DE4341126C2 - Gas-Vormischbrenner, insbesondere Strahlungsbrenner für Heizkessel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gas-Vormischbrenner, insbesondere Strahlungs­ brenner für Heizkessel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Um die bei der Gasverbrennung entstehenden Schadstoffe zu reduzieren, ist ein Gas-Vormischbrenner in Ausbildung als Strahlungsbrenner der voran­ stehend beschriebenen Art bekannt geworden (Zeitschrift "Wärmetechnik" März 1993, Seiten 125 bis 135), bei dem ein Großteil der Strahlung unmittel­ bar aus der Brennfläche ausgekoppelt wird. Um mit einem derartigen Strahlungsbrenner niedrige Schadstoffwerte zu erreichen, sind verhältnismäßig große Strahlungsbrennflächen erforderlich, da eine spezifische Wärme­ belastung von 400 kW/m² nicht überschritten werden sollte. Da es zur Erzielung kompakter Strahlungsbrenner nicht möglich ist, derart große Strahlungsbrennflächen in einer Ebene unterzubringen, wird der bekannte Strahlungsbrenner mit an einem halbkugelförmigen Hohlkörper ausgebildeter Strahlungsbrennfläche ausgeführt. Hierbei ist es nachteilig, wenn sich für die innerhalb des Hohlkörpers gebildete Zuströmkammer für das Gemisch ein großes Volumen ergibt, das einerseits die Inbetriebnahme des Brenners erschwert, weil das große Volumen der Zuströmkammer vor der Zündung zunächst mit noch nicht zündfähigem Gas-Luft-Gemisch gefüllt werden muß, und das andererseits beim Abschalten des Brenners die Emission von unver­ brannten Kohlenwasserstoffen erhöht, weil es bei jedem Abschaltvorgang noch mit unverbranntem, nicht mehr zündfähigen Gas-Luft-Gemisch gefüllt ist. Um diese Nachteile zu reduzieren, ist ein großer Teil der durch den Hohlkörper gebildeten Zuströmkammer mit einem Verdrängungskörper ausgefüllt, der nur im stirnseitigen Bereich einen gleichbleibenden Abstand zum Gasverteiler auf­ weist und aus dem Brenner herausragt. Ein derartiger Verdrängungskörper er­ höht den Bauaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gas-Vormischbrenner der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß bei vermindertem Volumen der Zuströmkammer für das Gemisch auch eine erheblich kompaktere Bauform ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 vorgesehen. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Durch die erfindungsgemäße Unterbringung des Gebläserades in dem als Zu­ strömkammer für das Gemisch dienenden Raum innerhalb des Gasverteilers des Hohlkörpers ergibt sich nicht nur eine erheblich kompaktere Bauform für den Brenner, sondern auch ein geringes Volumen für die Zuströmkammer, so daß zugleich die voranstehend geschilderten Nachteile bei der Inbetriebnahme und beim Abschalten des Brenners vermieden werden.

Gemäß den Ansprüchen 2 und 3 kann dabei die Zuströmkammer entweder vom Gebläserad oder vom Gebläserad und einem Verdrängungskörper ausge­ füllt werden. In beiden Fällen wird das freie Volumen der Zuströmkammer auf das jeweils gewünschte Maß verkleinert.

Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ergibt sich eine noch kompaktere Bauform, so daß der Brenner problemlos an unterschiedlichen Heizkesseln ein­ gesetzt werden kann.

Die Maßnahmen nach Anspruch 6 und 7 tragen zu einer möglichst gleich­ mäßigen Verteilung des Gas-Luft-Gemisches über die gesamte Oberfläche des vorzugsweise als Strahlungsbrennfläche wirkenden Hohlkörpers bei.

Aufgrund der Maßnahme nach Anspruch 8 erfolgt die Herstellung des Gas- Luft-Gemisches bereits auf der Ansaugseite des Gebläses, was zu einer besonders gleichmäßigen Mischung beim Durchströmen des Gebläses führt.

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen, als Strahlungsbrenner ausgebildeten Gas-Vormischbrenners dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform;

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform und

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine dritte Ausführungsform.

Der dargestellte Strahlungsbrenner umfaßt einen Tragring 1, an dem ein Basis­ teil 2 befestigt ist. Diese Basisteil 2 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 einteilig ausgebildet und dient als Träger für die verschiedenen Teile des Brenners. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 ist das Basisteil 2 mehrteilig ausgeführt. Es besteht aus einer Basisplatte 2a und einem Basisring 2b, zwischen denen ein Formkörper 2c aus Wärmedämm- oder Verbundmaterial angeordnet ist.

Auf dem Tragring 1 ist ein Isolierring 3 befestigt, der beim Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 einteilig und bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 und 3 zweiteilig ausgeführt ist und seinerseits einen Zwischenring 4 trägt. An diesem Zwischenring 4 sind bei allen Ausführungsbeispielen ein als Strahlungsbrennfläche wirkender Hohlkörper 5 sowie zwei Gasverteiler 6a und 6b befestigt. Der Gasverteiler 6b dient hierbei als Dosierblech, der Gasverteiler 6a als Verteilerblech. Der aus einem Edelstahlgewebe hergestellte Hohlkörper 5 dient als Strahlungsbrennfläche, so daß ein sehr hoher Anteil der durch die Gasverbrennung entstehenden Wärme direkt durch Wärmestrahlung des Hohl­ körpers 5 aus der Reaktionszone abgeführt wird, womit andererseits die Ver­ brennungstemperatur niedrig gehalten werden kann.

Das zu verbrennende Gas wird durch eine Gaszuführung 7 zugeführt, die in einem Ansaugstutzen 8 für Verbrennungsluft endet. Das auf diese Weise ent­ stehende Gas-Luft-Gemisch wird durch ein Gebläse 9 angesaugt, dessen Gebläserad 9a innerhalb des Hohlkörpers 5 angeordnet ist. Das Gebläserad 9a liegt somit innerhalb einer Zuströmkammer 10, die zum Hohlkörper 5 durch die Gasverteiler 6a und 6b begrenzt wird. Dieser Zuströmkammer 10 wird durch das Gebläserad 9a ein vollständig vorgemischtes Gas-Luft-Gemisch zugeführt, das mit Hilfe der Gasverteiler 6a und 6b gleichmäßig der Innenfläche des Hohlkörpers 5 zugeführt wird und auf der gesamten Außenfläche des Hohl­ körpers 5 verbrennt. Zur Zündung dieses Gas-Luft-Gemisches ist eine Zünd­ elektrode 11 vorgesehen, die lediglich in Fig. 1 eingezeichnet ist und in ent­ sprechender Weise auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 verwendet wird.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen ist das Gebläserad 9a des Gebläses 9 mit einer gasdurchlässigen Abdeckung 9b versehen, die entweder am Tragring 1 oder am Zwischenring 4 befestigt ist. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist diese Abdeckung 9b ebenso wie der Hohlkörper 5 und die Gasverteiler 6a und 6b halbkugelförmig ausgebildet und verläuft in gleichbleibendem Abstand innerhalb des Gasverteilers 6b. Das Gebläserad 9a des ersten Ausführungs­ beispiels hat ebenfalls eine etwa halbkugelförmige Oberfläche und füllt nahezu den gesamten, durch die Abdeckung 9b gebildeten Raum aus. Das Gebläserad 9a ist bei dieser Ausführungsform mit seiner Gebläsewelle 9c in zwei Lagern 9d gelagert, von denen das eine über ein Lagergehäuse am Basisteil 2 und das andere über ein Lagergehäuse 9e an der Abdeckung 9b abgestützt ist.

Der Antrieb des Gebläserades 9a erfolgt nach Fig. 1 über ein auf der Gebläsewelle 9c befestigtes Antriebsrad 12, einem Zahnriemen 13 und ein Antriebsritzel 14a durch einen Antriebsmotor 14, der auf der dem Gebläserad 9a abgewandten Seite des Basisteils 2 angeordnet ist.

Eine ähnliche Konstruktion zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Im Unterschied zu Fig. 1 ist nicht nur das Basisteil 2 mehrteilig ausgeführt, es wird auch ein geändertes Gebläserad 9a verwendet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 füllt das Gebläserad 9a nicht den gesamten, durch die Abdeckung 9b gebildeten Raum aus. Statt dessen wird ein Verdrängungskörper 15 verwendet, der im Abstand zum Gasverteiler 6b gemeinsam mit dem Gebläserad 9a die Zuströmkammer 10 halbkugelförmig ausfüllt.

Während bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 der An­ triebsmotor 14 außerhalb der durch die Gasverteiler 6a und 6b im Hohlkörper 5 gebildeten Zuströmkammer 10 liegt, zeigt Fig. 3 eine Ausführungsform, bei der der Antriebsmotor 14 des Gebläses 9 im Inneren des Gebläserades 9a und damit ebenfalls innerhalb der Zuströmkammer 10 angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauform, bei welcher das Gebläserad 9a verhältnismäßig schmal ausgeführt und ebenfalls mit einer Abdeckung 9b ver­ sehen ist, auf der ein Verdrängungskörper 1 5 angeordnet ist, durch den das für das Gas-Luft-Gemisch zur Verfügung stehende Volumen der Zuström­ kammer 10 verringert wird, damit nach dem Abschalten des Strahlungs­ brenners nur ein geringes Volumen noch unverbrannten Gas-Luft-Gemisches anfällt.

Der Hohlkörper 5 kann auch als rotationssymmetrischer Körper in der Art eines Zylinders, Kegels oder Paraboloids ausgeführt sein.

Claims (8)

1. Gas-Vormischbrenner, insbesondere Strahlungsbrenner für Heizkessel, mit einem mit Öffnungen für das vorgemischte Gas-Luft-Gemisch versehenen Hohlkörper (5), mit einer durch den Hohlkörper (5) gebildeten Zuströmkammer (10), welcher das Gemisch durch ein mit einer Gas- und einer Luftzuführung versehenes Gebläse (9) zuführbar ist und welche durch mindestens einen Gasverteiler (6b, 6a) begrenzt ist, mit einem Gebläseantriebsmotor (14) sowie mit einer Regel- und Absperr­ einrichtung für das Gas, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläserad (9a) in der Zuströmkammer (10) des Hohlkörpers (5) angeordnet ist, und daß diese bis auf einen gleich­ bleibenden Querschnitt ausgefüllt ist.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuström­ kammer (10) vom Gebläserad (9a) ausgefüllt ist.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuström­ kammer (10) vom Gebläserad (9a) und einem Verdrängungskörper (15) ausgefüllt ist.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise aus Edelstahlgewebe hergestellte Hohlkörper (5) und der Gasverteiler (6b, 6a) jeweils als Halbkugelschale und der durch das Gebläserad (9a) sowie ggf. durch den Verdrängungskörper (15) ausge­ füllte Raum im wesentlichen als Halbkugel ausgeführt sind.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Gebläserad (9a) auch der Gebläseantriebsmotor (14) und/oder die Regel- und Absperreinrichtung für das Gas im Hohlkörper (5) angeordnet sind.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläserad (9a) mit einer Austrittsöffnungen aufweisenden Ab­ deckung (9b) versehen ist.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9b) mit gleichbleibendem Abstand innerhalb des Gasverteilers (6b, 6a) angeordnet ist.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung (7) unmittelbar im Ansaugbereich des Gebläses (9) angeordnet ist.