EP0554541A2 - Brennzylinder für vormischende Gebläsebrenner von Gasheizgeräten - Google Patents

Brennzylinder für vormischende Gebläsebrenner von Gasheizgeräten Download PDF

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EP0554541A2 EP92120802A EP92120802A EP0554541A2 EP 0554541 A2 EP0554541 A2 EP 0554541A2 EP 92120802 A EP92120802 A EP 92120802A EP 92120802 A EP92120802 A EP 92120802A EP 0554541 A2 EP0554541 A2 EP 0554541A2
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combustion
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00003—Fuel or fuel-air mixtures flow distribution devices upstream of the outlet

Definitions

  • the invention relates to a combustion cylinder for premixed forced draft burners of gas heating devices according to the preamble of the main claim.
  • fan burners are used in which a mixture of fuel gas and air, which is usually pre-stoichiometrically premixed before the flame is formed, is fed to a preferably arranged hanging cylinder in the gas heater, which has a flame holding cylinder made of perforated, heat-resistant sheet metal material on the outer wall, on which the flame formation takes place .
  • a modern development of the aforementioned combustion cylinder has two further cylinders, also made of perforated heat-resistant sheet metal material, namely in the flame holding cylinder with a radial distance a distribution cylinder and in this with a radial distance a throttle cylinder.
  • connection flange which contains the opening for the entry of the mixture into the combustion cylinder and a cover which closes the opposite end of the combustion cylinder
  • connection flange and the cover being formed with three concentric annular grooves into which the three cylinders are located with their edges are inserted.
  • the outer flame holding cylinder is fastened at both edges in the annular groove of the connection flange and the cover by means of several radial screw bolts in order to hold the connection flange and the cover and thus the entire combustion cylinder together.
  • the distribution cylinder and the throttle cylinder are, however, in the most common hanging arrangement of the combustion cylinder with the cover located at the bottom only in the ring grooves of the cover by means of the radial screw bolts and axially movable at the top in the ring grooves of the connecting flange, so that the connecting flange and cover can change their distance from one another when the outer flame holding cylinder, which is most subjected to temperature changes, changes its axial length. It is necessary to seal the edges of the flame holding cylinder fastened in the ring grooves of the connecting flange and the cover also by inlaid, high-temperature-resistant special seals, since gas leaks at the bordered edges of the flame holding cylinder would considerably disrupt the flame formation and the combustion.
  • the construction and assembly of the known fuel cylinder are also relatively complex due to the design of the cast flange and the cast cover with three concentric receiving ring grooves for all three sheet metal cylinders and by attaching the sheet metal cylinder in the receiving grooves by means of several radial bolts.
  • the invention therefore has for its object to design the combustion cylinder of the type mentioned in such a way that both the flame holding cylinder and the distribution cylinder on both edges with a secure gas-tight connection, which does not necessarily have to have an axial mobility of the cylinder edges, to the connecting flange and the lid is connected and the strongly heated flame holding cylinder can still perform sufficient axial elongation to avoid mechanical stress cracks.
  • the manufacture and assembly of the combustion cylinder should be made easier.
  • combustion cylinder design according to the invention is described in more detail below with reference to the embodiment shown in the drawing in axial longitudinal section.
  • the combustion cylinder has at its upper end a conical connecting flange 1 which has the opening 14 for the entry of the combustible mixture into the combustion cylinder contains, and at its lower end a closed cover 2. Between the connecting flange 1 and the cover 2, an outer flame holding cylinder 3, a middle distribution cylinder 4 and an inner throttle cylinder 5 are arranged. These three cylinders are made of perforated heat-resistant sheet metal and are arranged concentrically with a radial distance from each other.
  • the connecting flange 1 and the cover 2 are not cast parts as in the conventional combustion cylinders described above, but also consist of heat-resistant sheet metal material and are formed by sheet metal drawing, which is much easier and cheaper than the customary production of these two parts of the combustion cylinder from cast iron. It also makes the weight of the combustion cylinder much lighter.
  • the cover 2 consists in two parts of an inner cover plate 7 and an outer cover plate 8. The complete combustion cylinder is held together by the central distribution cylinder 4, which is firmly connected at both edges and essentially sealed to the connecting flange 1 and the inner cover plate 7. At the lower edge, the distribution cylinder 4 is fastened to an upwardly directed edge flange 15 of the inner cover plate 7 by spot welding.
  • the lower edge of the inner throttle cylinder 5 adjoins the lid inner plate 7 when not fastened.
  • the distribution cylinder 4 and the throttle cylinder 5 are fastened together by spot welding to bolts 12, which can be inserted in the axial direction of the combustion cylinder through bolt holes in the connecting flange 1 and screwed to the connecting flange.
  • bolts 12 By means of these axial screw bolts 12, the two cylinders 4 and 5 can be conveniently connected to the connecting flange 1 during assembly of the combustion cylinder and by simply pulling their edges onto the connecting flange 1 into a sufficiently gas-tight contact with the connecting flange 1 are brought.
  • the heating and axial expansion of the distribution cylinder 4 during operation of the burner is significantly less than that of the incandescent flame holding cylinder 3, so that the change in distance between the connecting flange 1 and cover 2 is kept correspondingly small and a gap formation between the lower edge of the less than the distribution cylinder is heated and axially expanding throttle cylinder and the inner cover plate 7 arises, the throttle function of the throttle cylinder 5 is not significantly influenced.
  • the extremely strongly heating flame holding cylinder 3 is received on both edges by annular groove-like brackets 6 of the connecting flange 1 and the cover 2, in which the flame holding cylinder 3 is axially movable and also radially movable due to the diameter changes which also occur with the temperature changes.
  • the annular groove-like brackets 6 are formed by U-shaped edge flanges 13, which can be produced by sheet metal drawing, on the connecting flange 1 made of sheet metal and on the cover outer plate 8 made of sheet metal.
  • the cover inner plate 7 fastened to the distribution cylinder 4 and the cover outer plate 8 holding the flame holding cylinder 3 are shown by a Embodiment from a screw 9 arranged at the center of the lid held together by a compression spring 10, by means of which the outer plate 8 can be pressed resiliently from the inner plate 7 is.
  • a compression spring 10 arranged at the center of the lid held together by a compression spring 10
  • the outer plate 8 can be pressed resiliently from the inner plate 7 is.
  • the axially resilient connection of the two cover plates 7 and 8 expediently additionally includes an anti-rotation device which consists of pins 11 which are fastened to the cover inner plate 7 and engage in guide holes in the cover outer plate 8 with axial displacement.

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Abstract

Der Bennzylinder enthält zwischen einem die Eintrittsöffnung aufweisenden Anschlußflansch (1) und einem geschlossenen Deckel (2) konzentrisch zueinander angeordnet einen äußeren Flammenhaltezylinder (3), einen mittleren Verteilzylinder (4) und einen inneren Drosselzylinder (5). Der Deckel (2) besteht zweiteilig aus einer Deckelinnenplatte (7) und einer Deckelaußenplatte (8). Der Anschlußflansch (1) und der Deckel (2) sind durch den mittleren Verteilzylinder (4) zusammengehalten, der an beiden Rändern fest und abgedichtet mit dem Anschlußflansch (1) und mit der Deckelinnenplatte (7) verbunden ist. Der innere Drosselzylinder (5) ist in dem Brennzylinder an einem Rand befestigt und an dem anderen Rand unbefestigt. Der äußere Flammenhaltezylinder (3) ist an beiden Rändern axial und radial beweglich und abgedichtet in ringnutartigen Halterungen (6) des Anschlußflansches (1) und der Deckelaußenplatte (8) gehalten. Die beiden Deckelplatten (7, 8) sind durch eine Verbindung zusammengehalten, mittels der die Deckelaußenplatte (8) federnd nachgiebig von der Deckelinnenplatte (7) abdrückbar ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brennzylinder für vormischende Gebläsebrenner von Gasheizgeräten gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Beispielsweise bei Gasheizkesseln für Warmwasserheizungsanlagen finden Gebläsebrenner Anwendung, bei denen ein vor der Flammenbildung meistens überstöchiometrisch vorgemischtes Gemisch aus Brenngas und Luft einem vorzugsweise hängend in dem Gasheizgerät angeordneten Brennzylinder zugeführt wird, der als Außenwandung einen Flammenhaltezylinder aus perforiertem hitzebeständigem Blechmaterial besitzt, an dem die Flammenbildung stattfindet. Zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen, homogenen Verteilung des Gemisches auf die gesamte zylindrische Oberfläche des Brennzylinders und zur Erzielung einer Gemischverbrennung mit möglichst niedrigen Stickoxidwerten bei gleichzeitig extrem tiefer Kohlenmonoxidbildung besitzt eine neuzeitliche Weiterentwicklung des vorgenannten Brennzylinders noch zwei weitere, ebenfalls aus perforiertem hitzebeständigem Blechmaterial bestehende Zylinder, und zwar im Flammenhaltezylinder mit radialem Abstand einen Verteilzylinder und in diesem mit radialem Abstand einen Drosselzylinder. Diese drei Zylinder sind zwischen einem Anschlußflansch, der die Öffnung für den Eintritt des Gemisches in den Brennzylinder enthält, und einem das gegenüberliegende Ende des Brennzylinders verschließenden Deckel angeordnet, wobei der Anschlußflansch und der Deckel mit drei konzentrischen Ringnuten ausgebildet sind, in die die drei Zylinder mit ihren Rändern eingeschoben sind. Der äußere Flammenhaltezylinder ist an beiden Rändern in der Ringnut des Anschlußflansches und des Deckels mittels mehrerer radialer Schraubenbolzen befestigt, um den Anschlußflansch und den Deckel und damit den gesamten Brennzylinder zusammenzuhalten. Der Verteilzylinder und der Drosselzylinder sind hingegen bei der meist üblichen hängenden Anordnung des Brennzylinders mit unten liegendem Deckel nur an ihrem unteren Rand in den Ringnuten des Deckels mittels der radialen Schraubenbolzen befestigt und am oberen Rand in den Ringnuten des Anschlußflansches axial beweglich, damit Anschlußflansch und Deckel ihren Abstand voneinander ändern können, wenn der am stärksten durch Temperaturwechsel beanspruchte äußere Flammenhaltezylinder seine axiale Länge verändert. Erforderlich ist es, die in den Ringnuten des Anschlußflansches und des Deckels befestigten Ränder des Flammenhaltezylinders auch durch eingelegte, hochtemperaturbeständige Spezialdichtungen abzudichten, da Gasundichtigkeiten an den eingefaßten Rändern des Flammenhaltezylinders das Flammenbild und die Verbrennung erheblich stören würden. Es hat sich bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Brennzylinder gezeigt, daß es zur Erzielung der gewünschten gleichmäßigen Flammenbildung und schadstoffarmen Gemischverbrennung auch wichtig ist, den Verteilzylinder an beiden Rändern in den die Ränder aufnehmenden Ringnuten gasdicht einzufassen, da Undichtigkeiten an den Zylinderrändern die gewünschte und erforderliche Gemischverteilfunktion des Verteilzylinders stören würden. Wegen der durch den intermittierenden Brennerbetrieb ständig auftretenden großen Längenveränderungen des in der Einschaltphase des Brenners glühend sich erhitzenden Flammenhaltezylinders und wegen der damit bei dem bekannten Brennzylinder entsprechend großen Abstandsveränderung zwischen Anschlußflansch und Deckel, die bei größeren Brennzylinderdimensionen für größere Gasheizgeräteleistungen über etwa 40 kW besonders stark wird, ist es bei dem bekannten Brennzylinder ein schwieriges Problem, den axial beweglich von einer Ringnut aufgenommenen Rand des Verteilzylinders, der sich wesentlich weniger als der Flammenhaltezylinder erhitzt und in der Länge verändert, dauerhaft und zuverlässig in der Ringnut gasdicht einzufassen. Die Konstruktion und die Montage des bekannten Brennzylinders sind auch durch die Ausbildung des aus Guß bestehenden Anschlußflansches und des aus Guß bestehenden Deckels mit drei konzentrischen Aufnahmeringnuten für alle drei Blechzylinder sowie durch die Befestigung der Blechzylinder in den Aufnahmenuten mittels mehrerer radialer Schraubenbolzen verhältnismäßig aufwendig.
  • Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, den Brennzylinder der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sowohl der Flammenhaltezylinder als auch der Verteilzylinder an beiden Rändern mit einer sicheren gasdichten Verbindung, die nicht zwingend auch eine axiale Beweglichkeit der Zylinderränder haben muß, an den Anschlußflansch und an den Deckel angeschlossen sind und trotzdem der stark erhitzte Flammenhaltezylinder zur Vermeidung von mechanischen Spannungsrissen eine ausreichende axiale Längendehnung ausführen kann. Außerdem soll die Herstellung und Montage des Brennzylinders einfacher gestaltet werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs aufgeführten Ausgestaltungsmerkmale des Brennzylinders gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Brennzylinderausbildung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung im axialen Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
  • Der Brennzylinder besitzt für die hängende Anordnung in einem Gasheizgerät an seinem oberen Ende einen konischen Anschlußflansch 1, der die Öffnung 14 für den Eintritt des brennbaren Gemisches in den Brennzylinder enthält, und an seinem unteren Ende einen geschlossenen Deckel 2. Zwischen dem Anschlußflansch 1 und dem Deckel 2 sind ein äußerer Flammenhaltezylinder 3, ein mittlerer Verteilzylinder 4 und ein innerer Drosselzylinder 5 angeordnet. Diese drei Zylinder bestehen aus perforiertem hitzebeständigem Blechmaterial und sind konzentrisch mit einem radialen Abstand voneinander angeordnet. Der Anschlußflansch 1 und der Deckel 2 sind keine Gußteile wie bei den eingangs beschriebenen gebräuchlichen Brennzylindern, sondern bestehen ebenfalls aus hitzebeständigem Blechmaterial und sind durch Blechziehen geformt, was wesentlich einfacher und billiger ist als die gebräuchliche Herstellung dieser beiden Teile des Brennzylinders aus Guß. Außerdem wird dadurch auch das Gewicht des Brennzylinders wesentlich leichter. Der Deckel 2 besteht zweiteilig aus einer Deckelinnenplatte 7 und einer Deckelaußenplatte 8. Das Zusammenhalten des kompletten Brennzylinders erfolgt durch den mittleren Verteilzylinder 4, der an beiden Rändern fest und im wesentlichen abgedichtet mit dem Anschlußflansch 1 und der Deckelinnenplatte 7 verbunden ist. Am unteren Rand ist der Verteilzylinder 4 an einer aufwärts gerichteten Randbördelung 15 der Deckelinnenplatte 7 durch eine Punktanschweißung befestigt. Der untere Rand des inneren Drosselzylinders 5 grenzt unbefestigt an die Deckelinnenplatte 7 an. Am oberen Rand sind der Verteilzylinder 4 und der Drosselzylinder 5 gemeinsam durch eine Punktanschweißung an Bolzen 12 befestigt, die in Achsrichtung des Brennzylinders durch Bolzenlöcher des Anschlußflansches 1 hindurchsteckbar und mit dem Anschlußflansch verschraubbar sind. Mittels dieser axialen Schraubenbolzen 12 können die beiden Zylinder 4 und 5 bei der Montage des Brennzylinders bequem mit dem Anschlußflansch 1 verbunden und durch einfaches Heranziehen ihrer Ränder an den Anschlußflansch 1 in eine ausreichend gasdichte Berührung mit dem Anschlußflansch 1 gebracht werden. Die Erwärmung und axiale Ausdehnung des Verteilzylinders 4 beim Betrieb des Brenners ist wesentlich geringer als die des glühend werdenden Flammenhaltezylinders 3, so daß auch die Abstandsveränderung zwischen Anschlußflansch 1 und Deckel 2 entsprechend gering gehalten ist und eine Spaltbildung, die zwischen dem unteren Rand des weniger als der Verteilzylinder sich erwärmenden und axial ausdehnenden Drosselzylinders und der Deckelinnenplatte 7 entsteht, die Drosselfunktion des Drosselzylinders 5 nicht nennenswert beeinflußt. Der extrem stark sich erhitzende Flammenhaltezylinder 3 wird an beiden Rändern von ringnutartigen Halterungen 6 des Anschlußflansches 1 und des Deckels 2 aufgenommen, in denen der Flammenhaltezylinder 3 axial beweglich und wegen der bei den Temperaturveränderungen auch vorkommenden Durchmesseränderungen auch radial beweglich ist. Mittels hochtemperaturbeständiger Dichtmanschetten 16, die die Ränder des Flammenhaltezylinders 3 umfassen, sind die Flammenhaltezylinderränder in den ringnutartigen Halterungen 6 im wesentlichen abgedichtet. Die ringnutartigen Halterungen 6 werden von U-förmigen, an dem aus Blech bestehenden Anschlußflansch 1 und an der aus Blech bestehenden Deckelaußenplatte 8 einfach durch Blechziehen herstellbaren Randumbördelungen 13 gebildet. Damit insbesondere auch bei großen Brennzylinderabmessungen für Gasheizgeräte mit großen Heizleistungen der Flammenhaltezylinder 3 sich frei in axialer Richtung ausdehnen kann und keine Spannungsrisse oder Brüche am Brennzylinder entstehen, sind die am Verteilzylinder 4 befestigte Deckelinnenplatte 7 und die den Flammenhaltezylinder 3 haltende Deckelaußenplatte 8 durch eine beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer an der Deckelmitte angeordneten Schraube 9 mit einer Druckfeder 10 bestehende Verbindung zusammengehalten, mittels der die Außenplatte 8 federnd nachgiebig von der Innenplatte 7 abdrückbar ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, den den Flammenzylinder 3 in einer ringnutartigen Aufnahme haltenden Teil des Deckels 2 im Innern des Brennzylinders direkt mit dem Anschlußflansch 1 so zu verbinden, daß dieser Deckelteil seinen axialen Abstand vom Anschlußflansch 1 federelastisch verändern kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel enthält die axial federnd nachgiebige Verbindung der beiden Deckelplatten 7 und 8 zweckmäßigerweise zusätzlich noch eine Verdrehsicherung, die aus Zapfen 11 besteht, welche an der Deckelinnenplatte 7 befestigt sind und mit axialer Verschieblichkeit in Führungslöcher der Deckelaußenplatte 8 eingreifen.

Claims (4)

  1. Brennzylinder für vormischende Gebläsebrenner von Gasheizgeräten, mit einem am einen Zylinderende als Stirnwandteil angeordneten, die Eintrittsöffnung des Brennzylinders für das Brenngas-Luft-Gemisch enthaltenden Anschlußflansch (1), mit einem am anderen Zylinderende als Stirnwandteil angeordneten geschlossenen Deckel (2) und mit einem zwischen den beiden Stirnwandteilen angeordneten äußeren Flammenhaltezylinder (3), mittleren Verteilzylinder (4) und inneren Drosselzylinder (5), wobei die drei aus perforiertem hitzebeständigem Blechmaterial bestehenden Zylinder konzentrisch und mit radialem Abstand voneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) zweiteilig aus einer Deckelinnenplatte (7) und einer Deckelaußenplatte (8) besteht, daß der Anschlußflansch (1) und der Deckel (2) durch den mittleren Verteilzylinder (4) zusammengehalten sind, der an beiden Rändern fest und im wesentlichen abgedichtet mit dem Anschlußflansch und der Deckelinnenplatte (7) verbunden ist, wobei der innere Drosselzylinder (5) in dem Brennzylinder an einem Rand befestigt und am anderen Rand unbefestigt ist, daß der äußere Flammenhaltezylinder (3) an beiden Rändern axial und radial beweglich und im wesentlichen abgedichtet in ringnutartigen Halterungen (6) des Anschlußflansches (1) und der Deckelaußenplatte (8) gehalten ist, und daß die beiden Deckelplatten (7,8) durch eine Verbindung zusammengehalten sind, mittels der die Außenplatte (8) federnd nachgiebig von der Innenplatte (7) abdrückbar ist.
  2. Brennzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial federnd nachgiebige Verbindung beider Deckelplatten (7,8) zusätzlich eine Verdrehsicherung (11) enthält.
  3. Brennzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilzylinder (4) und der Drosselzylinder (5) vorzugsweise an ihrem dem Anschlußflansch (1) zugewendeten Rand gemeinsam an Bolzen (12) befestigt sind, die in Achsrichtung des Brennzylinders mit dem Anschlußflansch (1) verschraubbar sind und hierbei die Ränder der beiden Zylinder (4,5) abdichtend gegen den Anschlußflansch (1) heranziehen.
  4. Brennzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußflansch (1) und die Deckelaußenplatte (8) aus Blech bestehen und deren ringnutartige Halterungen für den äußeren Flammenhaltezylinder (3) durch U-förmige Randumbördelungen (13) der beiden Blechteile (1,8) gebildet sind.
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