DE69803668T2

DE69803668T2 - Brenner mit venturirohr und strömungsverteiler

Info

Publication number: DE69803668T2
Application number: DE69803668T
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Fogliani; Feliciano Lasagni
Original assignee: Worgas Bruciatori SRL
Current assignee: Beckett Thermal Solutions SRL
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2018-06-05
Also published as: US6293786B1; DE69803668D1; AU8212798A; EP0986718A1; EP0986718B1; IT1292743B1; CZ295211B6; WO1998055801A1; CZ9904349A3; ITMO970103A1

Description

Brenner mit Venturi-Rohr und strömungsverteilenden Elementen

Die Erfindung betrifft einen Brenner mit Venturi-Rohr, der mit strömungsverteilenden Elementen versehen ist.
Bei Brennern, die mit einem Venturi-Rohr ausgerüstet sind, wird der Brennstoff unter gewissem Druck und Geschwindigkeit zu der Mündung des Venturi-Rohrs geführt, was das Ansaugen einer gewissen Menge an Luft, der sogenannten Primärluft, bewirkt, die im Inneren des Venturi-Rohrs zu dem Brennstoff gemischt wird und nach Verlassen des Rohrs zu den Schlitzen des Brennerdiffusors verteilt wird.
Die Verteilung des Luft-Brennstoffgemischs zu den Schlitzen des Brennerdiffusors ist normalerweise nicht gleichförmig, wodurch eine nicht-gleichförmige Flamme erzeugt wird und was dazu führt, daß sich die Flamme von einigen Bereichen des Diffusors ablöst, und zwar selbst unter normalen Betriebsbedingungen, und daß die Flamme auf der Oberfläche anderer Bereiche des Diffusors abgeflacht wird, was zu einer Überhitzung dieser Oberfläche führt.
Hinzu kommt, daß das Venturi-Rohr an einem Ende an dem Diffusor befestigt ist, beispielsweise durch Verschweißen, während das andere Ende frei bleibt. Dadurch verhält sich das Venturi-Rohr wie ein an einem Ende befestigter Balken, der sich aufgrund seines eigenen Gewichts verbiegt und der Gefahr einer permanenten Belastung ausgesetzt ist, die beispielsweise durch Stöße oder durch Temperaturänderungen, denen der Brenner während des Betriebs ausgesetzt ist, bewirkt wird. Das Verbiegen des Venturi-Rohrs verstärkt die Nicht-Gleichförmigkeit der Verteilung des Gemischs zu den Schlitzen des Diffusors.
Aus der DE 23 50 846 ist ein mit einem Strom eines Luft-Brennstoffgemischs gespeister Brenner bekannt, mit einem an der Innenseite des Brennerkörpers angeordneten Venturi-Rohr, dass mit Löchern versehen ist, durch die der Strom hindurchtritt, wobei das Venturi-Rohr an einem seiner Enden an dem Körper gehalten ist und außerdem von zwei Reihen von Ablenkblechen gehalten ist, die sich über die Gesamtlänge des Brenners verteilen. Die Ablenkbleche sind in der Lage, in dem Strom des aus dem Venturi-Rohr ausströmenden Luft-Brennstoffgemischs Wirbel zu erzeugen, um feste, in dem Luft-Brennstoffgemisch enthaltene Verunreinigungen vom Erreichen der Löcher des Brennerkörpers abzuhalten. Die oben genannten Ablenkbleche verhindern ein Durchbiegen des Venturi-Rohrs, jedoch ist die Ausbildung der Wirbel in dem Strom des Luft-Brennstoffgemischs aufgrund der Anwesenheit der Ablenkbleche nachteilig im Hinblick auf eine gleichförmige Verteilung des Luft-Brennstoffgemischs zu den Löchern des Brennerkörpers.
Die US 3,353,583 A offenbart einen mit einem Strom eines Luft- Brennstoffgemischs gespeisten Strahlungsbrenner mit einem an der Innenseite des Brennerkörpers angeordneten Venturi-Rohr, das mit einem länglichen Loch versehen ist, durch das der genannte Strom hindurchtritt, wobei das Loch von einer verbrennungsresistenten Schirmanordnung abgedeckt ist, wobei das Venturi-Rohr an einem seiner Enden an dem Körper gehalten ist, und außerdem von einem gekrümmten Ablenkblech mit einem Ende gehalten wird, das zu einem Teil des Auslasses des Venturi-Rohrs ausgerichtet ist und den Strom des Luft-Brennstoffgemischs unterbricht, um den Strom in zwei Strömungen zu teilen, die auf unterschiedliche Bereiche des länglichen Lochs ausgerichtet sind. Das Ablenkblech unterbricht den Strom des Luft- Brennstoffgemischs im Auslaßbereich des Venturi-Rohrs, wenn die Geschwindigkeit des Gemischs relativ hoch ist, was die Erzeugung beträchtlicher Turbulenzen in dem Gemischstrom mit sich bringt, was den Widerstand des Brenners vergrößert und es schwierig macht, eine gleichmäßige Verteilung des Gemischs durch das längliche Loch zu erhalten.
Die EP 0 217 470 A offenbart einen mit einem Strom eines Luft- Brennstoffgemischs gespeisten Brenner für Gaskocher mit einem an der Innenseite des Brennerkörpers angeordneten Venturi-Rohr, das mit Löchern versehen ist, durch die der genannte Strom hindurchtritt, wobei das Venturi-Rohr an einem seiner Enden an dem Körper gehalten ist, während das andere Ende frei bleibt. Der Brenner ist mit einer Abtrennung versehen, die sich in Axialrichtung erstreckt und in einem von den Löchern entfernt gelegenen Bereich mit einer Öffnung versehen ist, wobei die Abtrennung ferner mit einem Abweiser versehen ist, der das aus dem Venturi-Rohr ausströmende Luft-Brennstoffgemisch in die Richtung der Öffnung in der Abtrennung umleitet. Der Abweiser und die Abtrennung reduzieren die Turbulenzen des aus dem Venturi- Rohr ausströmenden Luft-Brennstoffgemischs und sie verbessern die Gleichförmigkeit der Verteilung des Gemischs zu den Löchern des Brennerkörpers. Das Venturi-Rohr, das nur an einem Ende gehalten ist, unterliegt jedoch Biegebeanspruchungen, was die Lebensdauer des Brenners reduziert.
Die Erfindung verfolgt das Ziel, die oben genannten Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß ist ein Brenner vorgesehen mit einem rohrförmigen Brennerkörper, mit einem Venturi-Rohr, das an der Innenseite des Brennerkörpers angeordnet ist und einen Strom eines Luft-Brennstoffgemischs in das Innere des mit Löchern versehenen Brennerkörpers zuführt, durch die der Strom hindurchtritt und eine Flamme erzeugt, wobei ein Ende des Venturi-Rohrs an dem Brennerkörper befestigt ist, mit zusätzlichen Halte- und Zentriermitteln, die mit Steuermitteln zum Steuern der Verteilung des Stroms des Luft-Brennstoffgemischs zu den Löchern versehen sind, wobei die Halte- und Zentriermittel eine im wesentlichen flache Form besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel Öffnungen aufweisen, die in den Halte- und Zentriermitteln gebildet sind.
Die Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, die einige Ausführungsbeispiele der Erfindung in allerdings nicht beschränkender Weise zeigen.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt des erfindungsgemäßen Brenners;
Fig. 2 ist ein Schnitt wie in Fig. 1, der ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft;
Fig. 3 ist ein Querschnitt der Figur. 1 an der Linie III-III;
Fig. 4 ist ein Querschnitt der Fig. 1 an der Linie IV-IV;
Fig. 5 ist ein Querschnitt der Fig. 2 an der Linie V-V;
Fig. 6 ist ein Querschnitt der Fig. 2 an der Linie VI-VI;
Fig. 7 ist ein abgebrochener Längsschnitt wie in Fig. 1, der nochmals ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners betrifft;
Fig. 8 ist ein Querschnitt der Fig. 7 an der Linie VIII- VIII.
Bezug nehmend auf die Zeichnungen bezeichnet 1 den Körper eines erfindungsgemäßen Brenners, der an seiner Innenseite mit einem Venturi-Rohr 2 versehen ist, das an einem ersten Ende 3 an dem Körper 1 befestigt ist, beispielsweise durch Schweißen.
Der Körper 1 des Brenners ist mit Löchern versehen (nicht gezeigt), beispielsweise in Form von Schlitzen, die einem durch das Venturi-Rohr 2 angesaugten Luft-Brennstoffgemisch ermöglichen, von der Innenseite zu der Außenseite des Körpers 1 hindurchzutreten.
An der Innenseite des Körpers 1 ist ein erstes Halte- und Zentriermittel des Venturi-Rohrs 2 an einem Mittelabschnitt des Venturi-Rohrs 2 angeordnet und ein zweites Halte- und Zentriermittel 5 ist an einem zweiten Ende 6 des Venturi-Rohrs 2 angeordnet. Das zweite Halte- und Zentriermittel 5 kann auch an einem zweiten Mittelabschnitt des Venturi-Rohrs 2 angeordnet sein. Das erste Halte- und Zentriermittel 4 und das zweite Halte- und Zentriermittel 5 sind weitgehend flach und sie besitzen weitgehend dieselbe Form der Außenkontur, und zwar mit zwei im wesentlichen geradlinigen Strecken 7, 8 (Fig. 3), die verbunden sind durch eine erste Verbindungsstrecke 9 mit einer Kontur, die im wesentlichen der Außenkontur des Venturi-Rohrs 2 angepaßt ist, und einer zweiten Verbindungsstrecke 10 mit einer Form, die im wesentlichen der Form der. Innenfläche 16 des Körpers 1 angepaßt ist.
In der Oberfläche des ersten Halte- und Zentriermittels 4 und des zweiten Halte- und Zentriermittels 5 sind Löcher 11 angebracht, die den Durchgang des Luft-Brennstoffgemischs ermöglichen. Die Form, die Abmessungen und die Anordnung der Löcher 11 sind derart, daß man einen Gemischstrom erhält, der in jeder Beziehung gesteuert werden kann, nachdem das Gemisch durch die Löcher 11 hindurchgetreten ist, um so beispielsweise einen gleichmäßigen Strom durch die Schlitze des Körpers 1 zu erhalten. Die Löcher 11 können beispielsweise eine Kreisform, eine dreieckige Form oder jede andere Form besitzen. Ein im wesentlichen gleichförmiger Strom durch die Schlitze des Körpers 1 bedeutet einen Gemischstrom, der einen Geschwindigkeitsvektor mit weitgehend konstanter oder unter jeglichen Bedingungen nur geringfügig unterschiedlicher Größe und Richtung für jeden Schlitz aufweist. Dies macht es möglich, unter normalen Betriebsbedingungen des Brenners gleichförmige Flammen zu erhalten, d. h. Flammen mit einer weitgehend konstanten Höhe, die sich nicht von der Oberfläche des Brenners ablösen und/oder flach an den Körper 1 des Brenners anlegen und so dessen Überhitzung bewirken, wenn die Betriebsbedingungen, wie beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit des Gemischs oder des Brennstoffs oder die Art des verwendeten Brennstoffs geändert werden.
Die Fig. 2, 5 und 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines ersten 4 und eines zweiten 5 Halte- und Zentriermittels für das Venturi-Rohr 2. In diesem weiteren Ausführungsbeispiel sind das erste 4 und das zweite 5 Halte- und Zentriermittel jeweils an Ringmitteln 12, 13 mit einer Form befestigt, die im wesentlichen dem Konturverlauf der Innenfläche 16 des Körpers 1 angepaßt ist, um die Zentrierung der Mittel 4, 5 an der Innenseite des Körpers 1 zu erleichtern.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners, der am zweiten Ende 6 des Venturi- Rohrs 2 beispielsweise mit Halte- und Zentriermitteln 14, 15 versehen ist, die einen an dem Venturi-Rohr 2 im Kontakt mit dessen Außenfläche angeordneten Ring 14 aufweisen, wobei der Ring mit einer Vielzahl von Vorsprüngen 15 versehen ist, die beispielsweise als Blätter geformt sind, zu der Außenseite des Rings 14 weisen und im wesentlichen radial in bezug auf die Achse A des Brenners ausgerichtet sind. Die zur Innenseite des Körpers 1 weisenden Enden der Vorsprünge 15 liegen an der Innenseite an und besitzen eine Außenkontur, die weitgehend an die Form der Innenseite angepaßt ist. Die blattförmigen Vorsprünge 15 sind in einer Weise bemessen, angeordnet und ausgerichtet, um einen weitgehend gleichförmigen Strom oder unter allen Umständen eine kontrollierte Verteilung des Stroms zu erhalten. All dies wird aufgrund der Neigung der Blätter 15 erreicht, die bei der Planung des Brenners derart ausgewählt werden kann, daß man einen kontrollierten Strom durch die Schlitze erhält, nachdem das Gemisch durch die zwischen einem Paar nebeneinander liegender Blätter verbleibenden Zwischenräume hindurchgetreten ist. Beispielsweise kann jedes Blatt 15 in einer Ebene angeordnet sein, die die Brennerachse unter einem bestimmten Winkel schneidet, der für jedes Blatt derselbe oder jeweils unterschiedlich sein kann. Darüber hinaus kann jedes Blatt eine gleichmäßige Breite oder eine zu dem im Kontakt mit der Innenseite 16 des Brenners 1 stehenden Ende ansteigende Breite besitzen. Die blattförmigen Vorsprünge 15 können Teil des Körpers des Venturi-Rohrs 2 sein, was es möglich macht, auf den Ring 14 zu verzichten. Die Oberfläche der Blätter kann flach sein oder sie kann in radialer und/oder in axialer Richtung gekrümmt sein. Im letztgenannten Fall kann die Oberfläche der Blätter jeweils denselben Krümmungsradius oder unterschiedliche Radien haben.
Die Halte- und Zentriermittel 4, 5 und 14, 15 machen es möglich, das Venturi-Rohr in bezug auf die Achse A des Brenners zentriert zu halten, was im Hinblick auf die Steuerung des Stroms des Luft-Brennstoffgemischs durch die Schlitze vorteilhaft ist und es ermöglicht, das Durchbiegen des Venturi--Rohrs aufgrund seines eigenen Gewichts oder anderer Einflüsse zu begrenzen.

Claims

1. Brenner mit einem rohrförmigen Brennerkörper (1), mit einem Venturi-Rohr (2), das an der Innenseite des Brennerkörpers (1) angeordnet ist und einen Strom eines Luft- Brennstoffgemisches in das Innere des mit Löchern versehenen Brennerkörpers (1) zuführt, durch die der Strom hindurchtritt und eine Flamme erzeugt, wobei ein Ende des Venturi-Rohrs (2) an dem Brennerkörper (1) befestigt ist, mit zusätzlichen Halte- und Zentriermitteln (4; 5; 14, 15), die mit Steuermitteln (11, 15) zum Steuern der Verteilung des Stroms des Luft- Brennstoffgemischs zu den Löchern versehen sind, wobei die Halte- und Zentriermittel (4; 5; 14, 15) eine im wesentlichen flache Form besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (11, 15) Öffnungen (11) aufweisen, die in den Halte- und Zentriermitteln (4, 5) gebildet sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, wobei die Halte- und Zentriermittel (4; 5; 14, 15) erste Halte- und Zentriermittel (4; 14; 15) aufweisen, die an einem ersten Zwischenabschnitt des Venturi- Rohrs (2) angeordnet sind.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halte- und Zentriermittel (4; 5; 14, 15) zweite Halte- und Zentriermittel (5) aufweisen, die in der Nähe eines zweiten Endes (6) des Venturi- Rohrs (2) angeordnet sind.

4. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halte- und Zentriermittel (4; 5; 14, 15) zweite Halte- und Zentriermittel (5) aufweisen, die an einem zweiten Zwischenabschnitt des Venturi- Rohrs (2) angeordnet sind.

5. Brenner nach Anspruch 3 oder 4, wobei die zweiten Halte- und Zentriermittel (5) eine im wesentlichen flache Form besitzen.

6. Brenner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Steuermittel Öffnungen (11) aufweisen, die in den zweiten Halte- und Zentriermitteln angeordnet sind.

7. Brenner nach Anspruch 6, wobei die Öffnungen (11) eine im wesentlichen kreisförmige Form besitzen.

8. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Halte- und Zentriermittel (4) ein Außenprofil besitzen, das zwei im wesentlichen geradlinige Strecken (7, 8) aufweist, die verbunden sind durch eine erste Verbindungsstrecke (9) mit einer Form, die im wesentlichen der Form der Außenkontur des Venturi- Rohrs (2) angepaßt ist, und durch eine zweite Verbindungsstrecke (10) mit einer Form, die im wesentlichen dem Konturverlauf der Innenfläche (16) des Körpers (1) angepaßt ist.

9. Brenner nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zweiten Halte- und Zentriermittel (5) ein Außenprofil besitzen, das zwei im wesentlichen geradlinige Strecken (7, 8) aufweist, die verbunden sind durch eine erste Verbindungsstrecke (9) mit einer Form, die im wesentlichen der Form der Außenkontur des Venturi- Rohrs (2) angepaßt ist, und durch eine zweite Verbindungsstrecke (10) mit einer Form, die im wesentlichen dem Konturverlauf der Innenfläche (16) des Körpers (1) angepaßt ist.

10. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Halte- und Zentriermittel (4) einem ringförmigen Mittel (12) mit einer Form zugeordnet sind, die im wesentlichen dem Konturverlauf der Innenfläche (16) des Körpers (1) angepaßt ist.

11. Brenner nach Anspruch 4 oder 5, wobei die zweiten Halte- und Zentriermittel (5) einem ringförmigen Mittel (13) mit einer Form zugeordnet sind, die im wesentlichen dem Konturverlauf der Innenfläche (16) des Körpers (1) angepaßt ist.

12. Brenner nach Anspruch 2, wobei die Steuermittel Vorsprünge (15) der ersten Halte- und Zentriermittel (14, 15) beinhalten, wobei die Vorsprünge (15) in einer im wesentlichen radialen Richtung bezogen auf eine Längsachse (A) des Brenners ausgerichtet sind und wobei die Öffnungen zwischen nebeneinander liegenden Paaren der Vorsprünge (15) gebildet sind.

13. Brenner nach Anspruch 12, wobei die ersten Halte- und Zentriermittel (14, 15) Ringmittel (14) aufweisen, die auf dem Venturi-Rohr (2) in Kontakt mit dessen Außenfläche angeordnet sind, wobei die Ringmittel (14) mit den Vorsprüngen (15) versehen sind.

14. Brenner nach Anspruch 12, wobei die Vorsprünge (15) Teil des Körpers des Venturi-Rohrs (2) sind.

15. Brenner nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei jeder der Vorsprünge ein Ende besitzt, das zu der Innenfläche (16) des Körpers (1) zeigt und sich gegen die Innenfläche (16) lehnt.

16. Brenner nach Anspruch 15, wobei dieses Ende eine Kontur mit einer Form besitzt, die im wesentlichen der Form der Innenfläche (16) angepaßt ist.

17. Brenner nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Vorsprünge (15) im wesentlichen blattförmig sind.

18. Brenner nach Anspruch 17, wobei jeder der im wesentlichen blattförmigen Vorsprünge (15) in einer jeweiligen Ebene liegt, die die Achse (A) unter einem vorbestimmten Winkel schneidet.

19. Brenner nach Anspruch 18, wobei der vorbestimmte Winkel für jeden der im wesentlichen blattförmigen Vorsprünge (15) derselbe ist.

20. Brenner nach Anspruch 18, wobei der vorbestimmte Winkel nicht für jeden der blattförmigen Vorsprünge (15) derselbe ist.

21. Brenner nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der blattförmige Vorsprung (15) eine konstante Breite besitzt.

22. Brenner nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die blattförmigen Vorsprünge (15) eine in Richtung der Innenfläche (16) des Körpers (1) zunehmende Breite besitzen.

23. Brenner nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei die blattförmigen Vorsprünge (15) eine in einer radialen Richtung gekrümmte Oberfläche besitzen.

24. Brenner nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei die blattförmigen Vorsprünge (15) eine in einer axialen Richtung gekrümmte Oberfläche besitzen.

25. Brenner nach Anspruch 23, wobei die blattförmigen Vorsprünge (15) eine in einer axialen Richtung gekrümmte Oberfläche besitzen.

26. Brenner nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei der Krümmungsradius der Oberfläche für jeden der blattförmigen Vorsprünge (15) der gleiche ist.

27. Brenner nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei der Krümmungsradius der Oberfläche nicht für jeden der blattförmigen Vorsprünge (15) der gleiche ist.