DE9218342U1

DE9218342U1 - Strahlungsbrenner für Heizkessel

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Publication number: DE9218342U1
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Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2002-07-17

Description

(16 801) Strahlunqsbrenner für Heizkessel

Die Neuerung betrifft einen Strahlungsbrenner für Heizkessel, bestehend aus einem mit einseitigem Gaszufuhranschluß zum Innenraum versehenen Brennerkörper, dessen Brennerfläche aus Metallgewebe gebildet ist.

Brenner der genannten Art sind bspw. nach dem DE-GM 1 687 666 bekannt, und zwar mit Brennerflächen sowohl in ebenflächiger als auch zylindrischer Form. Letztere hat auch ein einschlägiger Brenner nach der DE-OS 32 18 258, bei dem die Brennerfläche ebenfalls aus einem Draht- bzw. Metallgewebe gebildet ist.

Bei ebenflächigen Brennerflächen entspricht zwangsläufig die Flammenseite der Brennerfläche ihrer Zuströmfläche, d.h., die Brennerfläche ist relativ klein, während bei zylindrischen Brennerflächen diese in bezug auf den Gaszuströmquerschnitt wesentlich größer ist, wenn das Gasgemisch in axialer Richtung in den Zylinder eingeleitet wird. Abgesehen davon, daß die Endränder eines Drahtgewebebandes, das den Zylinder bilden soll, in ggeigneter Weise fest miteinander verbunden sein müssen, eine Schweißnaht also unvermeidbar ist, ist für solche Brenner das zylindrische Drahtgewebe nicht ausreichend stabil, so daß es zusätzlicher am Drahtgewebe innen anliegenden Stützelemente in Form von ebenfalls zylindrischen Rosten

oder Lochblechen (siehe ebenfalls DE-GM 1 687 666 und DE-OS 32 258) bedarf.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, mit Rücksicht auf möglichst kleine Brennkammerabmessungen, möglichst geringe Raumbeanspruchung und thermische Beanspruchung eine möglichst große Brennerfläche zu verwirklichen, wobei das den eigentlichen Gaszuströmraum umschließende Drahtgewebe einfach herzustellen und zudem von der Form her so stabil sein soll, daß es im Inneren des Brennerkörpers keiner zusätyzlichen formhaltenden Stützelemente bedarf.

Diese Aufgabe ist mit einem Strahlungsbrenner der eingangs genannten Art nach der Neuerung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst, aber auch durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches 10. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Wollte man der geforderten Formstabilität der Brennerfläche mit einer sich anbietenden formstabilen Halbkugelform genügen und auch der Forderung nach einer möglichst geringen thermischen Belastung, so führte dies (immer bei vergleichbaren Gasdurchsätzen bleibend) zu entsprechend großen Durchmessern solcher Brennerflächen und in Anpassung dazu zu entsprechend großen Brennkammern der Heiz

kessel, die mic. einem solchen Brenner betrieben werden sollen.

Demgegenüber stellt die neuartige Ausbildung gewissermaßen einen Kompromiß zwischen einer, wie erwähnt, formstabilitätsanfälligen, zylindrischen Brennerform und einer formstabilen aber Minimalfläche bietenden Halbkugelform dar. So läßt sich bspw. in bezug auf eine für eine Halbkugel erforderliche Brennkammeröffnung, durch die ja der Brenner einbringbar sein muß, ein ellipsoidaler Brennerkörper einbringen, der eine wesentlich größer wirksame Brennerfläche aufweist, und bei der eine entsprechend reduzierte thermische Belastung auftritt. Das damit von der Formgebung her gegebene Herstellungsproblem für die ellipsoidale Brennerform ist dabei in weiterer Kennzeichnung auf einfache Weise dadurch gelöst, daß man einen solchen Brenner aus zwei ohne weiteres herstellbaren formidentischen Schalen bildet, diese zum Brennerkörper zusammenfügt und in geeigneter Weise miteinander verbindet. Bei kleinerem Brennerflächenbedarf kann man aber auch ohne weiteres nur eine Schale benutzen, die auf einem Träger aufgesetzt wird, der die elliptische Öffnung der einen Halbellipsoiden bildenden Schale abschließt und der mit dem Gaszufuhranschluß versehen ist.

Die Verbindung der beiden Schalen, die zusammengefügt im wesentlichen einen Vollellipsoiden bilden, kann auf zweierlei Art erfolgen, nämlich zum einen dadurch, daß man die beiden Schalen in geeigneter Weise beidseitig an

einen Rahmen anfügt, der gleichzeitig den Gaszufuhranschluß enthält und zum anderen dadurch, daß man die beiden mit einer Umfangsrandabkröpfung versehenen Schalen mit einem von außen angelegten, dann den Anschlußrahmen bildenden Kröpfprofil zusammenschließt. Dabei sind vorteilhaft und vorzugsweise der Rahmen bzw. das Kröpfprofil so ausgestaltet, daß auf Schweißverbindungen verzichtet werden kann.

Der neuartige Strahlungsbrenner wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 den als Vollellipsoiden ausgebildeten Brennerkörper in Seitenansicht;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Brennerkörper längs
Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3- 5 eine besondere Ausführungsform des Brennerkörpers im Längs- und Querschnitt und in
Draufsicht;

Fig. 6 im Schnitt und stark vergrößert die Verbindung der Schalen mit dem Rahmen;

Fig. 7 im Schnitt eine weitere besondere Ausführungsform des Brennerkörpers;

Fig. 8-10 im Schnitt Ausführungsformen des die Schalen
verbindenden Kröpfprofiles und

Fig. 11-13 iiu Längs- und Querschnitt und in Draufsicht
den Brennerkörper in Form eines Halbellipsoiden.

Der Strahlungsbrenner besteht aus einem mit einseitigem Gaszufuhranschluß 6 zum Innenraum I versehenen Brennerkörper 1, dessen Brennerfläche 2 aus Metallgewebe gebildet ist.

Gemäß den schematischen Darstellungen in Fig. 1, 2 ist für einen solchen Strahlungsbrenner wesentlich, daß der Brennerkörper 1 ellipsoidal ausgebildet und dessen Brennerfläche 2 aus zwei formidentischen Schalen 3, 4 gebildet ist, die längs ihrer Umfangsränder 5 unter Einbindung des axialen Gaszufuhranschlusses 6 miteinander verbunden sind.

Unter Verweis auf Fig. 2 und wie dort gestrichelt angedeutet, kann der ellipsoidale Brennerkörper 1 mit unterschiedlich langen Nebenachsen NA versehen sein. Die beiden Schalen 3, 4 werden durch ein sogenanntes gewissermaßen einen Stützrahmen bildendes Kröpfprofil 15 zusammengehalten bzw. miteinander verbunden, was noch näher und anhand spezieller Ausführungsformen gemäß der Fig. 8 bis 10 erläutert wird.

Bei der Aus führungs form nach Fig. 3 bis 6 ist demgegenüber zwischen den abgekröpften Umfangsränder&eegr; 3 ' , 4 ' beider Schalen 3, 4 ein sogenannter Schalenverbindungsrahmen

7 angeordnet, der mit dent Gaszufuhranschluß 6 versehen ist.

Eine besondere Ausführungsform, die den konstruktiven Gegebenheiten an einem Heizkessel am besten gerecht wird, besteht gemäß Fig. 7 darin, daß der Brennerkörper 1 im wesentlichen ein gaszufuhrseitig senkrecht zur Hauptachse HA vor seinem Größtdurchmesser D abgeschnittener Ellipsoid und dieser längs seines Umfangsrandes 8 an einem Träger 9 mit Gaszufuhröffnung 10 angeschlossen ist. Der Abschnitt bzw. die Schnittebene E ist dabei, wie dargestellt, etwa zwischen das gaszufuhrseitig erste und zweite Viertel der Gesamtlänge L (siehe Fig. 1) des Brennerkörpers 1 gelegt.

Das gleiche Prinzip der ellipsoidalen Ausbildung der Brennerfläche 2 ist auch bei der Aus führungs form gemäß der Fig. 11 bis 13 verwirklicht, die für eine atmosphärische Betriebsweise des Brenners bestimmt ist.

Hierbei ist jedoch die Brennerfläche 2 aus einem im wesentlichen Halbellipsoiden gebildet, dessen Hauptachse HA der der zugehörigen Ellipse entspricht, wobei der Umfangsrand 11 der den Halbellipsoiden bildenden Schale 12 an einen im wesentlichen ebenflächigen Träger 13 angeschlossen ist, der beim Ausführungsbeispiel vier Gaszufuhranschlüsse 14 aufweist, die an einer nicht dargestellten Gasverteilerkammer angeschlossen sind.

Bezüglich der Verbindung der beiden Schalen zueinander bzw. der Anbindung der Schalen an den Schalenverbindungsrahmen 7 oder die Träger 9 bzw. 13 ergeben sich im einzelnen folgende Ausgestaltungsmöglichkeiten:

Vorteilhaft sind die beiden Schalen 3, 4 mit nach außen abgekröpften Umfangsrändern 3", 4" versehen und diese einzeln oder gemeinsam in ein außen umlaufendes Kröpfprofil 15 eingebunden, wobei gemäß Fig. 8, 9 das Kröpfprofil 15 zweischenkelig ausgebildet ist und die Umfangsränder 3", 4" der beiden Schalen 3, 4 sind einzeln jeweils zwischen einem umgekröpften Schenkel 16 des Kröpfprofiles 15 eingebunden. Das Kröpfprofil 15 kann dabei vorteilhaft mittig und an seinem Basissteg 17 mit einem Innensteg 18 versehen sein, der breiter bemessen ist als der Basissteg 17.

Schließlich kann gemäß Fig. 10 das Kröpfprofil 15 auch als außen auf die Umfangsränder 3", 4" der Schalen 3, 4 aufgekröpftes U-Profil 15' ausgebildet und zwischen den Umfangsränder 3", 4" der Senkrechtschenkel 19 eines mindestens einteiligen T-Profiles 20 mit eingebunden sein, dessen Quersteg 21 von innen an den Schalen 3, 4 anliegt. Wie ersichtlich, ist bei der dargestellten Ausführungsform gemäß Fig. 10 das T-Profil 20 zweiteilig ausgebildet, was bedeutet, daß vor dem Zusammenfügen beider Schalen 3, 4 die Teilprofile in die Schalen eingedrückt werden können, um dann durch Anlegen des U-Profiles 15' endgültig fest zusammengefügt zu werden. Diese Verbindungs-

arten nach den Fig. 8 bis 10 kommen insbesondere für den Brennerkörper 1 gemäß Fig. 7 infrage, können aber auch bei einem Brennerkörper 1 nach Fig. 1 zur Anwendung kommen, wobei jedoch der Gaszufuhranschluß 6 separat und in geeigneter Weise an den praktisch voll ellipsoiden Brennerkörper 1 angeschlossen werden muß.

Ein solcher und insoweit separater Anschluß der Gaszufuhgr entfällt bei der Ausführungsform nach Fig. 3 bis 6, wobei und wie vorerwähnt, zwischen den Umfangsrändern 3', 4' beider Schalen 3, 4 ein Schalenverbindungsrahmen 7 angeordnet und dieser mit dem Gaszufuhranschluß 6 versehen ist. Der Gaszufuhranschluß 6 des Schalenverbindungsrahmens 7 mündet dabei am Innenumfang der vom Rahmen 7 begrenzten Öffnung 22 aus. Der Rahmen 7 kann dabei aus zwei formidentischen Schalen 7' gebildet sein und die die Brennerfläche 2 bildenden Schalen 3, 4 sind mit ihren nach außen abgekröpften Umfangsrändern 3', 4' in die Umfangsränder 3", 4" der den Rahmen 7 bildenden Schalen T eingebunden, wie dies in fig. 6 verdeutlicht ist.

Wie aus den Fig. 3, 7 und 11 ersichtlich, sind die Träger 9 und 13 aber auch der Schalenverbindungsrahmen I₁ stufenförmig ausgebildet, wobei die Stufen führende und formstabilisierende Anschluß- und Aufsetzberreiche nicht nur für die Schalen 3, 4 bzw. 12 (Fig. 11, 12) bilden, sondern auch für gfl. im Innenraum I des Brennerkörpers 1 anzuordnende Gasverteiler 23 aus gelochtem Blech, die aber, da distanziert zur Brennerfläche 2 j aus Metallge-

webe angeordnet, nichts mit einer Stützfunktion für die Brennerfläche zu tun haben.

Um nochmals auf die Fig. 8 bis 10 zurückzukommen, sei erwähnt, daß die Innenstege 18 nicht nur eine Führungs- und Formstabilisierungsaufgabe haben, sondern diese Innenstege 18 wirken auch als Gasaustrittsblenden in diesem Bereich, d.h. die Flammen brennen etwas distanziert von den Kröpfprofilen 15, die dadurch thermisch nicht so hoch belastet werden. Im übrigen besteht durchaus die Möglichkeit, die Kröpfprofile 15 einschließlich der darin eingebundenen, abgekröpften Umfangsränder in gewissen Abständen zu lochen und zu bspw. zu vernieten.

Abgesehen vom halbellipsoiden Brennerkörper gemäß Fig. 11 bis 13, der natürlich, wie dargestellt, nach oben gerichtet in einer Brennkammer anzuordnen ist, wird man zweckmäßig bei Horizontalanordnung der Brennerkörper gemäß Fig. 1, 3 und 7 in einer Brennkammer die Verbindungsebene E^ der Schalen 3, 4 im Gegensatz zur gewählten Darstellung vertikal anordnen.

Claims

(16 801) Schutzansprüche:

1. Strahlungsbrenner für Heizkessel, bestehend aus einem mit einseitigem Gaszufuhranschluß (6) zum Innenraum versehenen Brennerkörper (1), dessen Brennerfläche (2) aus Me-tallgewebe gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Brennkörper ,(1) ellipsoidal ausgebildet und dessen Brennerfläche (2) aus zwei mit ihren Hauptachsen (HA) in Längsrichtung des Brennerkörpers orientierten formidentischen Schalen (3, 4) gebildet ist, deren Umfangsränder (5) an einem Schalenverbindungsrahmen (7) angeordnet sind, der auf einer Seite mit dem Gaszufuhranschluß (6) versehen ist.

2. Brenner nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,
daß der im wesentlichen ellipsoidale Brennerkörper (1) mit unterschiedlich langen Nebenachsen (NA) versehen ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Brennerkörper (1) im wesentlichen ein gaszufuhrseitig senkrecht zur Hauptachse (HA) vor seinem Größtdurchmesser (D) abgeschnittener Ellipsoid und dieser längs seines Umfangsrandes (8) an einem Träger

(9) mit Gaszufuhröffnung (10) angeschlossen ist (Fig. 7).

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden Schalen (3, 4) mit nach außen abgekröpften Umfangsrändern (3", 4") versehen und diese einzeln oder gemeinsam in ein außen umlaufendes, den Schalenverbindungsrahmen (7) bildendes Kröpfprofil (15) eingebunden sind (Fig. 8 bis 10).

5. Brenner nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Kröpfprofil (15) zweischenklig ausgebildet ist und die Umfangsränder (3", 4") der beiden Schalen (3, 4) einzeln jeweils zwischen einem umgekröpften Schenkel (16) des Kröpfprofiles (15) eingebunden sind.

6. Brenner nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Kröpf profil (15) mittig und an seinem Basissteg (17) mit einem Innensteg (18) versehen und dieser breiter bemessen ist als der Basissteg (17).

7. Brenner nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,
daß das Kröpf profil (15) als außen auf die Umfangsränder (3", 4") der Schalen (3, 4) aufgekröpftes U-

Profil (15') ausgebildet und zwischen den Umfangsrändern (3", 4") der Senkrechtschenkel (19) eines mindestens einteiligen T-Profiles (20) mit eingebunden ist, dessen Quersteg (29) von innen an den Schalen (3, 4) anliegt.

8. Brenner nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,
daß der Gaszufuhranschluß (6) des Schalenverbindungsrahmens (7) am Innenumfang der vom Rahmen (7) begrenzten Öffnung (22) ausmündet.

9. Brenner nach Anspruch 1 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Rahmen (7) aus zwei formidentischen Schalen (7¹) gebildet und die die Brennerfläche (2) bildenden Schalen (3, 4) mit ihren nach außen abgekröpften Umfangsrändern (3¹, 4') in die Umfangsränder (3", 4") der den Rahmen (7) bildenden Schalen (7') eingebunden sind.

10. Strahlungsbrenner für Heizkessel, bestehend aus einem mit einseitigem Gaszufuhranschluß (6) zum Innenraum versehenen Brennkörper (1), dessen Brennerfläche (2) aus Metallgewebe gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Brennerfläche (2) aus einem im wesentlichen Halbellipsoiden gebildet ist, dessen Hauptachse (HA) der der zugehörigen Ellipse entspricht und daß der

Umfangsrand (II) der den Halbellipsoiden bildenden Schale (12) an einen im wesentlichen ebenflächigen Träger (13) angeschlossen ist, der mit dem mindestens einen Gaszufuhranschluß (14) versehen ist (Fig. 11 bis 13).