DE3915447A1 - Gasbrenner - Google Patents

Gasbrenner

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Description

Bei gebläselosen Gasbrennern, die bei Verbrennungsvorrichtungen, wie z. B. einem Ofen, verwendet werden, wird Luft durch die An­ saugwirkung der Gasströmuhg in die Mischkammer hineingezogen und dort mit dem Gas vermischt, um ein brennbares Gas/Luft-Gemisch zu liefern. Es ist wichtig, für eine gleichmäßige Mischung von dem Gas und der Luft zu sorgen, um optimale Verbrennungseigen­ schaften zu erhalten. In der Vergangenheit hat man verschiedene Arten von Mischeinrichtungen, wie z. B. Leitschaufeln, Gebläse, Prallbleche und dergleichen, verwendet, um die gewünschte Mischung von Luft und Gas zu erzielen.
Es ist auch bekannt, am stromabwärtigen Ende der Mischkammer eine Prallfläche zu verwenden. Herkömmlicherweise hat die Prallfläche die Form eines Siebes oder einer Scheibe, welche teilweise das stromabwärtige Ende der Mischkammer abschließt und einen Rückstau erzeugt und das Verbrennungsgemisch ver­ breitet, um für ein kurzes axiales Flammenmuster zu sorgen.
Die Erfindung bezieht sich auf einen derartigen Gasbrenner. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Gasbrenner zu verbessern, insbesondere einen Gasbrenner mit kurzer axialer Länge anzugeben, der verbesserte Mischungseigenschaften besitzt.
Gemäß der Erfindung weist der Brenner folgendes auf:
Eine Gaszuführungsleitung mit einem Auslaß, und ein Venturi­ rohr, das stromabwärts vom Auslaß angeordnet ist und einen konvergierenden Bereich, einen mittleren Verengungsbereich und einen divergierenden Bereich umfaßt. Der konvergierende Bereich des Venturirohres ist vom Gasauslaß aus radial nach außen beab­ standet und bildet eine ringförmige Passage, durch welche Luft in das Venturirohr hineingezogen wird, und zwar durch die An­ saugwirkung des Gases, welches man durch den Auslaß austreten läßt.
Innerhalb des divergierenden Bereiches des Venturirohres ist ein schraubenförmiges oder helixförmiges Baffle vorgesehen, welches in stromabwärtiger Richtung vom Verengungsbereich be­ abstandet ist. Das stromaufwärtige Ende des Baffles ist am divergierenden Bereich des Venturirohres befestigt, während der übrige Teil des Baffles, der sich vom stromaufwärtigen Ende in stromabwärtiger Richtung erstreckt, einen im wesent­ lichen gleichmäßigen Durchmesser hat und vom divergierenden Bereich radial nach innen beabstandet ist, so daß er nicht abgestützt und freitragend ist.
Wenn das Gas und die Luft durch das Venturirohr strömen, nimmt die Geschwindigkeit zu, und das schraubenförmige Baffle ver­ größert die Turbulenz, um für eine effektive Mischungswirkung zu sorgen.
Ein Target, das sich am stromabwärtigen Ende des Venturirohres befindet, erzeugt einen Brennerstaudruck und sorgt für eine Verbreitung des brennbaren Gemisches in radialer Richtung und sorgt für ein kurzes Flammenmuster.
Der erfindungsgemäße Brenner ist von gebläseloser Bauart und sorgt für eine verbesserte Durchmischung des Brenngases und der Luft in einem kurzen axialen Längenbereich, was zu einer verbesserten Verbrennungseffizienz führt.
Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beiliegendenZeich­ nungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Brenners im Schnitt, teilweise mit Wegbrechungen;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1; und in Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 der Fig. 1.
In den Zeichnungen ist ein gebläseloser Brenner 1 für kurze Flammen dargestellt, der zur Verwendung in Verbrennungsvorrich­ tungen, beispielsweise einem Ofen, verwendet wird. Der Brenner 1 hat eine im allgemeinen flache Trägerplatte 2, und ein Gas­ rohr 3, das an eine Quelle für unter Druck stehendes Brenngas angeschlossen ist, ist innerhalb eines Schlitzes in der Trä­ gerplatte 2 befestigt. Das Gas tritt aus dem Gasrohr 3 durch einen Auslaß 4 aus.
Ein Venturirohr 5 ist ebenfalls in einer Öffnung in der Trä­ gerplatte 2 befestigt und in stromabwärtiger Richtung vom Aus­ laß 4 beabstandet. Das Venturirohr 5 hat einen konvergierenden Bereich 6, einen mittleren Verengungsbereich 7 und einen diver­ gierenden Bereich 8.
Wie in Fig. 1 dargestellt, hat der konvergierende Bereich 6 einen wesentlich größeren Durchmesser als das Gasrohr 3 und er ist gegenüber dem Auslaß 4 in radialer Richtung nach außen beabstandet, um eine ringförmige Passage 9 zu bilden, durch welche Luft in das Venturirohr 5 hineingezogen wird, und zwar durch die Ansaugwirkung des aus dem Auslaß 4 austretenden Gases.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, daß ein Baff­ le 10 innerhalb des divergierenden Bereiches 8 des Venturi­ rohres 5 befestigt ist, wobei es eine wesentliche Strecke vom Verengungsbereich 7 in stromabwärtiger Richtung beabstandet ist. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist das Baffle 10 mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden Ansätzen 11 ver­ sehen, die an die Innenoberfläche des divergierenden Bereiches 8 angeschweißt sind. Das Baffle 10 weist ferner einen helix­ förmigen oder schraubenförmigen Bereich 12 auf, der sich vom stromaufwärtigen Anschlußbereich 11 in stromabwärtiger Rich­ tung erstreckt.
Das Baffle 10 besteht vorzugsweise aus Stahl oder rostfreiem Stahl und hat relativ starke Abmessungen im Gegensatz zum Ven­ turirohr 5. In der Praxiswird das Baffle aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 15,2 mm (0,6 inch) hergestellt, während das Venturirohr 5 aus Stahl mit einer Dicke von 7,6 mm (0,3 inch) besteht.
Der schraubenförmige Bereich 12 hat einen im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser über seine gesamte Länge und ist von der Wand des divergierenden Bereiches 8 beabstandet, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.
In der dargestellten Weise erstreckt sich das Baffle 10 nur über einen kleinen Bereich der Länge des divergierenden Berei­ ches 8, wobei die Enden des Baffles 10 ungefähr äquidistant vom Verengungsbereich 7 und dem stromabwärtigen Ende des diver­ gierenden Bereiches 8 beabstandet sind, so daß das Baffle 10 eine axiale Länge hat, die ungefähr ein Drittel der Länge des divergierenden Bereiches 8 ausmacht.
Für einen Brenner mit einer zugeführten Energie von etwa 90 bis 150 kWh (30 000 bis 50 000 BTU) kann der schraubenförmige Bereich 12 des Baffles 10 eine Verdrillung von ungefähr 180° auf eine axiale Länge von 25 mm (1 inch) haben.
Am stromabwärtigen Ende des Venturirohres 5 ist ein Target 13 montiert, welches aus einem mittleren scheibenförmigen Bereich 14 und einer Vielzahl von im allgemeinen L-förmigen Schenkeln 15 besteht, welche den Umfang des mittleren Bereiches 14 mit dem Ende des Venturirohres 5 verbinden. Wie in Fig. 1 dar­ gestellt, ist der scheibenförmige Bereich 14 vom stromabwärti­ gen Ende des Venturirohres 5 nach außen beabstandet und hat eine Fläche, die kleiner ist als die entsprechende halbe Flä­ che des stromabwärtigen Endes des divergierenden Bereiches 8.
Das Target 13 dient dazu, einen Gegendruck oder Staudruck des Brenners zu erzeugen sowie für die Ausbreitung des Gas/Luft- Gemisches in radialer Richtung nach außen zu sorgen, um ein kurzes Flammenmuster auszubilden.
Ein herkömmlicher Zünder oder eine Zündflamme (nicht dargestellt) können an der Trägerplatte 2 in der Nähe des stromabwärtigen Endes des Venturirohres 5 vorgesehen sein, um das Gas/Luft- Gemisch zu zünden.
Im Betrieb wird die Strömung des Gases durch den Auslaß 4 durch die Ansaugwirkung Luft durch die ringförmige Passage 9 hinein­ ziehen, und die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches wird zunehmen, wenn es durch den Verengungsbereich 7 in den diver­ gierenden Bereich 8 einströmt. Das Baffle 10 sorgt für eine verwirbelte, turbulente Strömung des Gemisches, um die Durch­ mischung zu steigern, und das Target 13 sorgt für die Ausbrei­ tung des brennbaren Gemisches in radialer Richtung nach außen und erzeugt ein kurzes Flammenmuster.
Der erfindungsgemäße Brenner sorgt für eine verbesserte Durch­ mischung von Gas und Luft auf einer relativ kurzen axialen Länge und verbessert damit die Effizienz im Betrieb.

Claims (10)

1. Gasbrenner, gekennzeichnet durch
  • - eine Leitung (3), die an eine Quelle für Brenngas angeschlos­ sen ist und einen Auslaß (4) hat,
  • - ein Venturirohr (5), das stromabwärts vom Auslaß (4) angeord­ net ist und einen konvergierenden Bereich (6) hat, der vom Auslaß (4) radial nach außen beabstandet ist und eine ring­ förmige Lufteinlaßpassage (9) bildet, wobei das Venturirohr (5) ferner einen mittleren Verengungsbereich (7) stromabwärts vom konvergierenden Bereich (6) sowie einen divergierenden Bereich (8) stromabwärts vom Verengungsbereich (7) aufweist,
  • - ein Baffle (10), das in dem Venturirohr (5) angeordnet ist und ein stromaufwärtiges Ende hat, das an der Innenoberfläche des divergierenden Bereiches (8) an einem Ort stromabwärts vom Verengungsbereich (7) befestigt ist, wobei das Baffle (10) eine helixförmige Konfiguration (12) hat und der Be­ reich des Baffles (10), der sich stromabwärts vom stromauf­ wärtigen Ende befindet, gegenüber dem divergierenden Bereich (8) des Venturirohres (5) beabstandet ist und mit diesem nicht in Kontakt steht, und
  • - ein Target (13), das quer zum stromabwärtigen Ende des divergierenden Bereiches (8) angeordnet ist, um das brenn­ bare Gemisch aus Gas und Luft auszubreiten und für ein relativ kurzes Flammenmuster zu sorgen.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das stromaufwärtige Endes des Baffles (10) ein Paar von gegenüberliegenden, radial verlaufenden Ansätzen (11) hat, die am divergierenden Bereich (8) befestigt sind.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Baffles (10) einen im wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser über seine gesamte Länge hat.
4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (13) einen mittleren Bereich (14), der im wesentlichen in axialer Ausfluchtung mit dem Venturirohr (5) angeordnet ist und eine Vielzahl von Schenkeln (15) aufweist, welche den mittleren Bereich (14) mit dem Ventu­ rirohr (5) verbinden.
5. Gasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich (14) in longitudinaler Richtung vom stromabwärtigen Ende des divergierenden Bereiches (8) beabstandet ist und daß die Schenkel (15) den Umfang des mittleren Bereiches (14) mit dem stromabwärtigen Ende des divergierenden Bereiches des Venturirohres (5) verbinden.
6. Gasbrenner, gekennzeichnet durch
  • - eine Leitung (3), die mit einer Quelle für gasförmigen Brennstoff verbunden ist und einen Auslaß (4) hat,
  • - ein Venturirohr (5), das stromabwärts vom Auslaß (4) an­ geordnet ist und einen konvergierenden Bereich (6) hat, der von dem Auslaß (4) in radialer Richtung nach außen be­ abstandet ist und eine ringförmige Lufteinlaßpassage (9) bildet, wobei das Venturirohr (5) ferner einen Verengungs­ bereich (7) stromabwärts vom konvergierenden Bereich (6) sowie einen divergierenden Bereich (8) stromabwärts vom Verengungsbereich (7) aufweist,
  • - eine Baffle-Anordnung (10), die im Venturirohr (5) an­ geordnet ist und ein stromaufwärtiges Ende hat, das an der Innenoberfläche des divergierenden Bereiches (8) an einem Ort befestigt ist, der vom Verengungsbereich (7) in strom­ abwärtiger Richtung beabstandet ist, wobei die Baffle-An­ ordnung (10) ein stromabwärtiges Ende hat, das über einen wesentlichen Abstand vom stromaufwärtigen Ende des diver­ gierenden Bereiches (8) beabstandet ist,
  • - eine Einrichtung (11) zur Befestigung des stromaufwärti­ gen Endes der Baffle-Anordnung (10) am divergierenden Bereich (8), wobei der Bereich (12) der Baffle-Anordnung (10), der sich vom stromaufwärtigen Ende in stromabwärtiger Richtung erstreckt im allgemeinen eine helixförmige Gestalt sowie einen im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser über sei­ ne Länge hat und gegenüber der Innenoberfläche des diver­ gierenden Bereiches (8) beabstandet ist, und
  • - eine Target-Anordnung (13), die in longitudinaler Rich­ tung vom stromabwärtigen Ende des divergierenden Bereiches (8) beabstandet ist, um das Gemisch aus Gas und Luft zu verteilen und für ein relativ kurzes Flammenmuster zu sorgen.
7. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (12) der Baffle-Anordnung (10) um ungefähr 180° auf 25 mm axialer Länge verdrillt ist.
8. Gasbrenner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Baffle-Anordnung (10) und das Venturirohr (5) beide aus Metall bestehen, wobei die Baffle-Anordnung (10) aus Material mit stärkeren Dimensionen besteht als das Venturi­ rohr (5).
9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Baffle-Anordnung (10) ungefähr gleich einem Drittel der Länge des divergierenden Bereiches (8) ist.
10. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die longitudinalen Enden der Baffle-Anordnung (10) im wesentlichen äquidistant von den entsprechenden Enden des divergierenden Bereiches (8) beabstandet sind.
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