DE3903690A1 - Gasbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit zumindest einer, mit einem Gas-Luft-Gemisch gespeisten Brennerkammer, deren Wandung von gemeinsam zumindest einen Hohlraum einschließenden Blechen gebildet ist.

Aufgabe der Erfindung ist eine Verringerung der beim Betrieb solcher Gasbrenner durch eine Überhitzung des Flammenbereiches auftretenden Schadstoffemission, insbesondere NO _x -Emission. Eine solche Verringerung kann einerseits durch eine Kühlung der Verbrennungsluft, insbesondere der bei einer atmosphärischen Verbrennung den Flammen zuströmenden Sekundärluft, erfolgen, wobei durch eine solche Kühlung die im Flammenbereich auftretenden Temperaturspitzen abgebaut werden.

Anderseits werden bei einer stöchiometrischen Vormischung des Gas-Luft-Gemisches an den Gemischaustrittsöffnungen der Brenner­ kammerwandung sehr kurze Flammen erzeugt, die unter anderem durch eine Verkürzung der Reaktionszeit bei hoher Primärluft­ zahl entstehen; die Folge davon ist ein sogenanntes Glühen der Brennerkammerwandung in diesem Bereich, das mit einer hohen Beanspruchung des Werkstoffes in diesem Bereich verknüpft ist. Durch ein solches Ansteigen der Oberflächentemperatur der Brennerkammerwandung würde sich aber außerdem auch zwangsläufig die Primärluftzahl verändern und es könnte somit die gewünschte optimale Primärluftzahl auf Dauer nicht eingehalten werden.

Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß dem Auftreten dieser Probleme durch eine gezielte Kühlung der von den Gemisch­ austrittsöffnungen durchsetzten Wandung der Brennerkammer vor­ gebeugt werden kann.

In diesem Zusammenhang setzt es sich die Erfindung außerdem zum Ziel, ein in dieser Hinsicht wirksames Kühlsystem zu schaffen, das speziell bei einem Gasbrenner der eingangs bezeichneten Gattung die Möglichkeit einer besonders einfachen und dem­ entsprechend kostengünstigen Herstellung erschließt.

Erfindungsgemäß schließen bei einem solchen Gasbrenner die beiden hohlraumeinschließenden Bleche außer zumindest einem eine Brennerkammer bildenden Hohlraum auch noch zumindest einen der Führung eines Kühlmittels, vorzugsweise Kühlwasser, dienenden Hohlraum ein.

Dadurch wird erreicht, daß eben jenes Blech, das die Gemisch­ austrittsöffnungen aufweist und besonders einer Kühlung bedarf, sowie jene Bereiche, die die Sekundärluft führen, vom selben Material gebildet sind, das auch die Kühlmittelführung begrenzt.

Diese von den beiden Blechen eingeschlossene Kühlmittelführung kann vorteilhafterweise als eine der Brennerkammer benachbart verlaufende rohrförmige Führung ausgebildet sein und ihre Wandun­ gen sind aus denselben Blechen ausgeprägt wie die Wandungen der Brennerkammer.

Zwecks bestmöglicher Wirksamkeit verläuft die Kühlmittelführung der Brennerkammer mit einer gewissen Distanz benachbart.

Handelt es sich um einen Gasbrenner, dessen Flammenbereich einer Sekundärluftzufuhr bedarf, kann innerhalb dieser Distanz zumindest eine die beiden hohlraumeinschließenden Bleche durchsetzende Ausnehmung für den Durchtritt von Sekundär-Verbrennungsluft vorgesehen werden.

Ist die Brennerkammer üblicherweise länglich gestaltet, verläuft die Kühlmittelführung zweckdienlicherweise zumindest bereichs­ weise im wesentlichen parallel zu dieser länglich gestalteten Brennerkammer.

Zur Erhöhung der Kühlwirkung kann aber diese Kühlmittelführung auch mit einer Schleife um eine der Stirnseiten der Brenner­ kammer verlaufen, wobei dann das der Zufuhr des Gas-Luft-Gemisches dienende Mischrohr od.dgl. in die gegenüberliegende andere Stirnseite der Brennerkammer münden kann.

Hinsichtlich der Anordnung der Kühlmittelführungen in bezug zu den Brennerkammern stehen im Rahmen der Erfindung vielerlei Möglichkeiten offen: So kann diese Kühlmittelführung zwischen benachbarten Brennerkammern angeordnet sein, es können aber auch zu beiden Seiten einer Brennerkammer Kühlmittelführungen verlaufen.

Zwar empfiehlt sich im Rahmen der Erfindung die Verwendung von Brennerrohren mit kreisförmigem Querschnitt, doch ist die Erfindung durchaus nicht auf eine derartige Profilierung der Brennerkammern beschränkt, vielmehr mag es für die Kühlwirkung von Vorteil sein, wenn das den Oberteil einer Brennerkammer bildende Blech im Bereich der Gemischaustrittsöffnungen flacher als das den Unter­ teil bildende Blech oder eben ist, damit die Kühlmittelführungen näher an den Flammenbereich heranrücken können. Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Gasbrenner sind schema­ tisch in den Zeichnungen veranschaulicht und nachstehend an Hand der Zeichnungsfiguren erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 die Stirnansicht zweier einander benachbarter Brennerkammern mit einer Kühlmittelführung,

Fig. 2 eine Variante dieser Anordnung gleichfalls in einer Stirnansicht,

Fig. 3 die Stirnansicht einer anderen Ausführungsform,

Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform einer Brenner­ kammer gleichfalls in einer Stirnansicht,

Fig. 5 die Draufsicht auf eine Brennerkammer mit ihr zugeordneten Kühlmittelführungen und

Fig. 6 gleichfalls eine Draufsicht auf eine Ausführungs­ variante.

Die Brennerkammern 1 eines Gasbrenners bestehen bei den darge­ stellten Ausführungsbeispielen durchwegs aus Brennerrohren, denen über koaxial stirnseitig einmündende Mischrohre 2 ein Gas-Luft- Gemisch zugeführt wird.

Die Wandungen dieser Brennerkammern 1 werden von zwei Blechen 3 und 4 gebildet, in die durch Ziehen Hohlräume derart eingeformt (eingeprägt) sind, daß sie sich bei einem Aneinanderliegen dieser Bleche 3 und 4 zum Querschnitt der Brennerkammern 1 ergänzen. Die Oberseiten der Brennerkammern 1, also das Blech 3, ist bereichsweise von Gemischaustrittsöffnungen 5 durchsetzt, an denen sich nach erfolgter Zündung des Brenners die Brennerflammen bilden (Fig. 4 bis 6).

Die Bleche 3 und 4 schließen aber außer den Brennerkammern 1 und gegebenenfalls den Mischrohren 2 noch weitere Hohlräume ein und bilden deren Wandungen, und zwar die Kühlmittelführungen 6, deren kreisförmig profilierte Wandung 7 sie gemeinsam verkörpern.

Gemäß der Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 sind diese Kühlmittelführungen 6 den Brennerkammern 1 mit einer gewissen Distanz benachbart angeordnet.

Wenn der Brennerkammer 1 über das Mischrohr 2 ein stöchiometrisch zusammengesetztes Gas-Luft-Gemisch zugeführt wird, bedarf es keiner Sekundärluftzufuhr und die Bleche 3 und 4 können diese Distanz geschlossen überbrücken und dienen nur der Wärmeleitung bzw. Kühlung der Oberseite der Brennerkammern 1.

Ansonsten können aber innerhalb dieser Distanz Öffnungen 8 gemäß Fig. 2 vorgesehen sein, die die Bleche 3 und 4 durchsetzen und einen Sekundärluftstrom zu den Gemischaustrittsöffnungen 5 zulassen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der einer Brennerkammer 1 zwei Kühlmittelführungen 6 unmittelbar benachbart verlaufen, hingegen sind gemäß Fig. 1 einer Kühlmittelführung 6 zwei Brenner­ kammern 1 benachbart.

Fig. 4 stellt eine Variante dar, die lehrt, daß die Bleche 3 und 4 nicht unbedingt gegengleich profiliert sein müssen. Es mag viel­ mehr der Kühlwirkung der Kühlmittelführungen 6 zuträglich sein, wenn das den Oberteil der Brennerkammern 1 bildende Blech 3 im Bereich dieser Brennerkammern 1 nur flach gewölbt oder eben ist, weil dadurch die Kühlmittelführung 6 den Gemischaustrittsöffnungen 5 näher zu liegen kommt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen schließlich in der Draufsicht verschiedene Möglichkeiten für eine Gestaltung der Kühlmittelführung 6. Gemäß Fig. 5 verlaufen gleichsinnig durchströmte Kühlmittelführungen 6 beidseits im wesentlichen parallel zur Achse der Brennerkammer 1, hingegen kann eine solche Kühlmittelführung 6 gemäß Fig. 6 auch in einer Schleife um eine der beiden Stirnseiten der Brenner­ kammer 1 verlaufen, wobei das der Zufuhr des Gas-Luft-Gemisches dienende Mischrohr 2 in die gegenüberliegende Stirnseite dieser Brennerkammer 1 mündet.

Während die Brennerkammern im Rahmen der Erfindung jede beliebige Form aufweisen können, ist für die Kühlmittelführungen ein Kreisprofil anzustreben.

Die Art der Kühlmittelführung in bezug zur Brennerkammer gestattet es, diese Kühlmittelführung mit einem vergleichsweise großen Durchflußquerschnitt zu bemessen, was vorteilhafterweise eine Verstopfung dieser Führungen weitgehend ausschließt. Herstellungstechnisch besteht der größte Vorteil der erfindungs­ gemäßen Lösung darin, daß die Brennerkammern und die Kühlmittel­ führungen im wesentlichen aus denselben Halbfertigteilen und in denselben Arbeitsgängen gefertigt werden können.

Claims (9)

1. Gasbrenner mit zumindest einer, mit einem Gas-Luft-Gemisch gespeisten Brennerkammer, deren Wandung von gemeinsam zumindest einen Hohlraum einschließenden Blechen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Bleche (3, 4) außer zumindest einem eine Brennerkammer (1) bildenden Hohlraum auch noch zumindest einen der Führung eines Kühlmittels dienenden Hohlraum (6) einschließen.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den beiden Blechen (3, 4) eingeschlossene Kühlmittelführung (6) als eine zumindest einer Brennerkammer (1) benachbart verlaufende rohrförmige Führung mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist.

3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kühlmittelführung (6) der Brennerkammer (1) mit einer Distanz benachbart verläuft.

4. Gasbrenner nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zumindest eine innerhalb dieser Distanz vorgesehene, die beiden hohlraum­ einschließenden Bleche (3 und 4) durchsetzende Ausnehmung (8) für den Durchtritt von Sekundär-Verbrennungsluft (Fig. 2).

5. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlmittelführung (6) zumindest bereichsweise im wesentlichen parallel zu einer länglich gestalteten Brenner­ kammer (1) verläuft (Fig. 5).

6. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelführung (6) mit einer Schleife um eine der Stirnseiten der Brennerkammer (1) verläuft, wobei das der Zufuhr des Gas-Luft- Gemisches dienende Mischrohr (2) od.dgl. in die gegenüberliegende Stirnseite der Brennerkammer (1) mündet (Fig. 6).

7. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kühlmittelführung (6) zwischen benachbarten Brennerkammern (1) verläuft (Fig. 1, 2, 4- 6).

8. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Kühlmittelführungen (6) zu beiden Seiten einer Brennerkammer (1) verlaufen (Fig. 3).

9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden zumindest eine Brennerkammer (1) bildenden Blechen (3 und 4) das obere Blech (3) im Bereich der Gemischaustrittsöffnungen (5) nur flach gewölbt oder eben und nur das untere Blech (4) hohlraumbildend geformt ist (Fig. 4).