DE4108715A1 - Gasbrenner fuer heizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner für Heizungskes­ sel, bestehend aus einem mindestens in einem Teilbereich zur Gasausströmseite hin mit einem gasdurchlässigen Gas­ ausströmteil versehenen Gehäuse, das mit Gas- und Luftzu­ fuhranschlüssen versehen ist.

Derartige Gasbrenner sind hinlänglich bekannt und in Be­ nutzung, so daß es diesbezüglich keines besonderen druck­ schriftlichen Nachweises bedarf. Das Gasausströmteil ist dabei entweder ebenflächig oder in Form eines rotations­ symmetrischen Hohlkörpers (Zylinder, Kegel, Kegelstumpf) ausgebildet, dem das Gas-Luft-Gemisch direkt zugeführt wird, während bei einem ebenflächigen Brenner das Gasaus­ strömteil den Abschluß einer darunter befindlichen Misch- bzw. Verteilerkammer bildet.

Will man derartige Brenner bspw. in Übergangszeiten mit geringerem Wärmebedarf betreiben, so ist dies bisher da­ durch möglich, daß man die Menge des zuzuführenden Gas-Luftgemisches reduziert, um verkürzte Brennerlaufzeiten mit immer wieder erneuter Einschaltung des Brenners zu vermeiden.

Die optimale Auslegung des Brenners hinsichtlich minima­ ler Schadstoffemission, und zwar bezüglich der ganzen Brennergeometrie in Verbindung mit der Umgebungsgeometrie des betreffenden Heizkessels (Brennkammer), muß sich aber an der maximal vorgegebenen Leistung des Brenners orien­ tieren. Reduziert man dann für einen solchen Brenner ein­ fach die Durchsatzmenge des Gas-Luft-Gemisches, so führt dies, da dieser Parameter dann im Grunde nicht mehr zur Brennergestaltung paßt, zu einer Vergrößerung der Schadstoffemission.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, einen Brenner der eingangs genannten Art dahinge­ hend zu verbessern, daß auch bei bedarfsangepaßter Lei­ stungsreduzierung des Brenners die gleichen bzw. zumin­ dest angenähert gleichen optimalen Bedingungen hinsicht­ lich der Verbrennung und der Schadstoffemission eingehal­ ten werden können, wie sie der Brenner bei Vollast hat.

Diese Aufgabe ist mit einem Gasbrenner der eingangs ge­ nannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Eine weitere, davon unabhängige Lösung ergibt sich nach Pa­ tentanspruch 2. Vorteilhafte Weiterbildungen für beide Lösungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung, und zwar beider Varianten, ist die Möglichkeit geschaffen, einen Teil der Brennerfläche bedarfsangepaßt gewissermaßen "stillzule­ gen", dabei aber die nicht stillgelegte Restfläche mit den gleichen Bedingungen zu betreiben, wie sie für den Gesamtbrenner vorgegeben sind. Für das Brennergebläse be­ deutet dies, daß dieses natürlich in Stufen schaltbar sein muß, um bei "stillgelegter" Teilfläche für die wirk­ sam bleibende Restfläche die Gasgemischmenge zu liefern, die quantitativ bezogen auf die verfügbare offene Flä­ cheneinheit auch geliefert wird, wenn der Brenner mit voller Leistung läuft.

Von einer Gasgemischmengenregelung kann also bei den er­ findungsgemäßen Lösungen nur insoweit die Rede sein, als diese nicht einfach pauschal reduziert wird, sondern dies geschieht in Abhängigkeit von der jeweils verfügbaren gasdurchlässigen Flächengröße, d. h., die zugeführte Gas­ gemischmenge bleibt bezogen auf die Flächeneinheit des Brenners in allen Leistungsstufen konstant.

Der erfindungsgemäße Gasbrenner, dessen Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen werden nachfolgend an­ hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Schnitt durch einen ebenflächigen Bren­ ner längs Linie I-I in Fig. 2;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Brenner gemäß Fig. 1;

Fig. 2A eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Schließelemente;

Fig. 3-5 entsprechende Draufsichten auf den Brenner ge­ mäß Fig. 1 in verschiedenen Ausführungsformen;

Fig. 6 einen zylindrischen Brenner in Seitenansicht;

Fig. 7 einen Schnitt durch den Brenner längs Linie VII-VII in Fig. 6;

Fig. 8 einen zylindrischen Brenner in anderer Ausfüh­ rungsform;

Fig. 9 einen Schnitt durch den Brenner längs Linie VIII-VIII in Fig. 8 und

Fig. 10-14 stark schematisiert Ausführungsbeispiele von Blenden für das Gasausströmteil nach der zwei­ ten Lösung.

Der Gasbrenner besteht aus einem mindestens in einem Teilbereich zur Gasausströmseite hin mit einem gasdurch­ lässigen Gasausströmteil versehenen Gehäuse, das mit Gas- und Luftzufuhranschlüssen und mit einem in Stufen schalt­ baren Fördergebläse versehen ist. Das Fördergebläse selbst ist nicht dargestellt, das für die Gasgemisch­ zufuhr sorgt und an dem Gas- und Luftzufuhranschlüsse 3, 4 in geeigneter Weise angeschlossen sind.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, 2 ist das Gasaus­ strömteil 1 aus drei Abschnitten 5, 6, 6′ in Form von Kreissektoren gebildet, unter denen entsprechende, das Gehäuse 2 bildende Kammern 7, 7′, 7′′ angeordnet sind.

Diese Kammern werden von einer Vorkammer 12 aus versorgt, wobei Zuströmöffnungen 13 mit den verstellbaren Schlief­ elementen 8 versehen sind, d. h., man kann, wenn alle Schließelemente 8 offen sind, alle Kammern und damit die gesamte Fläche des Gasausströmteiles 1 mit Gasgemisch be­ schicken, was dem Vollastbetrieb entspricht. Soll der Brenner nur mit Teillast gefahren werden, werden nur eine oder zwei der Kammern geöffnet. Zweckmäßig werden die Schließelemente 8 zu einer sinngemäß mit entsprechenden Öffnungen I-III versehenen "Drehscheibe" 8′ (Fig. 2A) zu­ sammengefaßt. Wenn alle drei Öffnungen I mit den Öffnun­ gen 13 fluchten, werden alle drei Kammern A-C mit Gasge­ misch beschickt. Dreht man die Scheibe 8′ weiter, ist die Zufuhr zur Kammer A unterbunden, da nur zwei Öffnungen II vorhanden sind und dreht man noch weiter, wird nur die Kammer A beschickt, da dafür nur eine Öffnung III vorhan­ den ist.

Die Abschnitte 5, 6 können auch gemäß Fig. 3, 4, 5 in dargestellter Form und Zuordnung ausgebildet werden, denen dann entsprechende Kammerausbildungen zugehören, d. h., der Brenner bzw. das Gasausströmteil 1 kann sich gemäß Fig. 3 aus einem kreisförmigen Mittelteil und aus einem diesen umfassenden Ringteil zusammensetzen. Für Fig. 4, die ein quadratisches Gasausströmteil 1 verdeut­ licht, gilt Entsprechendes. Fig. 5 zeigt eine weitere mögliche Gliederung.

Der gleiche Effekt der Abschaltbarkeit bzw. "Stillegung" von Abschnitten des Gasausströmteiles 1 kann auch noch gemäß Fig. 10-12 auf andere Weise erfolgen, indem man solche Teilbereiche bzw. Abschnitte mit einer Blende 9 abdeckt, die in Draufsicht bspw. in Form der Fig. 11 oder 12 gestaltet sein kann. Befindet sich die Blende in di­ stanzierter Stellung (siehe Fig. 10) zum Gasausströmteil 1, so entspricht dies einem Vollastbetrieb. Wird die Blende 9 in Pfeilrichtung P an das Gasausströmteil 1 an­ gelegt, so decken die schraffierten Teile der Blende 9 das Gasausströmteil 1 vom unteren ab, d. h., der durch­ strömbare Bereich des Gasausströmteiles 1 wird entspre­ chend reduziert.

Das gleiche Prinzip einer "Leistungsabstufung" mit der Maßgabe eines konstanten Mengen/Flächen-Verhältnisses läßt sich nicht nur bei ebenflächigen Gasausströmteilen, wie beschrieben, zur Anwendung bringen, sondern auch bei Gasausströmteilen 1, die rotationssymmetrische Hohlkörper darstellen, von denen Ausführungsbeispiele in den Fig. 6-9 verdeutlicht sind.

Bei diesen Ausführungsformen bilden die Gasausströmteile 1 (fein gelochte oder geschlitzte Bleche) praktisch das Gehäuse 2 selbst, dem das Gas-Luftgemisch durch eine Lei­ tung 16 zugeführt wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6, 7 ist der Innenraum des dargestellten Zylinders durch eine Trennwand 17 ge­ teilt, wodurch die Abschnitte 5, 6 und die Zuströmkammern 7, 7′ entstehen. Die Leitung 16 ist entsprechend geteilt, und zwar bis zu der Stelle, an der die Schließelemente 8 angeordnet sind. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8, 9 liegt ein drei­ stufig betreibbarer Brenner vor, wofür der Innenraum durch zwei Trennwände 18 in drei Kammern 7, 7′, 7′′ ge­ gliedert ist. Die Leitung 16 ist ebenfalls entsprechend gegliedert und erstreckt sich in diesem Falle bis zur zweiten Trennwand 18. In den Kammern 7′, 7′′ weisen die beiden zugehörigen Kanäle 16′, 16′′ seitliche Öffnungen auf, so daß die Kammern 7, 7′, 7′′ wie mit Pfeilen ange­ deutet, entweder alle zusammen, zu zweit oder nur eine Kammer beschickt werden können. Auch bei solchen rota­ tionssymmetrischen Brennern kann statt der Gliederung in Kammern im Inneren eine Blendenanordnung bspw. im Sinne der Fig. 13, 14 vorgesehen werden, wobei mit einer ge­ eigneten Stellmechanik dafür gesorgt ist, daß die Ele­ mente 9 von innen an das Gasausströmteil angelegt werden kann.

Soweit eine Gliederung in Zuströmkammern vorliegt, und dies gilt sowohl für ebenflächige als auch rotationssym­ metrische Brenner, kann natürlich auch zu jeder einzelnen Kammer eine mit Schließelement 8 versehene Zuleitung 16 vorgesehen werden.

Sofern nur eine Zünd- und eine Überwachungselektrode 19, wie in den Fig. 1, 6, 8 dargestellt, vorgesehen ist, muß natürlich dafür gesorgt werden, daß bei "Stufenschaltung" des Brenners immer die Kammer betrieben wird, in deren Bereich die Elektroden 19 angeordnet sind, um die sofor­ tige Zündung des Gasgemisches auch dann zu gewährleisten, wenn der Brenner mit nur einer Kammer betrieben wird, d. h., bspw. orientiert an den Fig. 6 und 8, beim Brenner gemäß Fig. 6 wird die Kammer 7′ abgeschaltet und beim Brenner gemäß Fig. 8 bleibt die Kammer 7′′ (abgesehen von den "normalen" Abschaltungen) immer am Betrieb des Bren­ ners beteiligt.

Sofern vom nicht dargestellten Fördergebläse zündbares Gasgemisch direkt gefördert wird, muß dieses natürlich in bekannter Weise ex-geschützt ausgebildet sein.

Claims (8)

1. Gasbrenner für Heizungskessel, bestehend aus einem mindestens in einem Teilbereich zur Gasausströmseite hin mit einem gasdurchlässigen Gasausströmteil (1) versehenen Gehäuse (2), das mit Gas- und Luftzufuhr­ anschlüssen (3, 4) und mit einem in Stufen schalt­ baren Fördergebläse versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasausströmteil (1) in mindestens zwei Ab­ schnitte (5, 6) und der Innenraum des Gehäuses (2) in entsprechend zugehörige Zuströmkammern (7, 7′) gegliedert ist, die mit verstellbaren Schließelemen­ ten (8) zur gemeinsamen Beschickung aller Kammern oder zur Beschickung einzelner Kammern (7, 7′) ver­ sehen sind.

2. Gasbrenner für Heizungskessel, bestehend aus einem mindestens in einem Teilbereich zur Gasausströmseite hin mit einem gasdurchlässigen Gasausströmteil (1) versehenen Gehäuse (2), das mit Gas- und Luftzufuhr­ anschlüssen (3, 4) und mit einem in Streifen schalt­ baren Fördergebläse versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäuses (2) zuströmseitig vor dem Gasausströmteil (1) eine gegen dieses anlegbare Blende (9) angeordnet ist, die angelegt einen Teil der gasdurchlässigen Fläche des Gasausströmteiles (1) abdeckt.

3. Brenner nach Anspruch 1 mit ebenflächigem Gasaus­ strömteil (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (5, 6) und die zugehörigen Kam­ mern (7, 7′) in Form von konzentrischen Ringen (10) ausgebildet sind.

4. Brenner nach Anspruch 1 mit ebenflächigem Gasaus­ strömteil (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (5, 6) und die zugehörigen Kam­ mern (7, 7′) in Form von Sektoren (11) ausgebildet sind.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Kammern (7, 7′) eine gemeinsame Gas- Luft-Gemischkammer (12) angeordnet ist und an den Öffnungen (13) zu den einzelnen Kammern (7, 7′) die Schließelemente (8) angeordnet sind.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließelemente (8) zu einer verstellbaren Scheibe (8′) zusammengefaßt sind, die mit derart ge­ staffelt angeordneten, mit den Öffnungen (13) in fluchtende Zuordnung bringbaren Öffnungen (I-III) versehen ist, daß die Kammern (7, 7′, 7′′) gemeinsam oder nur einzeln mit Gasgemisch versorgt werden.

7. Brenner nach Anspruch 1 mit zylindrischem Gasaus­ strömteil (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Gasausströmteil (1) und die zugehörigen Kam­ mern (7, 7′) in Form von koaxialen, zylindrischen Abschnitten oder in Form von in Längsrichtung er­ streckten Räumen mit Kreissektorquerschnitt ausge­ bildet ist.

8. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (9) als der Fläche des Gasausström­ teiles (1) im wesentlichen entsprechender Zuschnitt ausgebildet und dieser mit über seine ganze Fläche gleichmäßig verteilten Löchern (14) versehen ist, deren jeweiliger Querschnitt einem Mehrfachen der Querschnittsgröße einer Gasausströmöffnung (15) des Gasausströmteiles (1) entspricht.