EP0052191A2

EP0052191A2 - Atmosphärischer Allgasbrenner, insbesondere für gasbeheizte Haushaltgeräte

Info

Publication number: EP0052191A2
Application number: EP81106941A
Authority: EP
Inventors: Manfred Seebauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-11-15
Filing date: 1981-09-04
Publication date: 1982-05-26
Also published as: PT73794A; PT73794B; DE3043215A1; EP0052191B1; YU42118B; DE3164736D1; YU220481A; EP0052191A3

Abstract

Es wird ein atmosphärischer Allgasbrenner vorgeschlagen, der sich insbesondere zur Verwendung in gasbeheizten Haushaltgeräten eignet. Der Brenner hat mindestens ein Brennerrohr (10,12), welches aus zwei Halbschalen gebildet ist, die mit Ausformungen versehen sind, zwischen denen ein Strömungskanal für den Brennstoff gebildet ist. Auf das oben offene Brennerrohr (10, 12) ist eine im Querschnitt U-förmige Brennerleiste (52) mit einem Kopfstreifen und zwei nach unten abgewinkelten Seitenstreifen (54) aufgesteckt. Im Kopfstreifen der Brennerleiste (52) sind zwischen hochgestellten Lappen (66) Schlitze (62) für Hauptflammen und neben den Schlitzen in der Ebene des Kopfstreifens liegende Löcher (64) für Hilfsflammen gebildet. Diese werden aus Entspannungskammern (78) gespeist, welche zwischen den Seitenstreifen (54) der Brennerleiste und den die Längsöffnung (30) begrenzenden Seitenwandbereichen (26, 28) des Brennerrohres gebildet sind. Der Brenner zeichnet sich durch hohe Flammenstabilität und ein gutes Flammenbild, sowie im Fall der baulichen Vereinigung mit einem Injektor und einer Mischkammer durch ein günstiges Verhältnis von Bauhöhe zu Leistung aus.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Allgasbrenner nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem bekannten Brenner dieser Gattung (DE-OS 23 63 611) ist auf die mit einer durchgehenden Längsöffnung versehene Kopfseite des Brennerrohres eine im Querschnitt U-förmige Brennerleiste aufgesteckt, in welcher die Schlitze zum Austritt des Brenngases und zur Bildung der Brennerflammen angeordnet sind. Der Kopfstreifen der Brennerleiste hat ein V-förmiges Profil mit nach unten gekehrter Spitze und die Schlitze reichen an beiden Enden bis in die nach unten abgewinkelten Seitenstreifen der Brennerleiste hinein. Die Seitenstreifen liegen satt an den beiden Seitenwänden des Brennerrohres außen an, die sich bis zur Mündungsebene der Längsöffnung an der Kopfseite des Brennerrohres im gleichen Abstand parallel zueinander erstrecken. Die oberen Bänder der Seitenwände des Brennerrohres sind mit einzelnen Aussparungen versehen, welche mit Schlitzenden der aufgesteckten Brennerleiste korrespondieren. Dadurch sind Austrittsöffnungen für Hilfsflammen gebildet, welche die Überzündung von Brennerrohr zu Brennerrohr bei rostförmiger Anordnung erleichtern, die Sekundärluftzuführung zu den Hauptflammen des Brenners jedoch nicht behindern.
Diese bekannten Brenner zeigen ein gutes Flammenbild und arbeiten stabil, wenn die Belastung des Brenners, d. h. die pro Zeit- und Flächeneinheit durchgesetzte Brennstoffmenge, und damit die Geschwindigkeit, mit der das Brenngas und die Verbrennungsluft das Brennerrohr durchströmt, einen bestimmten Grenzwert nicht übersteigt.

' Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Brenner bei gleicher Fläche höher belastet werden kann, als ein Brenner bekannter Bauart, ohne daß die Verbrennung und das Flammenbild instabil werden. Durch die seitlichen Führungslappen an den Schlitzen ergeben sich einwandfreie, parallel zueinanderstehende und dadurch gut belüftete Hauptflammen, und die Haltewirkung der Hilfsflammen wird noch unterstützt durch die unterschiedlichen Austrittsebenen der seitlichen Löcher zu den durchgestellten Führungslappen der Brennerleiste. Gleichzeitig kann auch die Höhe der Brennerrohre kleiner bemessen werden, als bei bekannten Brennern vergleichbarer Leistung. Das ist besonders bei solchen Brennerrohren vorteilhaft, welche mit einem Injektor und einer Mischkammer eine Baueinheit bilden. Wenn bei solchen Brennern der Injektor wie bekannt parallel zur Längsachse des Brennerrohrs angeordnet ist, läßt sich ein-besondersgünstiges Verhältnis von Bauhöhe und Leistung des Brenners erzielen.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.
Bei Brennern, bei denen die kopfseitige Wand des Brennerrohres aus einem Blechteil gebildet ist, wird vorgeschlagen, daß die die Schlitze für die Hauptflammen begrenzenden Lappenpaare des Blechteils jeweils durch einen Stanzschnitt im Blechteil voneinander getrennt und danach aus dem Blechteil herausgestellt sind, und daß der Stanzschnitt an seinen beiden Enden bis zu den Löchern für die Hilfsflammen reicht. Dadurch ergeben sich eine fertigungsgerechte Konstruktion und außerdem der Vorteil, daß die Löcher für die Hilfsflammen an den aufsteigenden Randflanken der hochgestellten Lappen in die Schlitze für die Hauptflammen übergehen. Der Durchmesser der Löcher für die Hilfsflammen kann zweckmäßig gleich oder größer wie der Parallelabstand der Biegekanten der jeweils einander zugeordneten Lappen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn unter den Löchern für die Hilfsflammen an sich bekannte Entspannungskammern im Brennerrohr gebildet sind, welche über Drosselöffnungen mit dem unter den Schlitzen für die Hauptflammen liegenden Raum des Brennerrohres verbunden sind. Durch die Anordnung solcher Entspannungskammern in Verbindung mit den unmittelbar in die Schlitze für die Hauptflammen übergehenden Hilfsflammen-Löchern ergibt sich ein besonders hoher Stabilisierungseffekt der Hilfsflammen.
Das Verhältnis von Breite des Brennerrohres, Größe der Entspannungskammern und Größe der Längsöffnung unter den Schlitzen für die Hauptflammen läßt sich optimieren, wenn die Entspannungskammern gebildet sind zwischen den Seitenstreifen der aufgesetzten Brennerleiste und den die Längsöffnung begrenzenden Randabschnitten der Seitenwände des Brennerrohres und diese Randabschnitte zur Längsmittelebene des Brennerrohres hin abgekröpft sind.
Die in die Entspannungskammern führenden Drosselöffnungen können fertigungsgerecht durch Aussparungen in den die Längsöffnung begrenzenden Randabschnitten des Brennerrohres gebildet sein.
Die Flammenstabilität kann weiter verbessert werden, wenn die Randebene der Längsöffnung des Brennerrohres unterhalb der inneren Wandebene des Kopfstreifens der aufgesetzten Leiste liegt.
Zu demselben Zweck wird vorgeschlagen, die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffes bzw. des Brennstoff-Luft-Gemisches stromauf der Austrittsöffnungen an der Kopfseite des Brenners durch geeignete Mittel zu drosseln.
Das kann vorteilhaft durch Einprägungen der Seitenwände des Brennerrohres an gegenüberliegenden Stellen zur Bildung eines verengten Strömungsquerschnittes geschehen. Zusätzlich dazu kann eine Zwischenwand mit Drosselöffnungen im Brennerrohr vorgesehen sein, die zweckmäßig stromab des durch die Einprägungen der Seitenwände gebildeten verengten Strömungsquerschnittes angeordnet ist.
Die Drosselung des Brennstoff-Luft-Gemisches ist besonders vorteilhaft bei Brennerrohren, die mit einem Injektor und einer Mischkammer eine Baueinheit bilden. Wenn bei derartigen Brennerrohren die Achse des Injektors parallel zur Längsachse des Brennerrohres verläuft, liegt die Mischkammer im Bereich einer Umlenkung des Strömungskanals, in welcher eine besonders hohe Turbulenz und gute zusätzliche Durchmischung der Verbrennungskomponenten entsteht. Durch die Anordnung der den Flammenaustrittsöffnungen vorgelagerten Drosselstellen wird unmittelbar hinter der eigentlichen Mischzone im Bereich der Umlenkung des Strömungskanals eine Beruhigung der Strömung erzielt, welche zusammen mit den hochgestellten Lappen an den schlitzförmigen Austrittsöffnungen für die Hauptflammen ein stabiles Flammenbild auch bei hohen Belastungen des Brenners ergibt.
Eine besonders gute Sekundärluft-Zuführung zu den Wurzeln der Hauptflammen wird erreicht, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Schlitze für die Hauptflammen an der Kopfseite des Brennerrohres unterschiedlich lang gewählt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Brennerrohres, Fig. 2 eine Draufsicht auf das Brennerrohr nach Fig. 1 und Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1. In Fig. 4 ist noch stärker vergrößert ein der Fig. 3 entsprechender Schnitt durch den Kopfbereich des Brennerrohres dargestellt und Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Brennerleiste in Richtung des Pfeiles A in Fig. 4. Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5 und Fig. 7 zeigt einen Verfahrensschritt bei der Herstellung der Brennerleiste des Brennerrohres nach Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Das Brennerrohr ist aus zwei aus Blech geprägten Halbschalen 10 und 12 zusammengesetzt, welche in Seitenansicht ein etwa rechteckiges Profil mit einem ausgeklinkten Eckbereich 14 haben. Die seitlichen Ränder 16, 18 und der untere Rand 20, 22 der Halbschalen 10 und 12 sind durch Falzen gasdicht miteinander verbunden. Am oberen Rand sind die beiden Halbschalen 10 und 12 mit gegen die Längsmittelebene 24 (Fig. 4) des Brennerrohres hin abgekröpften Randabschnitten 26 und 28 versehen, welche zwischen sich eine Längsöffnung 30 des Brennerrohres begrenzen. Unterhalb der Längsöffnung 30 ist im Brennerrohr ein Raum 32 gebildet, der über einen verengten Strömungsquerschnitt 34 (Fig. 3) mit einer Mischkammer 36 zwischen den beiden Halbschalen 10 und 12 verbunden ist. An der senkrechten Kante der Ausklinkung 14 ist zwischen den beiden Halbschalen eine Injektoröffnung 38 gebildet, welche über einen zylindrischen Kanal 40 und einen sich diffusorartig erweiternden Kanal 42 in die Mischkammer 36 führt. Außerhalb des beschriebenen Strömungskanals liegen die beiden Halbschalen 10 und 12 aneinander an und sind dort über Niete 44 oder dergleichen zusätzlich miteinander verbunden.
In den unter der Längsöffnung 30 des Brennerrohres liegenden Raum 32 ist eine Leiste 46 eingesetzt, welche an ihrer Kopfseite einen Schlitz 48 zumgedrosselten Durchtritt des Brennstoff-Luft-Gemisches hat. In dem unmittelbar über der Mischkammer 36 liegenden Bereich geht der Schlitz 48 in einen engeren Längsabschnitt 50 (Fig. 2) über, welcher so bemessen ist, daß sich über die gesamte Länge des Brennerrohres in dessen Längsöffnung 30 annähernd eine gleichmäßige Druckverteilung ergibt.
Auf das Brennerrohr ist oben eine im Querschnitt U-förmige Brennerleiste 52 aufgesetzt, deren nach unten abgewinkelte Seitenstreifen 54 an den Halbschalen 10, 12 verrastet sind. Dies erfolgt durch örtliche Einprägungen 56 (Fig. 1) in den Seitenstreifen 54, welche in der vorschriftsmäßigen Lage der Brennerleiste 52 in entsprechende Vertiefungen in den Halbschalen 10, 12 einrasten. In der Raststellung ist die innere Kopfwandung 58 der Brennerleiste 52 in geringem Abstand a (Fig. 4) von der Mündungsebene 60 der Längsöffnung 30 des Brennerrohres entfernt.
Auf der Kopfseite ist die Brennerleiste 52 annähernd über ihre gesamte Länge hinweg mit quer zur Längsachse angeordneten Schlitzen 62 zum Ausströmen des Brennstoff-Luft-Gemisches und zur Bildung der Hauptflammen des Brenners versehen. An den seitlichen Enden der Schlitze 62 sind Löcher 64 angeordnet, welche in die Schlitze 62 übergehen. Die Schlitze 62 sind zwischen Lappen 66 gebildet, welche aus der Ebene der Kopfseite der Brennerleiste 52 herausgebogen sind. Um die größtmögliche Höhe der Lappen 66 zu erreichen, wird in der zunächst noch ebenen Blech-Platine ein Stanzschnitt 68 (Fig. 7) vorgesehen, welcher sich bis zu den Löchern 64 erstreckt. Danach werden die Lappen 66 entlang der Biegelinien 70 aus der Platine herausgebogen, was gleichzeitig mit dem Abwinkeln der Seitenstreifen 54 geschehen kann. Auf diese Weise entstehen an jedem Schlitzende zwei Übergangskanten 72 (Fig. 4 und 5), welche die in der Ebene der Kopfseite der Brennerleiste 52 liegende Randkante 74 des Loches 64 mit den ein Stück weiter oberhalb dieser Ebene verlaufenden Längskanten 76 der Schlitze 62 verbinden.
Unter den Löchern 64 in der Brennerleiste 52 sind sogenannte Entspannungskammern 78 im Brennerrohr gebildet, welche über Ausklinkungen 80 an den Randabschnitten 26 und 28 der Halbschalen 10 und 12 mit dem Raum 32 oberhalb der eingesetzten Leiste 46 verbunden sind. Die Ausklinkungen 80 sind gleichmäßig über die ganze Länge des Brennerrohres verteilt. Die Löcher 64 dagegen sind so angeordnet, daß in jeder Loch-Längsreihe jedes vierte Loch ein Stück weit nach innen gerückt ist. Außerdem sind die nach innen gerückten Löcher 64 der einen Lochreihe um zwei Schlitzteilungen gegenüber den nach innen gerückten Löchern der anderen Lochreihe versetzt. Dadurch ergeben sich in periodischer Folge Schlitzgruppen 82, in denen sich kurze Schlitze mit langen abwechseln und eine Kürzung abwechselnd auf der einen und der anderen Längsseite vorliegt. Das Mal3 der Verrückung der Löcher 64 nach innen ist so gewählt, daß die Löcher 64 noch in die Entspannungskammern 78 münden.
Im Betrieb des Brenners wird der Brennstoff über eine nicht gezeigte Düse in den Injektor 38 des Brennerrohres geblasen, von wo er mit der angesaugten Luft in die Mischkammer 36 gelangt. Das bereits im Injektor intensiv gemischte Brennstoff-Luft-Gemisch gelangt durch den verengten Strömungsquerschnitt 34 und den Schlitz 48, 50 in der eingesetzten Leiste 46 in die Längsöffnung 30 des Brennerrohres. Wegen der unterschiedlichen Breite des Schlitzes 48, 50 in der eingesetzten Leiste 46 hat das Brennstoff-Luft-Gemisch über die gesamte Länge des Brennerrohres hinweg annähernd den gleichen Druck. Dadurch und durch die Führung der Strömung unmittelbar vor den Austrittsöffnungen 62 an den Lappen 66 wird über einen großen Regelbereich des Brenners hinweg ein gleichmäßiges Flammenbild erzielt. Durch die Verrückung von einzelnen Löchern 64 gegen die Längsmittelebene des Brenners hin wird der Zutritt von Sekundärluft an die Wurzeln der Hauptflammen verbessert. Ein wesentlicher Faktor für die Erhöhung der Flammenstabilität jedoch ist die Anordnung der Löcher 64, an welchen sich Hilfsflammen bilden, die aus den Entspannungskammern 78 gespeist und an den Kanten 72 zur Hauptflamme hingezogen werden und dabei einen Halteflammeneffekt ausüben. Dieser Effekt wird noch dadurch unterstützt, daß die Austrittsebene der Hilfsflammen tiefer liegt als die sich durch das Hochstellen der Lappen 66 ergebende Austrittsebene der Hauptflammen.
Die Anordnung der Löcher 64 kann gegenüber dem Ausführungsbeispiel variiert werden. Versuche haben jedoch ergeben, daß die beim Ausführungsbeispiel gewählte Versetzung der Löcher 64 bezüglich der Flammenstabilität optimale Werte liefert.

Claims

1. Atmosphärischer Allgasbrenner, insbesondere für gasbeheizte Haushaltgeräte, mit mindestens einem langgestreckten Brennerrohr, welches im unteren Bereich eine Öffnung zum Einführen des Brennstoffs hat und an seiner Kopfseite mit quer zu seiner Längsachse angeordneten Schlitzen zum Austritt des Brennstoffs und zum Bilden von Hauptflammen sowie mit Löchern zum Bilden von Hilfsflammen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (62) für die Hauptflammen gebildet sind zwischen den Längskanten (72) von aus der Ebene der Kopfseite hervortretenden, sich paarweise gegenüberstehenden Lappen (66) am Brennerrohr, und daß die Öffnungen (64) für die Hilfsflammen unmittelbar an den Enden der Lappen (66) in der Ebene der Kopfseite angeordnet sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, bei welchem die kopfseitige Wand des Brennerrohres aus einem Blechteil gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schlitze (62) für die Hauptflammen begrenzenden Lappenpaare (66) des Blechteils (52) jeweils durch einen Stanzschnitt (68) im Blechteil voneinander getrennt und danach aus dem Blechteil herausgestellt sind, und daß der Stanzschnitt (68) an beiden Enden bis in die Löcher (64) für die Hilfsflammen reicht. ⁰

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (62, 64) für den Brennstoff im Kopfstreifen einer im Querschnitt mindestens annähernd U-förmigen Leiste (52) gebildet sind, welche mit ihren nach unten abgewinkelten Seitenstreifen (54) auf das oben mit einer Längsöffnung (30) versehene Brennerrohr aufgesteckt ist.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter den Löchern (6⁴) zum Bilden der Hilfsflammen an sich bekannte Entspannungskammern (78) im Brennerrohr (10, 12) gebildet sind, welche über Drosselöffnungen (80) mit dem unter den Schlitzen (62) für die Hauptflammen liegenden Raum (32) des Brennerrohres verbunden sind.

5. Brenner nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungskammern (78) gebildet sind zwischen den Seitenstreifen (54) der aufgesetzten Brennerleiste (52) und den die Längsöffnung (30) begrenzenden Randabschnitten (26, 28) der Seitenwände (10, 12) des Brennerrohres, welche zu dessen Längsmittelebene (24, Fig: 4) hin abgekröpft sind.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Entspannungskammern (78) führenden Drosselöffnungen (80) durch Aussparungen in den die Längsöffnung (30) begrenzenden Randabschnitten (26, 28) des Brennerrohres (10, 12) gebildet sind.

7. Brenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Randebene (60) der Längsöffnung (30) des Brennerrohres (10, 12) unterhalb der inneren Wandebene (58) des Kopfstreifens der aufgesetzten Brennerleiste (52) liegt.

8. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (10, 12) des Brennerrohres zur Bildung eines verengten Strömungsquerschnittes (34) gegenüber den darüber liegenden Seitenwandabschnitten zur Längsmittelebene des Brennerrohres hin eingezogen sind.

9. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Brennerrohr (10, 12) eine Zwischenwand (46) mit Drosselöffnungen (48, 50) eingesetzt ist.

10. Brenner nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (46) zwischen den Gasaustrittsöffnungen (30, 80) und dem verengten Strömungsquerschnitt (34) des Brennerrohres angeordnet sind.

11. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (62) für die Hauptflammen unterschiedlich lang bzw. gegeneinander versetzt sind.

12. Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr (10, 12) in an sich bekannter Weise mit einem Injektor (38) und einer Mischkammer (36) eine Baueinheit bildet.

13. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennerrohr in bekannter Weise aus zwei Halbschalen (10, 12) gebildet ist, zwischen denen durch entsprechende örtliche Ausbauchungen der Halbschalen die Injektoröffnung (38) und die Mischkammer (36) gebildet sind.

14. Brenner nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektorachse in bekannter Weise parallel zur Längsachse des Brennerrohres angeordnet ist und die Mischkammer (36) sich im Bereich der dadurch bedingten Umlenkung des Strömungskanals für den Brennstoff und die angesaugte Luft befindet.