Ver wendungen der Gasdüse 1 angeführt:

Beispiel I

Für eine Verwendung der oben beschriebenen Gasdü se 1 für Erdgas haben sich folgende Durchmesser verhältnisse als vorteilhaft erwiesen:

a) das Verhältnis des Durchmessers d ₁ vom Haupt abschnitt 11 a der Düseneinsatz-Gasaustritts bohrung 11 zum Durchmesser d ₂ von deren Aus trittsabschnitt 1 b beträgt etwa 1:1,3;
b) das Verhältnis des Durchmessers vom genannten Hauptabschnitt 11 a zum Durchmesser d ₃ der seit lichen Frischluftzuführbohrungen 13 beträgt et wa 1:0,8.

Beispiel II

Bei einer Verbindung der oben erläuterten Gasdü se 1 für Flüssiggas haben sich folgende Durchmes serverhältnisse im Düseneinsatz 9 als vorteilhaft erwiesen:

a) das Verhältnis des Durchmessers d ₁ vom Haupt abschnitt 11 a der Düseneinsatz-Gasaustrittsboh rung 11 zum Durchmesser d ₂ von deren Austritts abschnitt 11 b beträgt etwa 1:1,7;
b) das Verhältnis des Durchmessers d ₁ vom genann ten Hauptabschnitt 11 a zum Durchmesser d ₃ der seitlichen Frischluftzuführbohrungen 13 beträgt etwa 1:1.

Bei den beschriebenen Ausbildungsmöglichkeiten der Düseneinsatz-Gasaustrittsbohrung 11, insbe sondere von deren Austrittsabschnitt 11 b hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn dieser Austrittsabschnitt 11 b ein Durchmesser-Längen-Ver hältnis (d ₂:11 b gemäß Fig. 3) von etwa 1:2 bis 1:2,5 aufweist. Ferner sollten die seitlichen Frischluftzuführbohrungen 13 mit ihrer Längsmit telachse 13 a in den genannten Austrittsabschnitt 11 b der Gasaustrittsbohrung 11 an einer Stelle einmünden, die etwa um 3/5 der Länge dieses Aus trittsabschnittes 11 b vor dem eigentlichen Aus trittsende 11 b′ dieser Gasaustrittsbohrung 11 liegt.

Betrachtet man in diesem Sinne eine praktische Ausführungsform des Düseneinsatzes 9, dann kann der Durchmesser d ₂ des Austrittsabschnittes 11 b etwa 2,5 mm und die axiale Länge dieses Austritts abschnittes 11 b etwa 5 mm betragen.

Es versteht sich von selbst, daß die zuvor anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebene Gasdüse 1 ansonsten in herkömmlicher Weise konstruiert sein kann. Da zu kann der Düsenkopf 9 b - wie in Fig. 4 gezeigt - in Form eines Sechskants ausgebildet sein, so daß der Düseneinsatz 9 mit Hilfe eines passenden Schraubenschlüssels auswechselbar in den Düsen körper 3 und zuverlässig fest eingeschraubt wer den kann, indem sein mit Außengewinde versehenes hinteres Ende 9 a in das Innengewinde 8 des Boh rungsabschnittes 5 a im Düsenkörper 3 eingeschraubt wird.

Bei den der Erfindung zugrunde liegenden Versuchen wurden im Vergleich zu herkömmlichen Gasdüsenaus führungen (bei gleichgroßem Gasdurchsatz) etwa 10% höhere Temperaturen erzielt und ein deut lich verringerter CO-Gehalt im Abgas gemessen. Dies bedeutet, daß durch die erläuterte Durch messervergrößerung des Austrittsabschnittes 11 b in der Gasaustrittsbohrung 11 und durch das Vor sehen von zusätzlichen seitlichen Frischluftzu führdüsen 13 eine höhere Heizstrahlungsleistung von zugehörigen Infrarotstrahlern (Infrarothell strahler) erreicht wird, bei weitgehend schad stoffarmer und somit umweltfreundlicher Betriebs weise.

Ferner kann es zweckmäßig sein, an der Seiten wand des Düsenkörpers 3 noch zusätzlich eine ver schließbare Gewindebohrung vorzusehen, die in Fig. 2 bei 14 strichpunktiert angedeutet ist und für den Anschluß eines Druckmeßstückes verwendet werden kann, wie es für Prüfmessungen insbesonde re für eine Verwendung einer Gasdüse für Erdgas erforderlich sein kann.

Claims

1. Gasdüse für atmosphärische Gasbrenner, enthal tend

a) einen mit einer Gaszuführungsleitung verbind baren Düsenkörper (3), der eine axiale Gas durchflußbohrung (5) aufweist,
b) einen am Gasaustrittsende der Gasdurchfluß bohrung (5) am Düsenkörper (3) befestigten Düseneinsatz (9), in dem eine durchgehende zentrale, axiale Gasaustrittsbohrung (11) ausgebildet ist,
gekennzeichnet durch die Kombination mit fol genden weiteren Merkmalen:
c) die Gasaustrittsbohrung (11) des Düsenein satzes (9) weist an ihrem Austrittsabschnitt (11 b) einen im Vergleich zu ihrem Hauptab schnitt (11 a) vergrößerten Durchmesser (d ₂) auf;
d) in den mit dem vergrößerten Durchmesser (d ₂) versehenen Austrittsabschnitt (11 b) der Dü seneinsatz-Gasaustrittsbohrung (11) mündet wenigstens eine seitliche Frischluftzuführ bohrung (13), deren anderes Ende vom Außen umfang des Düseneinsatzes (9) ausgeht.

2. Gasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß wenigstens zwei seitliche Frischluft zuführbohrungen (13) im Düseneinsatz (9) vor gesehen sind.

3. Gasdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß - im Querschnitt der Gasdüse (1) be trachtet - drei um jeweils 120° gegeneinander versetzte seitliche Frischluftzuführbohrungen (13) vorgesehen sind.

4. Gasdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß die Frischluftzuführbohrungen (13) radial und senkrecht zur Düsenlängsachse (1 a) verlaufend im Düseneinsatz (9) eingearbeitet sind.

5. Gasdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die seitlichen Frischluftzuführboh rungen (13) im Düsenquerschnitt etwa radial ausgerichtet und in Düsenlängsrichtung mit einer in Gasdurchflußrichtung (12) verlau fenden Neigung versehen sind.

6. Gasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß bei einer Verwendung der Düse (1) für Erdgas die Bohrungen im Düseneinsatz (9) mit folgenden Durchmesser-Verhältnissen ausgebil det sind:

a) das Verhältnis des Durchmessers (d ₁) vom Hauptabschnitt (11 a) der Düseneinsatz-Gas austrittsbohrung (11) zum Durchmesser (d ₂) von deren Austrittsabschnitt (11 b) beträgt etwa 1:1,3;
b) das Verhältnis des Durchmessers (d ₁) vom Hauptabschnitt (11 a) der Düseneinsatz-Gas austrittsbohrung (11) zum Durchmesser (d ₃) der seitlichen Frischluftzuführbohrungen (13) beträgt etwa 1:0,8.

7. Gasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß bei einer Verwendung der Düse (1) für Flüssiggas die Bohrungen im Düseneinsatz (9) mit folgenden Durchmesser-Verhältnissen aus gebildet sind:

a) das Verhältnis des Durchmessers (d ₁) vom Hauptabschnitt (11 a) der Düseneinsatz-Gas austrittsbohrung (11) zum Durchmesser (d ₂) von deren Austrittsabschnitt (11 b) beträgt etwa 1:1,7;
b) das Verhältnis des Durchmessers (d ₁) vom Hauptabschnitt (11 a) der Düseneinsatz-Gas austrittsbohrung (11) zum Durchmesser (d ₃) der seitlichen Frischluftzuführbohrungen (13) beträgt etwa 1:1.

8. Gasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Austrittsabschnitt (11 b) der Dü seneinsatz-Gasaustrittsbohrung (11) ein Durch messer-Längen-Verhältnis von etwa 1:2 bis 1:2,5 aufweist.

9. Gasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die seitlichen Frischluftzuführboh rungen (13) mit ihrer Längsmittelachse (13 a) in den Austrittsabschnitt (11 b) der Düsenein satz-Gasaustrittsbohrung (11) an einer Stelle einmünden, die etwa um 3/5 der Länge dieses Austrittsabschnittes vor dem Austrittsende (11 b′) dieser Gasaustrittsbohrung liegt.

10. Gasdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Düseneinsatz (9) auf seiner Außenseite mit einem Außengewinde versehen und in die Gasdurchflußbohrung (5) des Düsen körpers (3) auswechselbar eingeschraubt ist.