DE4417417A1 - Brenneranordnung - Google Patents
BrenneranordnungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
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- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein eine Brenneranordnung für
einen Heizstrahler vom Infrarot-Typ und insbesondere eine
relativ kostengünstige Brenneranordnung für einen IR-Heiz
strahler niedriger Intensität mit einem zylindrischen Bren
nerrohr, wobei Primärluft mit einem Brenngas in einem Bren
nertopf, der von einer Mischtopfanordnung gebildet ist,
gründlich vorvermischt wird und das gründlich vorvermischte
Primärluft/Brenngasgemisch durch Kanäle in Form von Öffnun
gen in einem Keramikblock und Öffnungen in einem Metallgit
ter zu einem Zündort strömt, und wobei Sekundärluft um die
Mischtopfanordnung herumgeleitet wird und die Primär- und
die Sekundärluft miteinander in unbegrenzter Strömungsver
bindung sind, so daß nach dem Zünden die Primär- und die
Sekundärluft aufgrund von Umgebungsbedingungen in dem Bren
nerrohr sich aufeinander einstellen; diese relativ kosten
günstige Konstruktion erzielt eine im wesentlichen vollstän
dige Verbrennung und dementsprechend relativ niedrige NOx-
und CO-Emissionen sowie eine stabile rohrförmige zylindri
sche Flamme, um eine gleichmäßigere Erhitzung eines zylin
drischen Brennerrohrs zu erreichen.
Brenneranordnungen für Heizstrahler geringer Intensität sind
wohlbekannt. Typische Konstruktionen sind in den US-PS
2 759 473, 4 531 914, 4 062 383, 4 693 250, 4 705 022,
4 800 866, 4 813 867 und 4 869 229, der DE-PS 3 343 799 und
der Sowjetischen Patentschrift 197 709 gezeigt. Diese Kon
struktionen zeigen relativ teure, komplizierte Strukturen
oder solche, die nicht die relativ niedrigen NOx- und CO-
Werte erreichen, die mit der Konstruktion gemäß der Erfin
dung erreichbar sind.
Roberts-Gordon, Inc., der Erwerber der vorliegenden Patent
anmeldung, verkauft ebenfalls ein Heizstrahlersystem niedri
ger Intensität des Typs, wie er in den vorstehenden Druck
schriften allgemein angegeben ist, und zwar unter dem Waren
zeichen VANTAGE®. Diese Konstruktion weist zwar kostenspa
rende Merkmale auf, die in den obigen Druckschriften nicht
angegeben sind, erreicht jedoch nicht die verringerten CO- und
NOx-Emissionen der Konstruktion gemäß der Erfindung und
unterhält auch im Betrieb keine ebenso stabile Flamme wie
die Erfindung.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer verbes
serten, einfachen, relativ kostengünstigen Brenneranordnung
für einen Heizstrahler geringer Intensität des Typs, der ein
langes Brennerrohr verwendet, wobei im Betrieb des Heiz
strahlers niedrigere NOx- und CO-Emissionen erreichbar sind,
als sie derzeit mit anderen vergleichbaren Systemen erzielt
werden können, und wobei die Brenneranordnung im Betrieb
eine stabile Flamme hat, wodurch eine gleichmäßigere Erhit
zung des langen Brennerrohrs erreicht wird, als das mit an
deren bekannten Konstruktionen möglich ist; dadurch wird
außerdem eine längere Lebensdauer der Brennerrohre erreicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Anbringen einer allgemein
zylindrischen Mischtopfanordnung wenigstens teilweise in
einem langen, allgemein zylindrischen Brennerrohr. Die
Mischtopfanordnung weist ein allgemein zylindrisches Misch
rohr mit einem auf- und einem abstromseitigen Ende auf. Das
abstromseitige Ende ist von einer Durchtrittseinrichtung
abgeschlossen, die einen Keramikblock aufweist. Das Misch
rohr und der Keramikblock bilden einen Brennertopf. Die
Durchtrittseinrichtung weist ferner ein Metallgitter in
Kontakt mit der abstromseitigen Endfläche des Keramikblocks
auf. Der Keramikblock hat eine Vielzahl von relativ kleinen
Kanälen, die durch den Block von seiner aufstromseitigen
Endfläche zu seiner abstromseitigen Endfläche verlaufen und
einen Gasdurchfluß durch den Block mit relativ geringem
Druckabfall erlauben. Das Metallgitter hat eine Vielzahl von
relativ kleinen Öffnungen. Es sind Mittel vorgesehen zur
Einleitung von Primär- und Sekundärluft in das aufstrom
seitige Ende des Mischrohrs und das aufstromseitige Ende des
Brennerrohrs. Ferner sind Mittel vorgesehen zum Einleiten
von Brenngas in den Brennertopf, wobei das Gas auf solche
Weise eingeleitet wird, daß es sich vollständig mit Primär
luft vermischt und nicht auf dem Brennertopf überströmt. Das
gründlich vermischte Primärluft-Brenngasgemisch strömt durch
die Kanäle in dem Keramikblock und die Öffnungen in dem Me
tallgitter. Die Sekundärluft strömt um die Mischtopfanord
nung herum in einer zu der Achse des Mischrohrs allgemein
parallelen Richtung, bis sie zum abstromseitigen Ende des
Mischerrohrs gelangt, wonach sie in die Verbrennungszone des
Brennerrohrs ungehindert eintritt. Die Primärluft und die
Sekundärluft sind miteinander in direkter Strömungsverbin
dung, da die Mischtopfanordnung an der Stelle offen ist, an
der die Primärluft eingeleitet wird, und da zwischen der In
nenfläche des Brennerrohrs und der Außenfläche der Misch
topfanordnung keine Begrenzungen vorhanden sind. Somit kann
die Brenneranordnung nach dem Zünden die Primär/Sekundär
luftverhältnisse nach Maßgabe von Umgebungsbedingungen in
der Verbrennungszone in dem Brennerrohr einstellen. Das
Metallgitter hat eine relativ große zentrale Öffnung, so daß
nach der Ausbildung einer Flamme eine stabile rohrförmige
zylindrische Flamme von der Brenneranordnung ausgeht, wobei
das Gitter als Zündfläche wirkt, nachdem eine Flamme aus
gebildet worden ist. Die ausgeglichene rohrförmige zylindri
sche Flamme heizt das Brennerrohr so gleichförmig wie mög
lich über seine Länge ohne heiße Flecken auf.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Heizstrahlersystems, bei
dem die Brenneranordnung der Erfindung angewandt
wird;
Fig. 2 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Bren
neranordnung von Fig. 1;
Fig. 3 eine Endansicht der Brenneranordnung von Fig. 2;
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt eines Teils der Misch
topfanordnung, die ein Teil der Brenneranordnung
von Fig. 2 ist; und
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 2.
Die Brenneranordnung ist in den Zeichnungen allgemein mit 10
bezeichnet. Die Brenneranordnung weist als ihre Hauptbe
standteile folgendes auf: ein Brennerrohr 12, eine insgesamt
mit 14 bezeichnete, allgemein zylindrische Mischtopfanord
nung, die einen Brennertopf bildet, und eine allgemein mit
16 bezeichnete Befestigungseinrichtung zum Anbringen der
Mischtopfanordnung in dem Brennerrohr. Die Brenneranordnung
hat außerdem eine allgemein mit 18 bezeichnete Einrichtung
zum Einleiten von Luft in das aufstromseitige Ende des
Brennerrohrs und den Brennertopf sowie eine allgemein mit 20
bezeichnete Einrichtung zum Einleiten von Brenngas in den
Brennertopf. Derjenige Teil der Luft, der in den Brennertopf
eintritt, wird als Primärluft bezeichnet, und derjenige Teil
der Luft, der um die Mischtopfanordnung herumströmt, wird
als Sekundärluft bezeichnet.
Die Einrichtung 18 zum Einleiten von Luft in das aufstrom
seitige Ende des Brennerrohrs und den Brennertopf weist eine
allgemein mit 21 bezeichnete Gebläseanordnung auf, die von
einem Gehäuse 22 abgestützt ist. Das Gehäuse 22 haltert
außerdem die Mittel zum Einleiten von Brenngas in den Bren
nertopf. Das Gehäuse 22 ist mit einem Ende des Brennerrohrs
12 verbunden.
Das Brennerrohr 12 hat ein aufstromseitiges Ende 12.1 und
ein abstromseitiges Ende 12.2. Das abstromseitige Ende 12.2
des Brennerrohrs 12, das auch als Strahlerrohr bezeichnet
werden kann, ist mit einem Schornsteinverbinder 24 verbun
den, der seinerseits an einen Schornstein 26 angeschlossen
ist, der wiederum zur Außenseite eines Gebäudes entgast
wird. Das Brennerrohr 12 ist an dem Gehäuse auf irgendeine
herkömmliche Weise befestigt. Wie die Zeichnung zeigt, ist
das aufstromseitige Ende 12.1 des Brennerrohrs 12 mit einem
nach radial außen verlaufenden Flansch 12.11 versehen. Eine
Öffnungen aufweisende Befestigungsplatte 28 (Fig. 1) ist um
das Strahlerrohr 12 herum gleitend aufgenommen und kann in
Anlage an dem Flansch 12.11 gebracht werden. Wenn sie in der
Flanscheingriffsposition ist, kann die Platte an dem Gehäuse
22 mit herkömmlichen Befestigungselementen 30 befestigt
werden.
Die Hauptbestandteile der allgemein zylindrischen Mischtopf
anordnung 14 sind ein allgemein zylindrisches Mischrohr 32,
eine Kanaleinrichtung in Form eines Keramikblocks 34, der
ein Ende des Mischrohrs abschließt, und ein Metallgitter 36,
das mit dem Keramikblock in Kontakt ist. Das allgemein
zylindrische Mischrohr 32 hat ein aufstromseitiges Ende 32.1
und ein abstromseitiges Ende 32.2. Der Keramikblock 34 ist
ungefähr 1,25 cm dick und auf solche Weise bearbeitet, daß
sein Außenrand in der Rohrinnenfläche 32.3 angrenzend an das
abstromseitige Ende 32.2 engpassend aufgenommen ist. Der
Keramikblock ist daran auf irgendeine herkömmliche Weise
befestigt, beispielsweise mit einem Hochtemperaturklebstoff
oder -zement 37. Die aufstromseitige Fläche oder Endfläche
34.2 des Keramikblocks und die Rohrinnenfläche 32.3 an der
Aufstromseite des Keramikblocks bilden einen Brennertopf
14C. Der Keramikblock weist eine Vielzahl von relativ klei
nen Öffnungen bzw. Kanälen 34.1 auf, die sich von der auf
stromseitigen Endfläche 34.2 vollständig durch den Keramik
block zu der abstromseitigen Endfläche 34.3 erstrecken. Die
Kanäle sind so ausgelegt, daß ein relativ geringer Druckab
fall auftritt, wenn ein Gemisch aus Primärluft und Brenngas
aus dem Brennertopf durch den Keramikblock strömt. In der
Praxis wurde gefunden, daß zufriedenstellende Ergebnisse
erzielbar sind, wenn 6-8 Kanäle pro cm Länge vorgesehen
sind. Das Metallgitter 36 ist auf solche Weise angebracht,
daß seine aufstromseitige Endfläche 36.1 in Kontakt mit der
abstromseitigen Endfläche 34.3 des Keramikblocks liegt.
Im Betrieb der Brenneranordnung wirkt die abstromseitige
Endfläche 36.2 des Metallgitters nach dem Anfahren als
Zündfläche. Das Gitter 36 weist eine Vielzahl von relativ
kleinen Öffnungen 36.3 auf, wovon ungefähr 2 pro cm Länge
vorgesehen sind, wobei jede Öffnung einen Durchmesser von
ca. 0,3 cm hat. Außerdem weist das Metallgitter eine große
zentrale Öffnung 36.4 mit einem Durchmesser von ca. 3,75 cm
auf. Da die abstromseitige Endfläche 36.2 des Metallgitters
als Zündfläche wirkt, hat die Flamme nach dem Anfahren auf
grund des Entfernens des zentralen Bereichs des Gitters eine
rohrförmige zylindrische Gestalt. Das Gemisch aus Brenngas
und Luft, das durch die große zentrale Öffnung 36.4 geleitet
wird, kann die Flamme abstromseitig von der Mischtopfanord
nung weiter speisen. Das Gitter 36 kann zwar auf irgendeine
Weise befestigt sein, wobei seine aufstromseitige Endfläche
36.1 in Kontakt mit der abstromseitigen Endfläche 34.2 des
Keramikblocks ist, aber in der Praxis ist das Gitter mit
einem Metallclip 38 (Fig. 4) auf den Keramikblock geklemmt,
wobei zwei diametral entgegengesetzte Clips vorgesehen sind
und jeder Clip eine Breite von ungefähr 1,25 cm hat. Der
Keramikblock 34 und das Gitter 36 sind somit durch den
Metallclip 38 als Untereinheit ausgebildet, und da sie einen
Gesamtdurchmesser von ca. 6,5 cm haben, was der Innendurch
messer des Mischerrohrs ist, können sie dann in ihrer Lage
am abstromseitigen Ende des Mischrohrs mit irgendeinem ge
eigneten Hochtemperaturzement oder dergleichen verklebt
werden.
Die allgemein mit 16 bezeichnete Befestigungseinrichtung hat
zwei allgemein U-förmige Halterungen 40, die mit der Außen
fläche 32.4 des Mischrohrs bevorzugt punktverschweißt sind.
Die U-förmigen Halterungen stützen das Mischrohr auf solche
Weise ab, daß an der Unterseite (in Fig. 3 gesehen) zwischen
der inneren rohrförmigen oder zylindrischen Fläche 12.3 des
Brennerrohrs und der Außenfläche 32.4 des Mischrohrs ein
Spielraum von wenigstens 1,14 cm vorhanden ist. Die Halte
rungen sind ihrerseits an dem Gehäuse 22 mit Schrauben 42
oder irgendeinem anderen herkömmlichen Befestigungselement
befestigt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, verläuft bei
der bevorzugten Ausführungsform das Brennerrohr 12 horizon
tal, und die Halterungen 40 stützen das Mischrohr auf solche
Weise ab, daß seine Mittellinie geringfügig unter der Mit
tellinie des Brennerrohrs liegt.
Wie bereits gesagt, weist die Einrichtung zur Einleitung von
Luft in das aufstromseitige Ende des Brennerrohrs ein Ge
häuse 22 auf, das eine Gebläseanordnung 21 trägt. Die Ge
bläseanordnung hat einen Motor 44, der ein herkömmliches
Gebläse 46 antreibt, wobei das Gebläse 46 Umgebungsluft
durch einen Luftfilter 48 ansaugt, der an der Außenfläche
des Gehäuses 22 angebracht ist, Umgebungsluft durch den
Filter 48 und durch eine geeignete Öffnung oder Öffnungen
(nicht gezeigt) in der Gehäusewand geleitet und die Luft von
dem Gebläse in das Innere des Gehäuses 22 abgegeben wird.
Das Gehäuse 22 ist mit einer großen Öffnung 50 versehen,
durch die die Druckluft in dem Gehäuse abgegeben werden
kann, wobei das aufstromseitige Ende 12.1 des Brennerrohrs
um die Öffnung 50 herum angeordnet oder auf diese Weise an
dem Gehäuse befestigt ist.
Die Einrichtung zur Einleitung von Brenngas in das Brenner
rohr umfaßt ein Gasventil oder einen Gasregler 52, der in
dem Gehäuse angebracht sein kann, wobei das Ventil oder der
Regler durch eine Zuführleitung 54 Druckbrenngas empfängt.
Eine Gasleitung 56 verläuft zwischen dem Ventil 52 und der
Mischtopfanordnung, wobei das aufstromseitige Ende 56.1 der
Gasleitung an dem Ventil 52 auf irgendeine herkömmliche
Weise befestigt ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform
weist das abstromseitige Ende 56.2 der Gasleitung einen
Brennermuffel 58 auf, der einen größeren Innendurchmesser
als die Gasleitung 56 hat. Jedenfalls endet die Gasleitung
oder der Brennermuffel in der Mischtopfanordnung 14 zwischen
dem aufstromseitigen Ende 32.1 des Mischrohrs und der auf
stromseitigen Endfläche 34.2 des Keramikblocks auf solche
Weise, daß das Brenngas nicht aus der Mischtopfanordnung
überströmt und sich gründlich mit der Primärluft in der
Mischtopfanordnung vermischt, wonach das gründlich vermisch
te Primärluft-Brenngasgemisch durch die Kanäle 34.1 in dem
Keramikblock und die Öffnungen 36.3 in dem Metallgitter
strömt. Um das Vermischen von Gasen in dem Brennertopf zu
erleichtern, weist der Brennermuffel Öffnungen 58.1 auf, die
zulassen, daß eine geringe Primärluftmenge in den Muffel
eintritt. Die eintretende Primärluft erzeugt wiederum Wirbel
in dem Brennermuffel, wodurch das Vermischen des Gases mit
Primärluft in dem Brennertopf erleichtert wird.
Nachdem der Strom aus Luft und Gas eingeleitet ist, wird er von
einer Zündeinrichtung gezündet, die eine isolierte Hochspan
nungselektrode 60 und eine Masseelektrode (nicht gezeigt)
aufweist. Ein Sensor 62 ist angrenzend an die Elektrode 60
angebracht.
Die Zündsequenz ist wie folgt. Der Gebläsemotor 44 treibt
das Gebläse 46 an. Nachdem ein Schalter (nicht gezeigt) in
dem Gehäuse 22 Druckluft erfaßt hat, öffnet der Zündsteuer
modul 64 das Gasventil 52, so daß Brenngas in den Brenner
topf 14C strömt, sich mit Primärluft in der Mischtopfanord
nung gründlich vermischt, das gründlich vermischte Gas-
Luftgemisch dann durch die Kanäle 34.1 und die Öffnungen
36.3 und 36.4 strömt. Unmittelbar vor der Zündung besteht in
dem Brennertopf 14C ein höherer Druck und an der Außenseite
und um den Brennertopf herum ein niedrigerer Druck, was
bewirkt, daß ein fettes Gas-Luftgemisch vorliegt. Der
Steuermodul aktiviert die Hochspannungselektrode zur Abgabe
eines Zündfunkens, was die Zündung des anfangs fetten Gas-
Luftgemischs bewirkt. (Wenn der Sensor 62 nach einem geeig
neten Zeitraum keine Zündung erfaßt, wird das Ventil 52
geschlossen.) Wenn das Gas-Luftgemisch zündet, schiebt sich
die Flamme von der abstromseitigen Oberfläche des Metall
gitters 36 weg und hat die Tendenz, Sekundärluft zu ver
brauchen, die um das Mischrohr 32 herumströmt. Während die
Flamme weiterbrennt, bildet sie innerhalb eines sehr kurzen
Zeitraums einen stabilen Zustand aus, wobei sie von der
heißen Oberfläche 36.2 des Metallgitters 36 gezündet wird
und die Primärluft, die in das Brennerrohr durch die Öffnung
50 eingeleitet wird, sich mit dem Gas in dem Brennertopf 14
und der Sekundärluft, die durch den ringförmigen Raum um die
Mischtopfanordnung 14 und die Innenfläche 12.3 des Brenner
rohrs geleitet wird, gründlich vermischt.
Bei der in den Zeichnungen dargestellten Konstruktion wurde
gefunden, daß über eine Vielzahl von Feuerungsraten niedrige
NOx- und CO-Emissionen erzielt werden, da eine im wesentli
chen vollständige Verbrennung des gesamten Gases in dem
Brennerrohr infolge der vollständigen Vorvermischung er
reicht wird, die in dem Brennertopf 14C erzielt wird.
Außerdem wurde gefunden, daß aufgrund der Stabilität der
Flamme nur sehr wenige heiße Flecken in dem Brennerrohr
vorhanden sind. Da die Flamme die Tendenz hat, geringfügig
zu steigen, ist die Mischtopfanordnung 14 außermittig ange
bracht, wobei ihre Mittellinie 66 geringfügig unter der
Mittellinie 68 des Brennerrohrs liegt. Die Position des
Austrittsendes der Gasleitung 56 oder des Brennermuffels 58
in dem Brennertopf ist kritisch. Wenn sie nicht weit genug
innen liegt, strömt das Brenngas aus dem Brennertopf über
und um den Topf herum, wobei es sich mit der Sekundärluft
vermischt. Wenn jedoch das Ende der Gasleitung oder des
Brennermuffels zu weit in dem Brennertopf liegt, vermischt
sich das Brenngas nicht gründlich mit der Primärluft in dem
Topf. Die exakte Position wird experimentell bestimmt. Wenn
ein 7,5 cm langes Mischrohr mit einem Durchmesser von 6,5 cm
und ein Keramikblock 34 mit einer Dicke von 1,25 cm verwen
det wird, hat sich gezeigt, daß gute Resultate erhalten
werden, wenn das äußerste Ende der Gasleitung 1,9 cm weit in
dem Topf liegt.
Diese Konstruktion vereinfacht auch eine Niederdruck/Hoch
druck-"Ausgleichsbeziehung", die an dem Brennertopf vor
liegt, um die Emissionen zu verbessern. Das ist besonders
bei einem Brenner mit positivem Druck wichtig, weil es im
allgemeinen bei einem Standardbrenner dieses Typs keine
Möglichkeit gibt, gute Verbrennung zu unterhalten, wenn sich
eine Umgebungsvariable (beispielsweise der Gegendruck) än
dert. Die neue Brennerkonstruktion kann zwar das Brennstoff/Luft-
Gesamtverhältnis während einer umgebungsmäßigen Störung
nicht verändern, sie kann jedoch aufgrund des Druckaus
gleichs von Sekundärluft und Gas/Primärluftgemisch die
verfügbaren Möglichkeiten vollständig nutzen und niedrige
Emissionen über einen größeren Bereich als ein typischer
Brenner mit positivem Druck vom "in-shot"-Typ gewährleisten.
Außerdem hat dieser Ausgleich die Tendenz, die zylindrische
Beschaffenheit der Flamme zu fördern. Das ist besonders
wichtig, weil es erwünscht ist, das Brennerrohr über seine
Länge möglichst gleichmäßig zu erhitzen. Tests haben bereits
gezeigt, daß Wärme gleichmäßiger freigesetzt wird und daß
diese Wärme unter Verwendung einer kleineren Oberfläche
freigesetzt werden kann. Anders ausgedrückt ist die mittlere
Strahlungsleistung pro Wärmetauscherlänge erhöht worden, und
zwar ohne die übliche Bildung von "heißen Flecken", die bei
einer eher herkömmlichen Konstruktion zu sehen ist.
Claims (12)
1. Brenneranordnung (10) für einen Heizstrahler, wobei der
Heizstrahler ein langes Heizstrahler-Brennerrohr (12) gerin
ger Intensität aufweist, das ein aufstromseitiges Ende
(12.1), ein abstromseitiges Ende und eine allgemein zylin
drische Innenfläche (12.3) hat, und wobei die Brenneran
ordnung nach dem Zünden Primär/Sekundärluft-Verhältnisse
nach Maßgabe von Umgebungsbedingungen in der Verbrennungs
zone in dem Brennerrohr einstellt;
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brenneranordnung folgendes aufweist:
eine allgemein zylindrische Mischtopfanordnung (14), die wenigstens teilweise in dem Brennerrohr (12) angeordnet ist und die aufweist:
ein allgemein zylindrisches Mischrohr (32) mit einem offenen aufstromseitigen Ende (32.1), einem abstromseitigen Ende (32.2) und einer allgemein zylindrischen Außenfläche (32.4), und
eine Durchtrittseinrichtung (34, 36), die das abstrom seitige Ende abschließt;
eine Befestigungseinrichtung (16) zum Befestigen der Mischtopfanordnung (14) in dem Brennerrohr (12), wobei die Mischtopfanordnung (14) von der allgemein zylindrischen Oberfläche (12.3) des Brennerrohrs beabstandet ist;
eine Einrichtung (18) zum Einleiten von Primärluft in das aufstromseitige Ende (32.1) des Mischrohrs (32) und von Sekundärluft in das aufstromseitige Ende (12.1) des Brenner rohrs (12), wobei Primärluft durch das Mischrohr (32) strömt und Sekundärluft um die Außenfläche des Mischrohrs herum allgemein parallel zu der Achse des Mischrohrs strömt, bis sie das abstromseitige Ende (32.2) des Mischrohrs passiert, wo sie ungehindert in das Brennerrohr eintritt, wobei die Primär- und die Sekundärluft in direkter Strömungsverbindung miteinander sind;
eine Einrichtung (20) zum Einleiten von Brenngas in die Mischtopfanordnung (14), wobei diese Einrichtung eine Gas leitung (56, 58) ist, deren eines Ende (56.1) mit einer Druckgasquelle über ein Ventil (52) verbunden ist und deren anderes Ende in der Mischtopfanordnung (14) zwischen dem offenen aufstromseitigen Ende (32.1) des Mischrohrs und der Durchtrittseinrichtung (34, 36) auf solche Weise endet, daß sich das Gas gründlich mit Primärluft in der Mischtopfanord nung vermischt, wobei das Gas aus der Mischtopfanordnung nicht überströmt und wobei das Gemisch aus Primärluft und Gas durch die Durchtrittseinrichtung zu einem Zündort strömt; und
eine Einrichtung (60) in dem Brennerrohr zum Zünden des gründlich vermischten Gas- und Primärluftgemischs abstrom seitig von der Durchtrittseinrichtung.
eine allgemein zylindrische Mischtopfanordnung (14), die wenigstens teilweise in dem Brennerrohr (12) angeordnet ist und die aufweist:
ein allgemein zylindrisches Mischrohr (32) mit einem offenen aufstromseitigen Ende (32.1), einem abstromseitigen Ende (32.2) und einer allgemein zylindrischen Außenfläche (32.4), und
eine Durchtrittseinrichtung (34, 36), die das abstrom seitige Ende abschließt;
eine Befestigungseinrichtung (16) zum Befestigen der Mischtopfanordnung (14) in dem Brennerrohr (12), wobei die Mischtopfanordnung (14) von der allgemein zylindrischen Oberfläche (12.3) des Brennerrohrs beabstandet ist;
eine Einrichtung (18) zum Einleiten von Primärluft in das aufstromseitige Ende (32.1) des Mischrohrs (32) und von Sekundärluft in das aufstromseitige Ende (12.1) des Brenner rohrs (12), wobei Primärluft durch das Mischrohr (32) strömt und Sekundärluft um die Außenfläche des Mischrohrs herum allgemein parallel zu der Achse des Mischrohrs strömt, bis sie das abstromseitige Ende (32.2) des Mischrohrs passiert, wo sie ungehindert in das Brennerrohr eintritt, wobei die Primär- und die Sekundärluft in direkter Strömungsverbindung miteinander sind;
eine Einrichtung (20) zum Einleiten von Brenngas in die Mischtopfanordnung (14), wobei diese Einrichtung eine Gas leitung (56, 58) ist, deren eines Ende (56.1) mit einer Druckgasquelle über ein Ventil (52) verbunden ist und deren anderes Ende in der Mischtopfanordnung (14) zwischen dem offenen aufstromseitigen Ende (32.1) des Mischrohrs und der Durchtrittseinrichtung (34, 36) auf solche Weise endet, daß sich das Gas gründlich mit Primärluft in der Mischtopfanord nung vermischt, wobei das Gas aus der Mischtopfanordnung nicht überströmt und wobei das Gemisch aus Primärluft und Gas durch die Durchtrittseinrichtung zu einem Zündort strömt; und
eine Einrichtung (60) in dem Brennerrohr zum Zünden des gründlich vermischten Gas- und Primärluftgemischs abstrom seitig von der Durchtrittseinrichtung.
2. Brenneranordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchtrittseinrichtung folgendes aufweist:
einen Keramikblock (34), der das abstromseitige Ende des Mischrohrs abschließt und der eine aufstromseitige und eine abstromseitige Endfläche (34.2, 34.3) hat, wobei der Kera mikblock mit einer Vielzahl von relativ kleinen Kanälen (34.1) versehen ist, die durch den Block von der aufstrom seitigen Endfläche (34.2) zu der abstromseitigen Endfläche (34.3) verlaufen und einen Gasdurchfluß durch den Block mit einem relativ geringen Druckabfall zulassen, und
ein Metallgitter (36) mit einer aufstromseitigen und einer abstromseitigen Endfläche (36.1, 36.2), wobei die aufstrom seitige Endfläche (36.1) des Gitters mit der abstromseitigen Endfläche (34.3) des Keramikblocks in Kontakt ist und wobei das Gitter mit einer Vielzahl von relativ kleinen Öffnungen (36.3) versehen ist, die durch das Gitter von der aufstrom seitigen Endfläche zu der abstromseitigen Endfläche verlau fen, um einen Gasdurchfluß durch das Gitter zuzulassen.
einen Keramikblock (34), der das abstromseitige Ende des Mischrohrs abschließt und der eine aufstromseitige und eine abstromseitige Endfläche (34.2, 34.3) hat, wobei der Kera mikblock mit einer Vielzahl von relativ kleinen Kanälen (34.1) versehen ist, die durch den Block von der aufstrom seitigen Endfläche (34.2) zu der abstromseitigen Endfläche (34.3) verlaufen und einen Gasdurchfluß durch den Block mit einem relativ geringen Druckabfall zulassen, und
ein Metallgitter (36) mit einer aufstromseitigen und einer abstromseitigen Endfläche (36.1, 36.2), wobei die aufstrom seitige Endfläche (36.1) des Gitters mit der abstromseitigen Endfläche (34.3) des Keramikblocks in Kontakt ist und wobei das Gitter mit einer Vielzahl von relativ kleinen Öffnungen (36.3) versehen ist, die durch das Gitter von der aufstrom seitigen Endfläche zu der abstromseitigen Endfläche verlau fen, um einen Gasdurchfluß durch das Gitter zuzulassen.
3. Brenneranordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Metallgitter (36) eine große zentrale Öffnung (36.4)
hat.
4. Brenneranordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die große zentrale Öffnung (36.4) einen Durchmesser von
ca. 3,75 cm hat.
5. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Brennerrohr (12) einen Durchmesser von ca. 10 cm und
das zylindrische Mischrohr (32) einen Durchmesser von ca.
6,5 cm hat.
6. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge des Mischrohrs (32) ca. 7,5 cm beträgt.
7. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (18) zum Einleiten von Luft in das auf
stromseitige Ende des Brennerrohrs eine Gebläseanordnung
(21) ist, die von einem Gehäuse (22) abgestützt ist, wobei
das Brennerrohr (12) und das Gehäuse (22) aneinander befe
stigt sind und das Gehäuse (22) eine Öffnung hat, durch die
Luft zu dem Brennerrohr strömen kann, und wobei die Gebläse
anordnung (21) außerdem ein Gebläse (46) aufweist, das Um
gebungsluft unter Druck in das Gehäuse (22) einleiten kann,
wobei die Umgebungsdruckluft durch die Öffnung im Gehäuse in
das aufstromseitige Ende des Brennerrohrs strömt.
8. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Befestigungseinrichtung (16) das Mischrohr in dem
Brennerrohr auf solche Weise befestigt, daß zwischen der
Innenfläche (12.3) des Brennerrohrs (12) und der Außenfläche
(32.4) des Mischrohrs (32) ein ringförmiger Spielraum von
wenigstens 1,14 cm vorhanden ist.
9. Brenneranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das lange Heizstrahler-Brennerrohr (12) niedriger Inten sität horizontal angeordnet ist, und
daß die Befestigungseinrichtung (16) zum Befestigen der Mischtopfanordnung in dem Brennerrohr eine Halterung (40) ist, die das Mischrohr (32) auf solche Weise abstützt, daß seine Mittellinie geringfügig unter der Mittellinie des Brennerrohrs (12) liegt.
daß das lange Heizstrahler-Brennerrohr (12) niedriger Inten sität horizontal angeordnet ist, und
daß die Befestigungseinrichtung (16) zum Befestigen der Mischtopfanordnung in dem Brennerrohr eine Halterung (40) ist, die das Mischrohr (32) auf solche Weise abstützt, daß seine Mittellinie geringfügig unter der Mittellinie des Brennerrohrs (12) liegt.
10. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Keramikblock (34) eine Dicke von ca. 1,25 cm hat.
11. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß ungefähr 6-8 Kanäle (34.1) pro cm Länge in dem Keramik
block (34) vorhanden sind.
12. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Metallgitter (36) ungefähr 2 relativ kleine Öffnun
gen (36.3) pro cm Länge hat.
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---|---|---|---|
US08/076,452 US5361750A (en) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Burner assembly |
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DE (1) | DE4417417A1 (de) |
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