DE8809874U1

DE8809874U1 - Gas burner

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Publication number: DE8809874U1
Application number: DE8809874U
Authority: DE
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1988-09-15
Also published as: DE3826279C2; DE3826279A1

Description

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Joh. Vaiiiant GmbH u. Co ^{GM 678} 18. M 1988 Joh. Vaiiiant GmbH u. Co ^{GM 678} 18. M 1988

GasbrennerGas burner

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit über eine Gaszufuhrleitung und ein Regelventil gespeisten GasaustrittsÖffnungen zumindest einer Brennerkammer·The invention relates to a gas burner with gas outlet openings of at least one burner chamber fed via a gas supply line and a control valve.

Aufgabe der Erfindung ist es, dafür zu sorgen, daß ein solcher Gasbrenner eine weitestgehend achadatofffreie Verbrennung ermöglicht, indem den Gasaustrittsöffnungen des Brenners innerhalb des Brennraumes, also im Flararaenbereich, zusätzlich Gas t~w. ein Gas-Luft-Gemisch in einer optimal dosierten Menge zugeführt wird.The object of the invention is to ensure that such a gas burner enables combustion that is as free of carbon monoxide as possible by supplying additional gas or a gas-air mixture in an optimally dosed quantity to the gas outlet openings of the burner within the combustion chamber, i.e. in the combustion chamber area.

Durch Zugabe von Gas zur Sekundär-Verbrennungsluft kann gemäß einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag eine erhebliche Reduktion der NQ -Emission, erzielt werden. Pro= blematisch ist jedoch eine solche Dosierung über den gesamten Leistungsbereich des BrennerB, etwa durch Anzapfen der zum Brenner führenden Gaszufuhrleitung.By adding gas to the secondary combustion air, a significant reduction in NQ emissions can be achieved, according to a proposal that is not part of the state of the art. However, such dosing is problematic across the entire output range of the burner, for example by tapping the gas supply line leading to the burner.

Die zuströmende Sekundärluftraenge bleibt nämlich über einen weiten Bereich im wesentlichen konstant, wogegen der Gasdruck zwangsläufig erheblich variiert. Somit würde bei normaler Druckeinstellung der Prozentsatz des zusätzlich zugeführten Gases vom Optimalwert abweichen und dies könnte im Extremfall zur Erzeugung eines zündfähigen und damit rückzündfähigen Gemisches führen.The incoming secondary air volume remains essentially constant over a wide range, whereas the gas pressure inevitably varies considerably. Thus, with a normal pressure setting, the percentage of additionally supplied gas would deviate from the optimum value and, in extreme cases, this could lead to the creation of an ignitable and therefore reignitable mixture.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, den Anteil des zusätzlich zugeführten Gases in Abhängigkeit von der variablen Brenner-The aim of the invention is therefore to determine the proportion of additional gas supplied depending on the variable burner

leistung in einer für eine schadstofffreie Verbrennung optimalen Höhe zu erhalten^performance at an optimum level for pollutant-free combustion^

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß in den Bereich der Gasaustrittsöffnungen innerhalb des Brennraumes eine Führung für zusätzliches Gas mündet, deren Durchsatz über zumindest ein gesondertes Regelventil regelbar ist.According to the invention, this aim is achieved in that a guide for additional gas opens into the area of the gas outlet openings within the combustion chamber, the throughput of which can be regulated via at least one separate control valve.

Mit Hilfe eines solchen Regelventiles kann dann die Menge des zugeführten zusätzlichen Gases den Leistungsschwankungen des Brenners folgend stets auf den für eine optimale Verbrennung erforderlichen Sollwert geregelt werden.With the help of such a control valve, the amount of additional gas supplied can then be regulated to the setpoint required for optimal combustion, following the output fluctuations of the burner.

Nach einer bevorzugten Ausführungaforra des Erfindungsgegenstandes ist der Durchsatz der Führung für das zusätzliche Gas proportional in Abhängigkeit von der über die Brennerkammer erfolgenden Gaszufuhr zu den Ga3austrittsöffnungen, z. B." vom Gasdruck in der Gaszuführleitung; abhängig* Diess Lesung erweist sich insofern als vorteilhaft, als·sie sich sowohl mit Hilfe von Steuerdruckleitungen als auch mit mechanisch verbundenen Ventilen verwirklichen läßt.According to a preferred embodiment of the subject matter of the invention, the throughput of the guide for the additional gas is proportional to the gas supply via the burner chamber to the gas outlet openings, e.g. dependent on the gas pressure in the gas supply line. This arrangement proves to be advantageous in that it can be implemented both with the aid of control pressure lines and with mechanically connected valves.

Ferner kann der Durchsatz in Abhängigkeit von der Leistung des der Luftzufuhr zum Brenner dienenden Gebläses regelbar sein. Auch diese Lösung läßt sich mechanisch vergleichsweise einfach verwirklichen.Furthermore, the throughput can be regulated depending on the performance of the fan used to supply air to the burner. This solution can also be implemented relatively easily mechanically.

Schließlich kann im Rahmen der Erfindung der Durchsatz in dieser Führung darüber hinaus auch in einer zeitlichen Abhängigkeit von der Inbetriebnahme bzw. der Abschaltung der Gaszufuhr zu den Gasaustri-ttsöffnungen steuerbar sein.Finally, within the scope of the invention, the throughput in this guide can also be controlled in a temporal dependence on the start-up or shutdown of the gas supply to the gas outlet openings.

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Dies trägt insofern zu einer weiteren Verringerung der Schadstoffemission, 0&ldquor;H unverbrannte Kohlenwasserstoffe, bei, als eine Verzögerung der Zufuhr des zusätzlichen Gases beim Einschalten des Brenners ebenso wie eine vorzeitige Beendigung dieser Zufuhr beim Abschalten des Brenners verhindern, daß unverbranntcs Gas über dsn Srennrauni in Sie Atmosphäre gelangt.This contributes to a further reduction in the emission of pollutants, i.e. unburned hydrocarbons, since a delay in the supply of additional gas when the burner is switched on as well as an early termination of this supply when the burner is switched off prevent unburned gas from entering the atmosphere via the combustion chamber.

Die Führung für.das zusätzliche Gas kann nach einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes von einem die Brennerkammer ummantelnden Hüllrohr gebildet sein, das zwecks Vermischung dieses Gases mit Verbrennungsluft im Abstand von dem die Gasaustrittsöffnungen aufweisenden Brennerkopf endet. Mit Hilfe dieser Ausbildung der Führung kann also das zusätzliche Gas bei einem Gebläsebrenner den Brennerflammen geroeinsam mit !der Sekundärluft zuströmen.According to a preferred embodiment of the subject matter of the invention, the guide for the additional gas can be formed by a jacket tube that surrounds the burner chamber and ends at a distance from the burner head that has the gas outlet openings for the purpose of mixing this gas with combustion air. With the help of this design of the guide, the additional gas in a fan burner can flow smoothly to the burner flames together with the secondary air.

Anderseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Führung zwecks Zufuhr puren, unverraischten Gases unmittelbar im Bereich der Gasaustrittsöffnungen der Brennerkammer enden zu lassen, um dadurch die Menge dieses zusätzlich zugeführten Gases exakt in dies°nr Bereich verteilen zu können.On the other hand, it is also possible to end the duct for the supply of pure, unadulterated gas directly in the area of the gas outlet openings of the burner chamber in order to be able to distribute the amount of this additionally supplied gas exactly in this area.

Vorteilhafterweise ist zwischen der Mündung des Hüllrohrs und den Gesaustrittsöffnungen der Brennerkammer eine mit Schlitzen od. dgl. Ausnehmungen ausgebildete Scheibe angeord;· , die den Brennraum von einem den ummantelten Teil der ^"ren- ^rkammer aufnehmenden Teil eines Gehäuses abgrenzt. Dank dieser Maßnahme bildet der Gasbrenner eine raumsparende und sehr kompakte Baueinheit.Advantageously, a disk with slots or similar recesses is arranged between the mouth of the cladding tube and the outlet openings of the burner chamber, which separates the combustion chamber from a part of a housing that accommodates the encased part of the combustion chamber. Thanks to this measure, the gas burner forms a space-saving and very compact structural unit.

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Zwischen dem Rand dieser Scheibe und der Innenseite dieses Gehäuses kann ein Spalt für den Durchtritt von Luft "bzw. eines Gas-Luft-Gemisches vorgesehen sein, wobei dieser Spalt für eine günstige zentralsymraetrische und somit sehr gleichmäßige Verteilung dieser Verbrennungsluft bzw.. des zusätzlich zuströmenden Gases zu sorgen vermag. ■A gap can be provided between the edge of this disk and the inside of this housing for the passage of air or a gas-air mixture, whereby this gap can ensure a favorable centrally symmetrical and thus very even distribution of this combustion air or the additional gas flowing in. ■

Der die Brennerkammer aufnehmende Teil des Gehäuses kann, gegebenenfalls über eine einstellbare Blende, mit einem über eine Gebläse mit Verbrennungsluft versorgten Bingraum verbunden sein, der sich problemlos an das Gehäuse anfügen läßt.The part of the housing that accommodates the burner chamber can be connected, if necessary via an adjustable cover, to a combustion chamber that is supplied with combustion air via a fan and can be easily attached to the housing.

Bevorzugt ist sowohl in der Führung des zusätzlichen Gases als auch in der Zufuhrleitung zur Brennerkammer je ein Regel- ■ ventil angeordnet und diese beiden Ventile sind in einem Steuerungssystem miteinander verknüpft, sei es über Steuerdruckleitungen oder in mechanischem Verbund.Preferably, a control valve is arranged both in the guide of the additional gas and in the supply line to the burner chamber and these two valves are linked together in a control system, either via control pressure lines or in a mechanical connection.

Einzelheiten solcher Steuerungssysteme sind der besseren Ver-' ständlichkeit wegen nachstehend an Hand der Zeichungen erläutert, die Aueführungsbeispiele des Erfindungsgegenstande3 darstellen.For the sake of better comprehensibility, details of such control systems are explained below with reference to the drawings, which show exemplary embodiments of the subject matter of the invention.

Im einzelnen zeigenIn detail

Pig«1 das Prinzip der Erfindung sohematiBch, Pig.2 einen Schnitt naoh II-II der Fig.1, Pig.3 ein Steuerungssystem gleichfalls eohematisch, Fig.4 ein Detail der Gasversorgung im Längseohnitt, Pig.3 eine Aueführungsform im Axialschnitt,Fig. 1 shows the principle of the invention in a similar manner, Fig. 2 shows a section along II-II of Fig. 1, Fig. 3 shows a control system in a similar manner, Fig. 4 shows a detail of the gas supply in a longitudinal section, Fig. 3 shows an embodiment in an axial section,

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Pig.6 und 7 zwei weitere Ausführungsformen in schematischen Axialschnitten mit einem Steuerungsschaltbild,Pig.6 and 7 two further embodiments in schematic axial sections with a control circuit diagram,

Fig.8 eine Ausführungsvariante eines Schaltschemas.Fig.8 shows a variant of a circuit diagram.

Fig.1 und 2 betreffen eine Ausführungsform eines Gebläsebranners, derzufolge eine zylindrische Brennerkammer 1 über ein nicht dargestelltes Gaszufuhrventil und eine Gaszufuhrleitung 2 mit Gas gespeist wird. Diese Brennerkammer &Iacgr; weist an ihrer der Gaszufuhrleitung 2 gegenüberliegenden Stirnseite in einem Brennerkopf eine Schar radial gerichteter Gasaustrittsöffnungen auf. Gemäß Pig.1 ist die Brennerkammer 1 bis in die Bähe des Bereiches der Gasaustrittsöffnungen 3 von einem Hüllrohr 4 ummantelt und dieser Mantel bildet eine Führung 5 für Gas, das zwecks Herbeiführung einer vollkommenen, schadetofffreien ■Verbrennung dem Brennraum 14 im Bereich der Auetrittsöffnungen über eine Zufuhrleitung 6' in einem optimal dosierten Maße zugeführt werden kann, wobei es auf dem Weg vom Ende des Hüllrohres 4 bis zu den Gemischaustrittsöffnungen 3 mit Verbrennungsluft vermischt wird.Fig.1 and 2 relate to an embodiment of a fan burner, according to which a cylindrical burner chamber 1 is fed with gas via a gas supply valve (not shown) and a gas supply line 2. This burner chamber 1 has a group of radially directed gas outlet openings in a burner head on its front side opposite the gas supply line 2. According to Fig.1, the burner chamber 1 is surrounded by a jacket tube 4 up to the area of the gas outlet openings 3 and this jacket forms a guide 5 for gas which, in order to bring about complete, pollutant-free combustion, can be fed to the combustion chamber 14 in the area of the outlet openings via a supply line 6' in an optimally dosed amount, whereby it is mixed with combustion air on the way from the end of the jacket tube 4 to the mixture outlet openings 3.

Fig.3 stellt die Anordnung zweier mit Magnetventilen 9 und gekoppelter Regler 7 und 8 dar, von denen dsr Regler 7 die Höhe des Druckes in der Führung 5 für das dem Brennraum 14 zusätzlich zugeführte Gas regelt und der Regler 8 den Druck in der Gaszufuhrleitung 2 zur Brennerkammer 1. Der Regler 7 regelt den Druck in der Führung 5 erfindungsgemäß in einer proportionalen Abhängigkeit vom Luftdruck im Raum 19·Fig.3 shows the arrangement of two regulators 7 and 8 coupled with solenoid valves 9 and 10, of which regulator 7 regulates the level of pressure in the guide 5 for the gas additionally supplied to the combustion chamber 14 and regulator 8 regulates the pressure in the gas supply line 2 to the combustion chamber 1. According to the invention, regulator 7 regulates the pressure in the guide 5 in a proportional dependence on the air pressure in the chamber 19.

Zur Verringerung der Schadstoffemission kann im Rahmen der Erfindung überdies vorgesehen sein, daß die Einschaltung des vom Regler 7 gesteuerten Magnetventiles 9 über ein Zeitglied oder Steuerelement beim Start des Brenners verzögert und beim Abschalten des Brenners das Schließen dieses Ventiles 9 vorgezogen wird, um den Austritt unverbrannten Gases in die Atmosphäre zu verhindern.In order to reduce the emission of pollutants, it can also be provided within the scope of the invention that the switching on of the solenoid valve 9 controlled by the regulator 7 is delayed via a timer or control element when the burner is started and that the closing of this valve 9 is brought forward when the burner is switched off in order to prevent the escape of unburned gas into the atmosphere.

Pig.4 veranschaulicht, daß das für die zusätzliche Versorgung des Brenners erforderliche Gas der Gasversorgungsleitung 25 zur Führung 5 über die Zufuhrleitung 6 mittels eines steuerbaren Ventiles 13 in dosierten*,, regelbaren Mengen, die auf die jeweilige Leistung des Brenners proportional abgestimmt sind, entnommen werden kam,.Pig.4 illustrates that the gas required for the additional supply of the burner can be taken from the gas supply line 25 for guidance 5 via the feed line 6 by means of a controllable valve 13 in metered*,, adjustable quantities which are proportionally adjusted to the respective output of the burner.

.Gemäß der Fig.3 und 5 befindet sich der Gasbrenner innerhalb eiues Gehäuses 11 und eine von radialen Schlitzen od. dgl. Ausnehmungen durchsetzte Scheibe* 12 grenzt den Brennraum 14 vom Teil 15 des Gehäuses 11 ab, dem über eine einstellbare Blende 16 und eine dem Gehäuse 11 anfügbare Ringkammer 17 aus einer Gebläseluftführung 18 Verbrennungsluft zugeführt wird, die sich mit dem aus dem offenen Ende der Führung 5 austretenden Gas vermischt und durch die Schlitze der Scheibe 12 und den an ihrem Rand mit der Innenseite des Gehäuses 11 gebildeten peripheren Ringspalt 19 in den Bereich der Gasaustrittsöffnungen 3 der Brennerkammer 1 gelangt..According to Fig.3 and 5, the gas burner is located within a housing 11 and a disk* 12 penetrated by radial slots or similar recesses delimits the combustion chamber 14 from the part 15 of the housing 11, to which combustion air is supplied from a blower air guide 18 via an adjustable aperture 16 and an annular chamber 17 that can be attached to the housing 11, which air mixes with the gas emerging from the open end of the guide 5 and passes through the slots in the disk 12 and the peripheral annular gap 19 formed at its edge with the inside of the housing 11 into the area of the gas outlet openings 3 of the burner chamber 1.

In diesen Bereich ragen auoh ein Zündelement 20 und ein als Flammenwächter dienendes Ionisationselement 21.An ignition element 20 and an ionization element 21 serving as a flame detector also extend into this area.

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Pig.6 zeigt das Schaltbild einer Steuerung eines solchen Gasbrenners. Der Zustrom der Gebläseluft in der Führung 18 wird mittels eines Drosselelementes 22 eingestellt. Die Steuerung der Druckregler 7 und 8 mit ihren Magnetventilen 9 und 10 erfolgt über eine Kegelelektronik 23, der ein Sollwertgeber 24 zugeordnet ist.Pig.6 shows the circuit diagram of a control system for such a gas burner. The inflow of the blower air in the guide 18 is adjusted by means of a throttle element 22. The control of the pressure regulators 7 and 8 with their solenoid valves 9 and 10 is carried out via a cone electronics 23, to which a setpoint transmitter 24 is assigned.

Die Versorgung der srir Brennerkammer 1 und den Gasaustrittsöffnungen 3 führenden Gaszufuhrleitung 2 und der in die Führung 5 mündenden Gaszufuhrleitung 6 erfolgt aus einer gemeinsamen·· Gasversorgunsleitung 25. Das zusätzlich zugeführte Sekundärgas vermischt sich nach dem Austritt aus der Führung 5 mit der aus der Führung 18 geförderten Verbrennungsluft und gelangt dann über die Schlitze der Scheibe 12 und den Spalt 19 in den Brennraum 14 zu den Gasaustrittsöffnungen 3.The gas supply line 2 leading to the burner chamber 1 and the gas outlet openings 3 and the gas supply line 6 leading into the guide 5 are supplied from a common gas supply line 25. The additionally supplied secondary gas mixes with the combustion air conveyed from the guide 18 after exiting the guide 5 and then passes through the slots in the disk 12 and the gap 19 into the combustion chamber 14 to the gas outlet openings 3.

Flg.7 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, derzufolge diese Führung 5 nicht vor der Scheibe 12 endet, sondern unmittelbar an die von den Schlitzen durchsetzte Scheibe' 12 anschließt·■ und pures, unvermischtes Gas zu den Gasaustrittsöffnungen 3 gelangen läßt.Fig. 7 shows a modified embodiment, according to which this guide 5 does not end in front of the disk 12, but directly connects to the disk 12 penetrated by the slots and allows pure, unmixed gas to reach the gas outlet openings 3.

Fig.8 ist die Draufsicht auf das oberseitig mit Gaeaustrittsöffnungen versehene Ende eines mit Gas oder einem Gaa-Luft-Geraiech über eine Düse gespeisten, eine Brennerkammer 1 einschließenden Brennerstabes, der von zwei Führungen 5 für zusätzlich zuzuführendes Gas flankiert ist*Fig.8 is a top view of the top end of a burner rod, which is provided with gas outlet openings and is fed with gas or a gas-air mixture via a nozzle and encloses a burner chamber 1, which is flanked by two guides 5 for additional gas to be supplied*

&Iacgr; Diese Führungen 5 weisen aufwärts gerichtete Gasaustritteöffnungen 26 auf, über die dem oberhalb der Auetrittsöffnungen&Iacgr; These guides 5 have upwardly directed gas outlet openings 26, through which the gas above the outlet openings

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3 der Brennerkammer 1 gelegenen Bereiich seitwärts zusätzliches Gas zugeführt wird. 3 of the burner chamber 1, additional gas is supplied sideways .

Die zugehörige Steuerung entspricht jener nach Fig.6, wobei die Möglichkeiten beatahen, sie mittels die Druckregler 7 und verbindender Steuerleitungen oder durch mechanische Verbindung (Verbundregler) dieser Druckregler durchzuführen.The associated control corresponds to that shown in Fig. 6, whereby the options include implementing it by means of the pressure regulators 7 and connecting control lines or by mechanical connection (combined regulator) of these pressure regulators.

Claims

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■ e t Claims:

1. Gas burner with gas outlet openings of at least one burner chamber fed via a gas supply line and a control valve, characterized in that a guide (5) for additional gas opens into the area of these gas outlet openings (3) within the combustion chamber (14), the throughput of which can be regulated via at least one separate control valve (9 or 13).

2. Gas burner according to claim 1, characterized in that the throughput of this guide (5) is proportional to the gas supply via the burner chamber (1) to the mixture outlet openings (3) of this burner chamber (I),

e.g. depending on the gas pressure in the gas supply line (2), is adjustable.

3« Gas burner according to claim 1, characterized in that the throughput of this guide (5) is adjustable depending on the power of a fan serving to supply air to the burner.

4. Gas burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the throughput in this guide (5) can be controlled with a delay or an advance depending on the time of starting up the burner or the switching off of the gas supply to the gas outlet openings (3) of the burner chamber (1).

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5. Gas burner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the guide (5) for the additional gas is formed by a jacket tube (4) surrounding the burner chamber (1) which ends at a distance from the area of the burner chamber (1) having gas outlet openings (3) for the purpose of mixing the gas with combustion air (Fig. 1, 3, 5, 6).

6. Gas burner according to one of claims 1 to 4, characterized

characterized in that the guide··- for the purpose of supplying pure, unmixed gas ends directly in the area of the gas outlet opening (3) of the burner chamber (1) (Fig.7).

7. Gas burner according to claim 5 or 6, characterized in that between the mouth of the cladding tube (4) and the gas inlet openings (3) of the burner chamber (1) there is arranged a disk (12) provided with grooves or recesses, which separates the combustion chamber (14) from a part of the burner chamber which is encased in the casing.

(I) receiving part (15) of a common housing (11) (Fig^5).

&bgr;. Gas burner according to claim ?, characterized in that between the edge of the disc (12) and the inside of the housing

(II) a gap (19) is provided for the passage of combustion air or a gas-air mixture (Pig.5).

9. Gas burner according to claim 7 or 8, characterized in that the part (15) receiving the burner chamber (1) of the housing

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(11) Is connected via a possibly adjustable screen (16) to an annular chamber (17) attached to the housing (11) and supplied with combustion air via a fan (Fig.5).

10. Gas burner according to one of claims 1 to 8 _; characterized by a control valve (9 or 10) arranged in the gas supply line (6) serving to guide the additional gas and in the supply line (2) to the burner chamber, which are linked to one another in a common control system (Fig. 6 and 8).