DE4004390C2 - Atmosphärischer Vormisch-Gasbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen atmosphärischen Vormisch-Gasbrenner gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Ein derartiger Brenner ist aus der DE 31 12 073 C2 bekannt. Die Zündung erfolgt dabei mittels eines Zündbrenners, der einer Brennerkammer zugeordnet ist, wobei die weiteren Brennerkammern sukzessive durch Überzündung gezündet werden. Nachteilig ist vor allem die lange Zeitdauer des Zündvorganges, wodurch eine große Menge unverbrannten Brennstoffes in die Atmosphäre entweicht. Bei einer solchen verspäteten Zündung kann es zu einem Rückschlagen der Brennerflammen kommen, auch in den Bereich zwischen den Mischrohren und den Mischrohrdurchführungen der Brennerfrontplatte sowie in den Bereich der Gasdüsen. Dadurch kann unter Umständen auch ein Düsenbrand entstehen, der rasch zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Brenners führen kann.

Aus der US-PS 1 642 154 geht außerdem ein Gasbrenner mit einem Gasverteiler hervor, der in seinem Längsverlauf in mehrere Abschnitte unterteilt ist, denen Ventile zugeordnet sind. Dieser Brenner weist nur eine einzige Brennerkammer auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, an einem gattungsgemäßen Gasbrenner die Zündung des Gemisches zu beschleunigen und dadurch das Austreten unverbrannten Brennstoffes in­ nerhalb der Startphase des Brenners auf ein Minimum zu verringern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Maßnahmen gemäß dem Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Dadurch wird auf einfache Weise dafür gesorgt daß die Zündung der erstgezündeten Brennerkammer, die dann ihrerseits für eine unverzügliche Überzündung der übrigen Bren­ nerkammern und somit des gesamten Brenners maßgebend ist, rasch erfolgt beziehungs­ weise daß die Zündung der jeweiligen Brennerkammern unverzüglich und synchron mit dem Ausströmen des Gas-Luft-Gemisch es aus den Gemischaustrittsöffnungen der Bren­ nerkammern erfolgt. Dadurch bleibt die Menge des in der Startphase unverbrannt ausströ­ menden Gases minimal.

Dabei ist das Ventil gemäß Kennzeichen des Anspruches 2 so gestaltet und bemessen, laß es beim Start des Brenners und Einströmen des Gases in den Verteiler erst öffnet, wenn der Gasdruck in dessen erstem Abschnitt einen Druckgrenzwert von zum Beispiel 8 mbar erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt ist bereits eine Zündung der diesem Abschnitt zugeordneten Brennerkammern erfolgt. Erfolgt nun erst über das sich öffnende Ventil die Versorgung des zweiten Verteiler-Abschnittes mit Gas, werden auch die diesem zweiten Abschnitt zugeordneten Brennerkammern von jenen des ersten Abschnittes unverzüglich und zuverlässig überzündet. Dadurch wird das jeweils zu zündende Gasvolumen erheblich verringert und die Gefahr eines Rückschlagens der Brennerflammen vermieden.

Gemäß dem betriebsinternen Stand der Technik der Erfinder erstreckt sich beim Start eines Brenners eine erste Stufe des Gasdruck-Anstieges über eine Zeitspanne von etwa neun Sekunden bis zu einem Gasdruck von etwa 5 mbar, und der End-Gasdruck bis zu etwa 14 mbar wird in einer zweiten Stufe erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine besonders einfache und kompakt gestaltete Ausführungsform ergibt sich durch die Merkmale des vom Anspruch 2 abhängigen Anspruches 3.

Eine konstruktiv sehr einfache Ausbildung des Brenners ergibt sich durch die Merkmale des vom Anspruch 1 abhängigen Anspruches 5.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Brenners,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Brenners nach dem Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm mit dem Verlauf des Gasdruckes in der Startphase des Brenners,

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Brenners und

Fig. 5 ein Detail des Brenners nach der Fig. 4.

Die Fig. 1, 2 zeigen einen aus drei Brennerkammern 1 und 2 bestehenden atmosphäri­ schen Vormisch-Gasbrenner. Die Gemischaustrittsöffnungen 3 dieser Brennerkammern 1 und 2 werden über Mischrohre 4 und 4′ aus Gasdüsen 5 und 5′, die mit einem Abstand von den Einlässen der Mischrohre 4 und 4′ angeordnet sind, mit einem Gas-Luft-Gemisch ge­ speist. Die Gasdüsen 5 und 5′ befinden sich an den über eine Brennstoffzufuhrleitung 8 mit Brennstoff versorgten Verteilern 6 und 7.

Zwei (oder auch mehr) Brennerkammern 2 werden über einen gemeinsamen Verteiler 6 gespeist, dessen Gasdüsen 5 nebeneinander angeordnet sind und zu denen die Brenn­ stoffzufuhr über ein gemeinsames Ventil 10 gesteuert wird. Der Brennerkammer 1 sind hin­ gegen eigene, gesonderte Gasdüsen 5, eines gesonderten Verteilers 7 zugeordnet, und die Brennstoffzufuhr zu dieser der Überzündung des Brenners dienenden Brennerkammer 1 wird von einem eigenen, gesonderten Ventil 9 gesteuert.

Diese der Überzündung dienende Brennerkammer 1 ist durch eine Trennwand 11 in zwei Teilbrennerkammern 12 und 13 unterteilt, die in Richtung der Gemischzufuhr hintereinander angeordnet sind. Diese beiden Teilbrennerkammern 12 und 13 sind mit gesonderten Zün­ dern 14 und 15 ausgestattet, und diesen Teilbrennerkammern 12 und 13 sind auch geson­ derte, übereinander angeordnete Gasdüsen 5, (Fig. 2) und gesonderte Mischrohre 4′ zuge­ ordnet. Alle diese Maßnahmen dienen der Beschleunigung der Zündung dieser Brenner­ kammer 1.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die beiden Gasdüsen 5′ dieser Teilbrennerkam­ mern 12 und 13 aus dem gemeinsamen Verteiler 7 mit Brennstoff gespeist, und die Brenn­ stoffzufuhr zu diesen Gasdüsen 5, wird über das gemeinsame Ventil 9 gesteuert, erfolgt also gleichzeitig. Man könnte aber die Brennstoffzufuhr zu diesen beiden Teilbrennerkam­ mern 12 und 13 auch gesondert ausbilden und aufeinanderfolgend steuern.

Die Funktion des Gasbrenners nach Fig. 1, 2 ist wie folgt:
Zunächst wird den beiden Teilbrennerkammern 12 und 13 der Brennerkammer 1 über das Magnetventil 9 und die Gasdüsen 5′ des Verteilers 7 Brennstoff und somit über die Misch­ kammern 4′ dieser Brennerkammer 1 ein Gas-Luft-Gemisch zugeführt. Dieses aus den Austrittsöffnungen 3 nur der Brennerkammer 1 austretende Gemisch wird mittels der beiden Zünder 14 und 15 gemeinsam und gleichzeitig gezündet. Die Zündung dieser Brenner­ kammer 1 erfolgt also überaus rasch.

Erst nach Ausbildung der Flammen an den Gemischaustrittsöffnungen 3 dieser unterteilten Brennerkammer 1 wird das Magnetventil 10 geöffnet, über das die Gasdüsen 5 der übrigen Brennerkammern 2 mit Gas versorgt werden. Die erforderliche Zündenergie liefert für diese übrigen Brennerkammern 2 die bereits in Betrieb befindliche Brennerkammer 1.

Durch die Unterteilung dieser Brennerkammer 1 in zwei eigenständig versorgte und gezün­ dete Teilbrennerkammern 12 und 13 wird die Dauer der Zündung und damit die Emission umweltschädlicher Kohlenwasserstoffe erheblich verringert. Die nach Zündung dieser Brennerkammer 1 zur Verfügung stehende Zündenergie begünstigt und erleichtert dann in weiterer Folge auch das Überzünden der übrigen Brennerkammern 2 und vermindert also auch diesbezüglich die Schadstoffemission in der Startphase des Brenners.

Im Diagramm der Fig. 3 ist in der Abszisse der Zeitablauf t bezeichnet und in der Ordinate der jeweilige Gasdruck p. Hiernach erstreckt sich ein Abschnitt A über eine Zeitspanne von etwa 9 s, und der Gasdruck erreicht kurz vor Ende dieses Abschnittes A eine Höhe von etwa 5 mbar. Sobald der Gasdruck eine Höhe von beispielsweise 9 mbar überschritten hat, beginnt ein Abschnitt B, innerhalb dessen der Gasdruck seinen maximaien Soll-Wert, zum Beispiel 14 mbar, erreicht. Die Grenze zwischen den Abschnitten A und B bestimmt das die Gaszufuhr zum Verteiler 7 steuernde Magnetventil 9.

Der in der Fig. 4 dargestellte atmosphärische Gasbrenner umfaßt eine Anzahl parallel zu­ einander angeordneter, über einen mit einzelnen Gasdüsen 22 bestückten gemeinsamen Verteiler 21 und einzelne Mischrohre 23 mit einem Gas-Luft-Gemisch gespeister Brenner­ kammern 24, 24′, deren Wandung an ihrer Oberseite von Gemischaustrittsöffnungen 25 durchsetzt ist.

Der Verteiler 21 wird in seinem Längsverlauf durch ein Ventil 26 in zwei Abschnitte x und y unterteilt, wobei der Abschnitt x in der mit dem Pfeil 27 bezeichneten Strömungsrichtung des Gases dem Abschnitt y vorgeordnet ist. Das Gas strömt über einen Gaseinlaß 28 zu­ nächst in den Abschnitt x des Verteilers 21 ein, der durch das Ventil 26 gegen den Ab­ schnitt y gesperrt ist.

Das Ventil besteht aus einem bei Überschreitung eines Druckgrenzwertes gegen den Druck einer sich an einer eine Gasdurchlaßöffnung aufweisenden Zwischenwand 32 ab­ stützenden Feder 29 öffnenden Ventilkörper 30 gemäß Fig. 5 und einem von einer Zwi­ schenwand 31 des Verteilers 21 gebildeten Ventilsitz.

Von der im Abschnitt x angeordneten Zündelektrode 33 werden zunächst die dem Abschnitt x zugehörigen Brennerkammern 24′ gezündet, und erst nach Erreichen des Druckgrenzwer­ tes erfolgt mittels dieser bereits gezündeten Brennerkammern 24′ auch eine Zündung der Brennerkammern 24 des Abschnittes y. Dadurch wird der Austritt unverbrannten Gases auf ein Minimum reduziert.

Der Druckgrenzwert, bei dem der Ventilkörper 30 vom Ventilsitz abhebt, entspricht etwa einem Drittel des im Abschnitt y auftretenden End-Gasdruckes.

Claims (6)

1. Atmosphärischer Vormisch-Gasbrenner mit mehreren über Gas­ düsen und Mischrohre mit einem Gas-Luft-Gemisch gespeisten, parallel nebeneinander angeordneten Brennerkammern, deren Oberseite von Gemischaustrittsöffnungen durchsetzt ist und von denen eine einer Zündeinrichtung zugeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zündeinrichtung eine bei einem Start des Brenners erstgezündete Brennerkammer (1) bildet, welche in Teilbrennerkammern (12, 13) unterteilt ist, die über gesonderte Gasdüsen (5′) und gesonderte Mischrohre (4′) gespeist und mit gesonderten Zündern (14, 15) ausgestattet sind (Fig. 1).

2. Atmosphärischer Vormisch-Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dessen Mischrohre über einen in seinem Längsverlauf mit den Gasdüsen bestückten gemeinsamen Verteiler gespeist sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verteiler (21) in seinem Längsverlauf durch ein Ventil (26) in zumindest zwei Abschnitte (x, y) unterteilt ist, die bei einem Anstieg des Gasdruckes in der Startphase stufenweise nacheinander mit Gas beschickbar sind, und daß bei die Mischrohre (23) speisenden Gasdüsen (22) gleicher Ausbildung als Zündeinrichtung die Bren­ nerkammern (24′) vorgesehen sind, die dem ersten stromauf lie­ genden Abschnitt (x) zugeordnet und mit einer Zündelektrode (33) versehen sind (Fig. 4).

3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (26) als Überdruckventil mit einem bei Überschreitung eines Druckgrenzwertes, zum Beispiel gegen den Druck einer Feder (29), öffnenden Ventilkörper (30) ausgebildet ist (Fig. 5).

4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgrenzwert etwa einem Drittel des in dem zweiten Abschnitt (y) auftretenden End-Gasdruckes entspricht.

5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teil­ brennerkammern (12, 13) in Richtung der Gemischzufuhr hinter­ einander und die diese versorgenden Gasdüsen (5′) übereinander angeordnet sind und daß das Mischrohr (4′) zu einer in Richtung der Gemischzufuhr nachfolgenden Teilbrennerkammer (13) jeweils unterhalb der vorhergehenden Teilbrennerkammer (12) verläuft (Fig. 2).

6. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Brennerkammern (1, 2) über eine gemeinsame Brennstoffzufuhr­ leitung (8) gespeist sind, in der die Gaszufuhr zu den Gasdüsen (5′, 5) steuernde Ventile (9, 10) in Reihe angeordnet und in Rich­ tung der Gaszufuhr, beginnend mit der erstgezündeten Brenner­ kammer (1), nacheinander betätigbar sind.