EP0062797B1 - Process for the operation of an air-current exposed gas burner, and burner for carrying out said process - Google Patents

Process for the operation of an air-current exposed gas burner, and burner for carrying out said process Download PDF

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EP0062797B1
EP0062797B1 EP82102431A EP82102431A EP0062797B1 EP 0062797 B1 EP0062797 B1 EP 0062797B1 EP 82102431 A EP82102431 A EP 82102431A EP 82102431 A EP82102431 A EP 82102431A EP 0062797 B1 EP0062797 B1 EP 0062797B1
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EP
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burner
air
plate
combustion
baffle plate
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EP82102431A
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German (de)
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EP0062797A1 (en
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Hans Dipl.-Ing. Sommers
Hans Berg
Theo Dipl.-Phys. Jannemann
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EON Ruhrgas AG
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Ruhrgas AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62Mixing devices; Mixing tubes
    • F23D14/64Mixing devices; Mixing tubes with injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F23D14/04Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner
    • F23D14/08Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner with axial outlets at the burner head

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines einem Luftstrom ausgesetzten Brenners, der aus mindestens einer Gasdüse, mindestens einem konischen Mischrohr, einer Brennerplatte und Strömungsführungsblechen für den das Gehäuse durchströmenden Luftstrom besteht, sowie in einem schachtförmigen Gehäuse angeordnet ist und dessen Abgase mit dem Luftstrom gemischt werden, sowie einen Brenner zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating a burner exposed to an air flow, which consists of at least one gas nozzle, at least one conical mixing tube, a burner plate and flow guide plates for the air flow flowing through the housing, and is arranged in a shaft-shaped housing and the exhaust gases of which are mixed with the air flow be, as well as a burner to carry out the process.
  • Der Luftstrom, dessen Einflüssen der Brenner ausgesetzt ist, kann z. B. durch ein Gebläse oder den Zug eines Kamines verursacht werden.The air flow, the influences of which the burner is exposed to, can, for. B. caused by a blower or the draft of a fireplace.
  • Bei Wäschetrocknern für Haushalt und Gewerbe, beim Erwärmen von Raumluft mit sog. Make-up-air-Geräten oder bei Umluftbacköfen dienen Gasbrenner zur direkten Erhitzung eines Gebläseluftstromes durch Mischen der Brennerabgase mit dem Luftstrom.In tumble dryers for household and commercial use, when heating room air with so-called make-up air devices or in convection ovens, gas burners are used to directly heat a fan air flow by mixing the burner exhaust gases with the air flow.
  • Dieses direkte Erhitzen eines Luftstromes ist energetisch sehr vorteilhaft, weil auf diese Weise der gesamte Wärmeinhalt des Abgases genutzt und damit der Brennstoff optimal verwertet wird. Da jedoch die Abgase der bisher verwendeten Vormischbrenner systembedingt einen relativ hohen Schadstoffanteil, insbesondere NOx-Gehalt aufweisen, der sich negativ auf das mit dem Gebläseluft-Abgas-Gemisch in Kontakt kommende Gut auswirken könnte, ist das Anwendungsgebiet der Direktheiz-Brenner eingeschränkt.This direct heating of an air stream is very advantageous in terms of energy, because in this way the entire heat content of the exhaust gas is used and the fuel is thus optimally utilized. However, since the exhaust gases of the premix burners used to date have a relatively high proportion of pollutants, in particular NO x content, which could have a negative effect on the material coming into contact with the blown air / exhaust gas mixture, the field of application of the direct heating burners is restricted.
  • Den bisher verwendeten Vormischbrennern wird nur ein Teil der für die Verbrennung benötigten Luft durch Injektorwirkung des Gases durch das Mischrohr zugeführt. Die restliche für eine vollständige Verbrennung benötigte Luft diffundiert in die entstehenden Flammen. Wenn diese Brenner direkt in einem Gebläseluftstrom angeordnet sind, können sie nur bei einem bestimmten Durchsatz an Gebläseluft und in den meisten Fällen nur bei einer bestimmten Brennerwärmebelastung betrieben werden. Temperaturänderungen des Gebläseluftstromes durch Änderung der Brennerwärmebelastung oder Änderung der Gebläseluftmenge sind nur in einem engen Bereich möglich, weil sich dadurch die Flammenstabilität verändert, so daß die Gefahr besteht, daß der Brenner unhygienisch, d. h. mit unvollständiger Verbrennung arbeitet oder daß die Flammen erlöschen.The previously used premix burners are only supplied with a part of the air required for combustion by the injector effect of the gas through the mixing tube. The rest of the air needed for complete combustion diffuses into the resulting flames. If these burners are arranged directly in a fan air flow, they can only be operated with a certain throughput of fan air and in most cases only with a certain burner heat load. Changes in the temperature of the blower air flow by changing the burner heat load or changing the blower air quantity are only possible in a narrow range because this changes the flame stability, so that there is a risk that the burner is unsanitary, ie. H. works with incomplete combustion or that the flames go out.
  • Ein Rückstau der Gebläselust hinter dem Brenner, bedingt durch Hindernisse im Luftweg, z. B. die zu trocknende Wäsche, wirkt sich ebenfalls stark störend auf den Betrieb der Brenner aus.A back pressure of the blower fan behind the burner, caused by obstacles in the airway, e.g. B. the laundry to be dried, also has a major adverse effect on the operation of the burner.
  • Durch die DE-A-2 348 953 ist ein Brenner für Fahrzeugheizungen bekanntgeworden, bei dem eine Brenngaszuführung in der Engstelle eines Venturirohres angeordnet ist. Ein erster zur Verbrennung erforderlicher Luftanteil wird an der Engstelle des Venturirohres mit aus Düsenöffnungen ausströmendem Brenngas vermischt. Ein zweiter zur Verbrennung erforderlicher Luftanteil wird an dem Venturirohr vorbeigeleitet und fließt in Strömungsrichtung gesehen hinter der Brennerplatte vom äußeren Umfang her in den Verbrennungsprozeß ein. Eine Steuerung dieses Brenners erfolgt durch eine Veränderung des ersten Luftanteils bei konstantem Gesamtluftstrom. Es ändert sich damit der Einfluß des zweiten Luftanteils an der Verbrennung. Auch sind durch die Änderung des Luftverhältnisses die Druckverhältnisse bei unterschiedlichen Brennerwärmebelastungen in den einzelnen Abschnitten des Brenners verschieden, so daß sich nur bei einer einzigen Wärmbelastungseinstellung optimale Verbrennungsverhältnisse ergeben können.From DE-A-2 348 953, a burner for vehicle heaters has become known, in which a fuel gas supply is arranged in the constriction of a venturi tube. A first air fraction required for combustion is mixed at the narrow point of the Venturi tube with fuel gas flowing out of nozzle openings. A second proportion of air required for combustion is directed past the Venturi tube and, viewed in the direction of flow, flows behind the burner plate from the outer circumference into the combustion process. This burner is controlled by changing the first air fraction with a constant total air flow. This changes the influence of the second proportion of air on the combustion. The change in the air ratio also means that the pressure ratios at different burner heat loads differ in the individual sections of the burner, so that optimal combustion conditions can only result with a single heat load setting.
  • Will man diese Nachteile vermeiden, muß der Brenner außerhalb des Gebläseluftstromes angeordnet sein, mit dem neuen Nachteil, daß die vom Brennergehäuse abgestrahlte Wärme nicht zur Erhitzung des Luftstromes beiträgt. Der im Brennstoff enthaltene Wärmeinhalt kann also nicht vollständig zur Erwärmung des Luftstromes ausgenutzt werden. Außerdem muß für den Brenner außerhalb des Gebläseluftschachtes Platz zur Verfügung stehen, was oftmals, insbesondere bei Haushaltsgeräten, Probleme mit sich bringt.If one wants to avoid these disadvantages, the burner must be arranged outside the fan air flow, with the new disadvantage that the heat radiated from the burner housing does not contribute to the heating of the air flow. The heat content contained in the fuel can therefore not be fully used to heat the air flow. In addition, space must be available for the burner outside the blower duct, which often causes problems, particularly in the case of household appliances.
  • Für Brenner, die nicht im Einflußbereich eines Luftstromes bzw. Gebläses angeordnet sind, ist zwar bekanntlich ein schadstoffarmes Abgas dadurch zu erreichen, daß dem Brenner die gesamte benötigte Verbrennungsluft vor der Verbrennung, z. B. durch Selbstansaugung mit Hilfe des Gasimpulses, zugeführt wird. Da diese überstöchiometrisch vormischenden Brenner bisher nicht in einem durch äußeren Druck oder Sog beeinflußten Luftstrom betrieben werden können, insbesondere dann nicht, wenn sowohl die Brennerbelastung als auch die Luftmenge variabel sein sollen, gelten für sie ebenfalls die im vorherigen Absatz aufgezählten Nachteile.For burners that are not located in the area of influence of an air flow or blower, it is known that a low-emission exhaust gas can be achieved in that the burner has all the combustion air required before the combustion, for. B. is supplied by self-priming with the help of the gas pulse. Since these over-stoichiometric premixing burners have so far not been able to be operated in an air flow influenced by external pressure or suction, especially not when both the burner load and the air volume are to be variable, the disadvantages listed in the previous paragraph also apply to them.
  • Bei atmosphärischen Brennern (d. h. Brennern ohne Gebläse), die einem Kaminzug ausgesetzt sind, z. B. in Gaswasserheizern mit direktem Kaminanschluß, verändert sich die Menge der Luft, die am Brenner entlangströmt bzw. die Luftmenge, die in den Ansaugbereich des bzw. der Injektoren gelangt, mit der Größe des Kaminzuges, der sich u. a. durch atmosphärische Einflüsse ändert. Die Folge ist, daß die Luftzahl des Brenners schwankt, was entweder eine unvollständige Verbrennung oder eine Wirkungsgradverschlechterung zur Folge hat. Es gibt zwar Möglichkeiten, die am Brenner entlangströmende Luftmenge vom Kaminzug unabhängig zu machen, z. B. durch Steuerung bzw. Regelung der Luftmenge mit Hilfe der in der nicht vorveröffentlichten DE-A-3 010 014 beschriebenen Luftklappen. Jedoch sind diese Maßnahmen konstruktiv aufwendig.For atmospheric burners (i.e. burners without a fan) that are exposed to a chimney draft, e.g. B. in gas water heaters with a direct connection to the chimney, the amount of air flowing along the burner or the amount of air entering the suction area of the injectors changes with the size of the chimney draft, which may change. a. changes due to atmospheric influences. The result is that the burner air ratio fluctuates, which results in either incomplete combustion or a deterioration in efficiency. There are ways to make the amount of air flowing along the burner independent of the chimney draft, e.g. B. by controlling or regulating the amount of air with the help of the air flaps described in the unpublished DE-A-3 010 014. However, these measures are structurally complex.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren und einen Gasbrenner zur Durchführung des Verfahrens, mit dem ein schadstoffarmes, insbesondere NOx-armes Abgas erzeugt wird, so zu verbessern, daß unabhängig von der Wärmebelastung des Brenners sowie von der Strömungsgeschwindigkeit bzw. vom Durchsatz der Luft im Gehäuse eine optimale Verbrennung und Nutzung des Wärmeinhaltes des Brennstoffes erreicht wird.The object of the invention is to provide a generic method and a gas burner for carrying out the method with which a low-pollutant, in particular low-NO x Ab Gas is generated so that it is independent of the heat load of the burner and the flow velocity or the throughput of air in the housing, an optimal combustion and use of the heat content of the fuel is achieved.
  • Dabei soll der Brenner möglichst kompakt und konstruktiv einfach aufgebaut sein und eine hohe Wärmebelastung erlauben, die in einem großen Bereich veränderbar ist.The burner should be as compact and structurally simple as possible and allow a high heat load which can be varied over a wide range.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und den Brenner gemäß Anspruch 2.The object is achieved by the method according to claim 1 and the burner according to claim 2.
  • Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, die Wirkung der Luftströmung auf den Brennerbetrieb auszuschalten und gleichzeitig die Möglichkeit zu schaffen, die gesamte benötigte Verbrennungsluftmenge vor der Verbrennung aus dem Luftstrom zu entnehmen. Das wird dadurch erreicht, daß bei dem erfindungsgemäßen Brenner zur Durchführung des Verfahrens einerseits die Gasdüse und der Mischrohreintritt sowie die Flammen an der Brennerplatte vor einem unmittelbaren Zutritt von Luft geschützt sind, und andererseits dadurch, daß die Strömungsquerschnitte für die Luft gleichgroß und damit die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Bereich der Strömungsführungsbleche nahezu gleich gehalten werden. Durch die zuletzt genannte Maßnahme wird erreicht, daß innerhalb der Strömungsführungsbleche, d. h. sowohl in der Umgebung des Mischrohreintritts als auch auf der Flammenseite der Brennerplatte bzw. am Abgaseintritt in den Luftstrom - unabhängig vom Luftstrom - der gleiche Druck herrscht.An essential feature of the method according to the invention is to switch off the effect of the air flow on the burner operation and at the same time to create the possibility of taking the total amount of combustion air required from the air flow before the combustion. This is achieved in that, in the burner according to the invention for carrying out the method, on the one hand the gas nozzle and the mixing tube inlet and the flames on the burner plate are protected from direct access to air, and on the other hand in that the flow cross sections for the air are of the same size and thus the flow velocity the air in the area of the flow guide plates are kept almost the same. The latter measure ensures that within the flow guide plates, ie. H. The same pressure prevails both in the vicinity of the mixing tube inlet and on the flame side of the burner plate or at the exhaust gas inlet into the air flow - regardless of the air flow.
  • Der Brenner kann also völlig unabhängig von der Menge bzw. Strömungsgeschwindigkeit der ihn umströmenden Luft arbeiten. Änderungen des Mengendurchsatzes der Luft sowie Stauungen hinter dem Brenner haben keinerlei Wirkung auf die vom Brenner angesaugte Luftmenge und infolgedessen auf die Flammenstabilität und den Ausbrand. Infolgedessen kann der erfindungsgemäße Brenner in einem großen Wärmebelastungsbereich betrieben werden, ohne daß sich die Luftzahl und damit die Flammenstabilität verändert.The burner can therefore work completely independently of the amount or flow velocity of the air flowing around it. Changes in the throughput of air and congestion behind the burner have no effect on the amount of air drawn in by the burner and, as a result, on flame stability and burnout. As a result, the burner according to the invention can be operated in a large thermal load range without the air ratio and thus the flame stability changing.
  • Der Brenner besitzt eine sich an das Mischrohr anschließende Brennerplatte aus gut wärmeleitendem Material, die eine Vielzahl von Gemischdurchtrittsöffnungen aufweist, mindestens 4 Öffnungen pro cm2, die über den gesamten Brennerplattenquerschnitt verteilt sind.The burner has a burner plate which is connected to the mixing tube and is made of a good heat-conducting material and has a multiplicity of mixture passage openings, at least 4 openings per cm 2 , which are distributed over the entire burner plate cross section.
  • Insbesondere bei Brennern hoher Leistung befinden sich am Umfang der Brennerplatte mehrere Kühlrippen aus gut wärmeleitendem Material, die in den Luftstrom hineinragen und Wärme von der Brennerplatte an die Luft abführen oder eine wasserdurchflossene Kühlschlange, so daß die Brennerplattentemperatur nahezu konstant bleibt.Particularly in the case of high-performance burners, there are several cooling fins made of a good heat-conducting material on the circumference of the burner plate, which protrude into the air flow and dissipate heat from the burner plate to the air, or a cooling coil through which water flows, so that the burner plate temperature remains almost constant.
  • Bedingt durch die vollständige Vormischung des Brenngases mit einer größeren als der zur vollständigen Verbrennung benötigten Luftmenge ist der NOX-Gehalt des Brennerabgases außerordentlich gering, weil die Flammentemperatur homogen und geringer ist als bei Brennern, bei denen nur ein Teil der benötigten Verbrennungsluft mit dem Gas vorgemischt wird. Bei Anwendungsfällen, bei denen das Abgas zur direkten Erhitzung des Luftstromes dient, besteht die Gefahr einer möglichen Schädigung des mit dem Abgas bzw. dem Abgas-Luft-Gemisch in Kontakt kommenden Gutes bzw. von Personen daher nicht. Weil der Brenner direkt im Luftstrom angeordnet ist, trägt die vom Brennergehäuse abgestrahlte Wärme zur Erhitzung des Luftstromes bei, so daß praktisch der gesamte Wärmeinhalt des Brenngases zur Erwärmung des Luftstromes dient.Due to the complete premixing of the fuel gas with a larger amount of air than that required for complete combustion, the NOx content of the burner exhaust gas is extremely low because the flame temperature is homogeneous and lower than for burners in which only part of the required combustion air is premixed with the gas becomes. In applications in which the exhaust gas is used to directly heat the air flow, there is therefore no risk of possible damage to the goods or persons coming into contact with the exhaust gas or the exhaust gas / air mixture. Because the burner is arranged directly in the air flow, the heat radiated from the burner housing contributes to heating the air flow, so that practically the entire heat content of the fuel gas is used to heat the air flow.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren, vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes und deren Wirkungsweisen werden anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen nachstehend näher erläutert. Es zeigt schematisch
    • Fig. 1 einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Brenners,
    • Fig. 2 eine Hälfte des Schnittes A-B in Fig. 1,
    • Fig. 3 den Axialschnitt einer anderen Brennerausführung und -anordnung.
    The method according to the invention, advantageous refinements of the subject matter of the invention and their mode of operation are explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments shown in the drawing. It shows schematically
    • 1 shows an axial section of a burner according to the invention,
    • 2 shows one half of the section AB in FIG. 1,
    • Fig. 3 shows the axial section of another burner design and arrangement.
  • In allen Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform kann z. B. in einem Haushaltswäschetrockner verwendet werden. Der Brenner ist konzentrisch in dem zylindrischen, waagerecht liegenden schachtförmigen Gehäuse 1 angeordnet, das von der zu erhitzenden Trockenluft durchströmt wird, die von einem nicht dargestellten Gebläse gefördert wird.The same components are provided with the same reference numbers in all the figures. The embodiment shown in FIGS. 1 and 2 can, for. B. used in a household clothes dryer. The burner is arranged concentrically in the cylindrical, horizontally lying shaft-shaped housing 1, through which the dry air to be heated flows, which is conveyed by a blower (not shown).
  • Der Brenner besteht im wesentlichen aus der Gasdüse 2 und dem konischen Mischrohr 3 mit der Eintrittsöffnung 8, an das sich die Brennerplatte 4 anschließt. Die aus gut wärmeleitendem Material z. B. Kupfer bestehende Brennerplatte 4 besitzt bei einer Nennwärmebelastung von 5 kW etwa 500 Gemischdurchtrittsöffnungen 14, die gleichmäßig über den gesamten Brennerplattenquerschnitt von ca. 50 cm2 verteilt sind. Die Bohrungen, deren Durchmesser etwa 2 mm beträgt, erweitern sich zur Flammenseite hin geringfügig, um ein gutes Ausströmverhalten zu gewährleisten. Die Wärmebelastung der Brennerplatte ist so groß, daß die Platte, um ihre Überhitzung und damit eine Veränderung der Luftzahl oder ein Rückschlagen der Flammen zu verhindern, gekühlt werden muß. Am Umfang der Brennerplatte befinden sich daher acht ebenfalls aus gut wärmeleitendem Material bestehende Kühlrippen 7, die in den Luftstrom hineinragen und die Brennerplattenwärme an die Luft übertragen. Die Brennerplattentemperatur wird dadurch auch bei Veränderungen der Brennerbelastung nahezu konstant gehalten. - Andere als die dargestellten Ausführungsformen der Kühlrippen sind ebenfalls möglich. Beispielsweise kann die Brennerplatte einschließlich der Kühlrippen aus einem Teil gegossen werden. - Die Gasdüse 2 und der untere Teil des Mischrohres 3 sind von dem Strömungsführungsblech 5 umgeben, das aus einem halbkugelförmigen unteren Teil und einem sich anschließenden Zylindermantel besteht. Ein weiteres zylindrisches Strömungsführungsblech 6, dessen Länge etwa der dreifachen Flammenlänge entspricht, schließt sich an die Brennerplatte 4 an. Der Durchmesser beider zylindrischer Strömungsführungsbleche 5 und 6 ist gleich dem Durchmesser der Brennerplatte 4, so daß der freie Strömungsquerschnitt für die Gebläseluft - der von den Strömungsführungsblechen 5, 6 und der Wand des Gehäuses 1 gebildet wird - gleich und damit deren Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Strömungsführungsbleche etwa gleich groß ist. Auf diese Weise wird der Einfluß der Gebläseluft auf den Brenner ausgeschaltet. Es ist deshalb möglich, die Wärmebelastung des Brenners völlig unabhängig vom Gebläseluftstrom bis auf weniger als 50% seiner Nennwärmebelastung zu drosseln.The burner consists essentially of the gas nozzle 2 and the conical mixing tube 3 with the inlet opening 8, to which the burner plate 4 is connected. The well heat-conducting material z. B. copper existing burner plate 4 has a nominal heat load of 5 kW about 500 mixture passage openings 14, which are evenly distributed over the entire burner plate cross section of about 50 cm 2 . The holes, the diameter of which is about 2 mm, widen slightly towards the flame side to ensure good outflow behavior. The heat load on the burner plate is so great that the plate has to be cooled in order to prevent it from overheating and thus preventing the air ratio from changing or the flames from flashing back. On the circumference of the burner plate there are therefore eight cooling fins 7 which also consist of a good heat-conducting material and which protrude into the air flow and transfer the burner plate heat to the air. The burner plate temperature is kept almost constant even when the burner load changes. - Other than the illustrated embodiments of the cooling fins are also possible. For example, the burner plate including the cooling fins can be cast from one part. - The gas nozzle 2 and the lower part of the mixing tube res 3 are surrounded by the flow guide plate 5, which consists of a hemispherical lower part and an adjoining cylinder jacket. Another cylindrical flow guide plate 6, the length of which corresponds approximately to three times the flame length, adjoins the burner plate 4. The diameter of both cylindrical flow guide plates 5 and 6 is equal to the diameter of the burner plate 4, so that the free flow cross-section for the blower air - which is formed by the flow guide plates 5, 6 and the wall of the housing 1 - and thus their flow speed in the area of the flow guide plates is about the same size. In this way the influence of the fan air on the burner is switched off. It is therefore possible to reduce the heat load on the burner to less than 50% of its nominal heat load, regardless of the fan air flow.
  • Mit Hilfe des Impulses des in das Mischrohr eintretenden Gasstrahles wird die gesamte an der Verbrennung beteiligte Luft quer zur Strömungsrichtung des Luftstromes angesaugt. Eine größere als die für eine vollständige Verbrennung benötigte Luftmenge sowie das Brenngas gelangen über das Mischrohr 3, in dem die Vormischung stattfindet, zur Brennerplatte 4, hinter der das Gas in Form von sehr kurzen Flammen verbrennt. Eine genügend große Luftzufuhr wird bekanntermaßen z. B. dadurch gewährleistet, daß der engste Durchmesser des Mischrohres - das einen Offnungswinkel von ca. 4° -5° haben sollte - bei Verbrennung von Erdgas etwa das fünfzehnfache des Gas-Düsendurchmessers beträgt. Das Mischrohr erweitert sich anschließend bis auf den Durchmesser der Brennerplatte 4, an der es mündet. Unmittelbar vor der Brennerplatte ist das Mischrohr 3 zur besseren Durchmischung des Brenngas-Verbrennungsluft-Gemisches ein kurzes Stück zylindrisch ausgeführt. - Die Luftzahl des Brenners beträgt bei einer Nennwärmebelastung von 5 kW bei Einsatz von Erdgas, je nach Heizwert etwa 1,05 bis 1,35.With the help of the pulse of the gas jet entering the mixing tube, all the air involved in the combustion is sucked in transversely to the direction of flow of the air stream. A larger than the amount of air required for complete combustion and the fuel gas pass through the mixing tube 3, in which the premixing takes place, to the burner plate 4, behind which the gas burns in the form of very short flames. A sufficiently large air supply is known for. B. thereby ensures that the narrowest diameter of the mixing tube - which should have an opening angle of about 4 ° -5 ° - when burning natural gas is about fifteen times the gas nozzle diameter. The mixing tube then widens to the diameter of the burner plate 4 at which it opens. Immediately in front of the burner plate, the mixing tube 3 has a short cylindrical section for better mixing of the fuel gas / combustion air mixture. - The air ratio of the burner is at a Nennwärmebelastun g of 5 kW with the use of natural gas, depending on the calorific value of about 1.05 to 1.35.
  • Der Querschnitt des schachtförmigen Gehäuses 1, der Brennerteile und der Strömungsführungsbleche kann von der im vorstehenden Beispiel beschriebenen Form abweichen. Insbesondere kann das Gehäuse einen beispielsweise rechteckigen oder sich konisch erweiternden Querschnitt aufweisen. Im erstgenannten Fall kann die äußere Form der Brennerplatte und der Führungsbleche der Form des Gehäuses entsprechend ebenfalls rechteckig ausgeführt werden; eine zylindrische Ausführung ist jedoch ebenfalls möglich. Wenn sich der Durchmesser des Gehäuses im Bereich des Brenners ändert, muß der Durchmesser der Strömungsführungsbleche sich entsprechend ändern und z. B. bei konischer Erweiterung einen größeren Öffnungswinkel bilden als der Luftschacht, da andernfalls die Bedingung der gleichen Strömungsquerschnitte für die Gebläseluft nicht erfüllt wäre. Das schachtförmige Gehäuse muß nicht wie im vorstehenden Beispiel waagerecht liegen, sondern kann je nach dem zur Verfügung stehenden Platz beliebig angeordnet sein.The cross section of the shaft-shaped housing 1, the burner parts and the flow guide plates can deviate from the shape described in the example above. In particular, the housing can have, for example, a rectangular or conically widening cross section. In the former case, the outer shape of the burner plate and the guide plates can also be made rectangular in accordance with the shape of the housing; however, a cylindrical design is also possible. If the diameter of the housing changes in the area of the burner, the diameter of the flow guide plates must change accordingly and z. B. with a conical extension form a larger opening angle than the air shaft, since otherwise the condition of the same flow cross-sections for the blower air would not be met. The shaft-shaped housing does not have to lie horizontally, as in the example above, but can be arranged as desired, depending on the space available.
  • Da das Abgas nur über den Gebläseluftstrom abgeführt werden kann, ist eine Strömungsüberwachung für den Gebläseluftstrom erforderlich, die unterhalb einer Mindestluftströmung den Brenner abschaltet.Since the exhaust gas can only be removed via the blower air flow, flow monitoring for the blower air flow is required, which switches off the burner below a minimum air flow.
  • Bei dem in Fig. 3 dargestellten direkt an einen Abgaskamin 11 angeschlossenen Gaswasserbeheizer (ohne Strömungssicherung) geht die Gebläsewirkung vom Auftrieb bzw. Zug der Abgase im Kamin aus. In diesem Fall sind zwei Gasdüse/ Mischrohrsysteme 2, 3 vorhanden, die eine gemeinsame Brennerplatte beaufschlagen. Die Brennerplatte 4 wird ebenfalls aufgrund der großen Flächen-Wärmebelastung gekühlt und zwar mit Hilfe der am Brennerplattenrand befestigten Kühlschlange 13, durch die bereits erhitztes Brauch- oder Heizungswasser als Kühlmedium fließt.In the gas water heater (without flow protection) connected directly to an exhaust gas fireplace 11 shown in FIG. 3, the blower effect is based on the buoyancy or draft of the exhaust gases in the fireplace. In this case there are two gas nozzle / mixing tube systems 2, 3 which act on a common burner plate. The burner plate 4 is also cooled due to the large surface heat load, with the help of the cooling coil 13 attached to the edge of the burner plate, through which the heated domestic or heating water flows as a cooling medium.
  • Das Strömungsblech 6 verbindet den Brenner mit dem Wärmetauscher 10 und ist gleichzeitig die seitliche Begrenzung der Brennkammer 12. Auch hier wird durch die Strömungsführungsbleche 5 und 6 die Ausbildung eines Differenzdruckes zwischen dem Mischrohreintritt 8 und dem Abgasaustritt 9 in den Luftstrom - hier hinter dem Wärmetauscher 10 - verhindert. Bei senkrecht stehender Anordnung des Gaswasserheizers entsteht in der Brennkammer ein Auftrieb, der sich nur auf die Brenneroberfläche, nicht aber auf die Luftzufuhr zu den Injektoren auswirkt und damit bei wechselnder Belastung die Luftzahl beeinflußt. Dieser Auftrieb kann entweder durch waagerechte Anordnung des Gaswasserheizers verhindert werden oder aber durch Maßnahmen, wie sie z. B. in der nicht vorveröffentlichten DE-A-3 018 752 genannt sind, kompensiert werden.The flow plate 6 connects the burner to the heat exchanger 10 and is at the same time the lateral boundary of the combustion chamber 12. Here, too, the flow guide plates 5 and 6 cause the formation of a differential pressure between the mixing pipe inlet 8 and the exhaust gas outlet 9 into the air flow - here behind the heat exchanger 10 - prevents. When the gas water heater is arranged vertically, a lift occurs in the combustion chamber, which only affects the surface of the burner, but not the air supply to the injectors, and thus influences the air ratio with changing loads. This buoyancy can be prevented either by horizontal arrangement of the gas water heater or by measures such as. B. are mentioned in the unpublished DE-A-3 018 752 can be compensated.
  • Das Gehäuse 1 bildet gemeinsam mit den erfindungsgemäßen Strömungsführungsblechen 5 und 6 einen konstanten freien Strömungsquerschnitt für die Luft. Eine größere als die zur vollständigen Verbrennung benötigte Luftmenge wird entsprechend der Erfindung mit Hilfe der aus den Gasdüsen 2 austretenden Gasstrahlen quer zur Strömungsrichtung der Luft völlig unabhängig von dem wechselnden Kaminzug angesaugt.The housing 1 forms, together with the flow guide plates 5 and 6 according to the invention, a constant free flow cross section for the air. A larger than the amount of air required for complete combustion is sucked in according to the invention with the help of the gas jets emerging from the gas nozzles 2 transversely to the flow direction of the air completely independently of the changing chimney draft.
  • Bei einem derart ausgebildeten Gaswasserheizer kann auf die sonst notwendige Strömungssicherung verzichtet werden, wodurch deren negative Auswirkungen, insbesondere der Abgasaustritt in den Aufstellungsraum, vermieden wird. Eine Strömungsüberwachung des Luftstromes ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel erforderlich.With a gas water heater designed in this way, the otherwise necessary flow protection can be dispensed with, as a result of which its negative effects, in particular the exhaust gas outlet into the installation space, are avoided. Flow monitoring of the air flow is also required in this embodiment.

Claims (6)

1. A process for the operation of an air-current exposed gas burner, consisting of at least one injector nozzle (2), at least one conical burner mixing tube (3), a burner plate (4) and baffle plate means (5, 6) for guiding the air flowing through a cylindrical body (1) wherein said burner is arranged, the products of combustion whereof are mixed with said air, characterized in that a quantity of combustion air in excess of the theoretical air required for the stoichiometric combustion of the gaseous fuel is induced from said air flowing through said body across the direction of flow of said air by said gaseous fuel jetting from the injector nozzle (2) into the burner mixing tube (3) and in that the build-up of a pressure differential between the inlet (8) of the burner mixing tube (3) and the outlet (9) from which the products of combustion from said burner enter the air flowing through the body (1) is prevented by the baffle plate means (5, 6).
2. A burner for carrying out the process according to claim 1, wherein the burner plate (4) at the downstream end of the burner mixing tube (3) is made of a material of relatively high thermal conductivity and is provided with a relatively large number of ports (14) for the passage of the fuel/air mixture distributed across the entire surface area of said plate and wherein at least one baffle plate means (5) is arranged in the area of the injector nozzle (2) and another baffle plate means (6) surrounds the area of combustion on the downstream side of the burner plate (4) characterized in that the burner plate (4) is provided with not less than four ports (14) for the passage of the fuel/air mixture on each square centimeter of burner plate surface area and in that the baffle plate means (5) arranged in the area of the injector nozzle (2) surrounds at least said injector nozzle and the lower part of the burner mixing tube (3), the baffle plate means (5) and the wall of the body (1) forming approximately the same unobstructed cross section for the passage of air as the baffle plate means (6) and the wall of the body (1
3. A burner according to claim 2, characterized in that several cooling fins (7) made of a material of relatively high thermal conductivity protrude into the air passage around the circumference of the burner plate (4).
4. A burner for gas-fired water heaters according to claim 2, characterized in that a cooling tube (13) carrying water is arranged at the circumference of the burner plate (4).
5. A burner according to any of claims 2 through 4, characterized in that the burner plate (4) is circular in form and in that the baffle plate means (5) in the area of the injector nozzle (2) and the inlet (8) of the burner mixing tube (3) is semi-spherical or conical in form said semi-spherical or conical part merging into a cylindrical section and in that the baffle plate means (6) in the area of combustion is cylindrical in form and attached to the burner plate (4), the diameter of each of said two cylindrical baffle plate means (5, 6) being approximately equal to the diameter of the burner plate (4).
6. A burner according to any of claims 2 to 5, characterized in that the length of the baffle plate means (6) in the area of combustion is approximately two to seven times and preferably approximately three to five times greater than the flame length.
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