EP0601018B1

EP0601018B1 - Gasbrenner, insbesondere für flüssiggas

Info

Publication number: EP0601018B1
Application number: EP92918371A
Authority: EP
Inventors: Josef Brandtner
Original assignee: Philipp Kreis & Co Truma-Geratebau GmbH
Current assignee: Philipp Kreis & Co Truma-Geratebau GmbH
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1997-11-26
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: DE4129552A1; HU216592B; WO1993005342A1; DE59209044D1; CZ50494A3; EP0601018A1; HUT68877A; HU9400640D0; CZ287712B6

Abstract

Bei einem Gasbrenner, insbesondere für Flüssiggas, zum Einbau in ein Flammrohr oder ein Brennkammergehäuse eines Wärmetauschers für Raumheizgeräte und dgl., mit einem im Flammrohr (31) koaxial angeordneten Brennerkopf (3), der mit zur Brennfläche gerichteten Zweitluftdüsen versehen ist, ist die Brennfläche (7) des Brenners (3) gegenüber den Zweitluftdüsen (10) vertieft angeordnet, wobei vorteilhaft diese Zweitluftdüsen in einer Brillenbasis (5) einer auf einem Brennerrohr (1) aufsetzbaren Brennerbrille (4) ausgebildet sind und die Brennfläche (7) mittels eines Brillenzylinders (6) gegenüber der Brillenbasis vertieft ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner, insbesondere für Flüssiggas, zum Einbau in ein Flammrohr oder ein Brennkammergehäuse eines Wärmetauschers für Raumheizgeräte od. dgl., gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einem bekannten Gasbrenner (DE-C-33 27 140) ist ein Brennermundstück koaxial in einem Flammrohr angeordnet und mit einem Mischrohr für die Gas- und Erstluftzufuhr verbunden. Eine Zweitluftführung ist um dieses Brennermundstück ausgebildet, wozu in einer das Mundstück umgebenden Ringfläche zur Brennermitte gerichtete Löcher vorgesehen sind, um durch die daraus austretenden Luftsträhle der Brennerflamme die notwendige Zweitluft zuzuführen. Da die eigentliche Brennfläche des Mundstückes höher als die Zweitluftlöcher angeordnet ist und außerdem die Luftsträhle durch eine hochstehende Zylinderwand verhältnismäßig steil nach oben gelenkt werden, wird die Gasflamme nur in ihrem Randbereich mit ausreichender Zweitluft versorgt, während im Flammenkern es an Zweitluft fehlt. Die Zweitluftzufuhr hat man in der Praxis schon dadurch zu verbessern versucht, daß die Zweitluftlöcher in der Ringfläche durch kiemenförmige Luftdüsen ersetzt wurden, deren Austrittsöffnungen zur Bildung etwa tangentialer Luftsträhle angeordnet sind. Aber auch hierdurch konnte keine wesentliche Verbesserung erreicht werden. Beim bekannten Gasbrenner ist das von der Gasdüse zum Brennermundstück führende Mischrohr ein gerippter Schlauch mit gleichbleibendem Durchmesser und lediglich innerhalb des Mundstückes ist eine kurze trichterförmige Erweiterung bis zum Metallsieb vorhanden, so daß die Mischwirkung in diesem Mischrohr im wesentlichen nur durch die Oberflächenrippung im Rohrinnern erreicht wird.
Aus EP-A-0 223 691 ist ein Gasbrenner der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem die Zweitluftdüsen mit ihrer Düsenöffnung gegenüber dem durch die Mitte der Düsenöffnung gelegten Radius unter einem Winkel von 90°liegen.
Patent Abstracts of Japan Vol. 7 Nr. 157 (M-227) (1302) beschreibt ebenfalls einen Brenner mit gegenüber den Zweitluftdüsen vertieften Anordnung der Brennfläche, wobei die Düsenöffnungen ebenfalls senkrecht zu dem durch sie gehenden Brennerradius liegen.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner zu schaffen, der durch eine verbesserte Luftzufuhr eine erhöhte Brennleistung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit einem Gasbrenner mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beansprucht.
Durch die Vertiefung der eigentlichen Brennfläche an einer Brennerbrille mit darüber kreisförmig angeordneten Zweitluftdüsen wird die Flamme ausreichend mit Zweitluft versorgt und dadurch eine optimale Verbrennung erreicht. Weil nunmehr die Luftsträhle über die Brennfläche nur geringfügig oberhalb der Flammenwurzeln hinwegstreichen, beeinflußt die Zweitluft die Flamme über den vollen Querschnitt und nicht nur deren Außenbereiche. Die in einem vorbestimmten Ausblaswinkel ausgerichteten Zweitluftdüsen begünstigen zudem die Flammenstabilisierung, ohne dabei die Flammenentwicklung zu stören. Dadurch, daß die Zweitluft gänzlich mit der Flamme in Berührung kommt, wird vermieden, daß im Randbereich des Flammrohres mehr oder weniger erhitzte Luft mit den Verbrennungsgasen hochsteigt und damit unvermischt den Wärmeübergang durch die Heizflächen des Wärmetauschers beeinträchtigt. Die Brennleistung wird schließlich auch noch durch den erfindungsgemäßen Injektor des Mischrohres für die Erstluft gesteigert, weil infolge seiner abgestuften Erweiterung eine intensivere Mischwirkung bei gleichmäßigerer Verteilung des Gas-Luft-Gemisches auf die gesamte Brennfläche gewährleistet wird. Schließlich trägt auch das Zusammenwirken dieses Injektors mit der aus der Brennflächenvertiefung resultierenden Zweitluftführung zu einer weiteren Optimierung der Verbrennung bei. Diese Zweitluftführung bietet nicht nur den Vorteil, daß dieser Luftanteil bis tief in den Flammenkern geführt wird, sondern hat auch zur Folge, daß in der Flamme ein Drall erzeugt wird, der dazu beiträgt, die Durchmischung in der Brennkammer weiter zu intensivieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels eines in ein Flammrohr eines Wärmetauschers eingebauten Gasbrenners, der auch in der Zeichnung schematisiert dargestellt ist, näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: einen Vertikalschnitt durch einen Gasbrenner mit Flammrohr,
Fig. 2: einen Schnitt durch eine Brennerbrille und
Fig. 3: eine Draufsicht auf diese Brennerbrille.

Auf eine Stirnkante 2 eines Brennerrohres 1 ist ein von einer Brennerbrille 4 gebildeter Gasbrenner 3 aufgesetzt und darauf befestigt. Eine Brillenbasis 5 in Form einer Ringfläche bildet dabei die Auflage auf der Stirnkante 2. Eine Brennfläche 7 des Brenners ist gegenüber der Brillenbasis vertieft, beispielsweise um mindestens drei bis zwanzig Millimeter, wozu ein Brillenzylinder 6 die Verbindung zur Basis herstellt. Die Brennfläche selbst weist in bekannter Weise ein Metallsieb 8 und einen Lochkranz 9 auf, wobei dieser Lochkranz mit dem Brillenzylinder ein Formstück bilden kann. In die Ringfläche der Brillenbasis sind in kreisförmiger Anordnung Zweitluftdüsen 10 eingeformt, deren etwa rechteckige Düsenöffnungen 11 annähernd senkrecht zur Brillenbasis verlaufen und die durch eine schräge Düsendecke 12 oben begrenzt sind, derart, daß der aus der Düsenöffnung austretende Luftstrahl einen Winkelbereich von etwa = 30° über der Brillenbasis bestreicht (Fig. 2). Die Düsenöffnungen sind auch nicht radial zur Brennermitte ausgerichtet, sondern in einem vorbestimmten Winkel gegenüber den zugehörigen Radien angeordnet. So beträgt dieser Anstellwinkel gemäß Fig. 3 beispielsweise = 62,5° zwischen dem durch die Düse verlegten Radius R und der Längsmittellinie L durch die Düse. Dieser Anstellwinkel kann zwischen 50 ° und 75° verändert werden, ohne die Wirkung des Luftstrahls in bezug auf die Flamme merklich zu beeinträchtigen, solange durch die Luftsträhle die durch den Lochkranz 9 abgedeckte Brennfläche 7 möglichst vollständig bestrichen wird. Als vorteilhaft hat sich überraschenderweise erwiesen, wenn der Flammenkern im Bereich des freien Metallgitters 8 von der unmittelbaren Einwirkung der Luftsträhle freigehalten wird. Mit der erfindungsgemäßen Düsenausbildung und - anordnung wird erreicht, daß die Zweitluft einmal unmittelbar über die Brillenbasis hinweg in einem geringen Abstand über den Flammenwurzeln in die Brennerflamme eindringt und zum anderen die nicht auf die Brennermitte konzentrierten Luftsträhle auf die Flamme eine gewisse Drallwirkung mit verstärkter Bündelung ausüben. Die Brennerbrille 4 ist mit ihrem Brillenzylinder 6 in eine Muffe 17 eines Mischrohres 15 für die Erstluft eingesetzt.
Über Ösen 21 an der Muffe ist eine Verschraubung oder Vernietung mit der Brillenbasis 5 möglich. Die Mischrohrmuffe 17 ist am Ende eines Injektortrichters 16 ausgebildet, der wiederum ein Injektor-Mittelstück 19 fortsetzt und am anderen Ende eine Eingangserweiterung 20 aufweist, durch die das aus einer Gasdüse 23 ausströmende Gas zusammen mit der Erstluft in den Injektor eintreten und vermischt werden. Die Gasdüse wird durch eine Gaszuleitung 24 über ein Ventil 25, beispielsweise ein Magnetventil, gespeist. Die Mischintensität im Mischrohr hängt weitgehend von den Abschnitts- und Konizitätsverhältnissen der einzelnen Misch-rohrteile ab. Bei einem besonders leistungsfähigen Mischrohr sollen die Längen des Injektortrichters 16 l = 25 mm, des Mittelstückes l = 60 mm und des Eingangsstückes 20 l = 8 mm betragen. In bezug auf die in Strömungsrichtung vorgesehenen Erweiterungen haben sich für 20° bis 85°, für 1° bis 30° und für 30° bis 150° als zweckmäßig erwiesen. Auch die Längenverhältnisse lassen sich in einem Bereich bis zu 20 % abändern. Das im Ausführungsbeispiel zylindrisch dargestellte Brennerrohr kann natürlich auch rechteckigen, beispielsweise quadratischen Querschnitt aufweisen. Der Brennerrohr-Boden 26 ist offen für den Eintritt der Erst- und Zweitluft. Erfolgt die Luftzuführung zwangsweise, beispielsweise mittels eines Gebläses, dann ist diese Bodenöffnung in geeigneter Weise damit verbunden. Beim gezeigten Brennerrohr ist auf einem Flanschring 27 ein Flammrohr-Sockel 30 aufgesetzt, an den sich ein Flammrohr 31 anschließt. Der Flammrohr-Sockel ist noch durch einen Abgassammler 32 erweitert. In Fig. 1 sind schließlich noch die Zündelektroden 34 und in Fig. 3 die zugehörigen Durchtrittsöffnungen 35 zu sehen.

Claims

Gasbrenner, insbesondere für Flüssiggas, mit einem in einem Flammrohr (31) oder einem Brennkammergehäuse eines Wärmetauschers für Raumheizgeräte und dgl. koaxial anordbaren Brennerkopf (3) mit einer Brennfläche (7), einem damit verbundenen Mischrohr (15) mit einer Erstluftöffnung und einer Gasdüse (23) am Mischrohreingang (20) sowie einer um den Brennerkopf (3) ausgebildeten Zweitluftführung aus kreisförmig angeordneten und zur Brennfläche gerichteten Zweitluftdüsen (10), wobei die Brennfläche (7) des Brenners (3) gegenüber den Zweitluftdüsen (10) vertieft angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftdüsen (10) mit ihrer Düsenöffnung (11) gegenüber dem durch die Mitte der Düsenöffnung gelegten Radius um einen Anstellwinkel von 50° bis 75° gedreht sind.
Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel für die Düsenöffnung (11) 62,5° beträgt.
Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf ein Brennerrohr (1) aufsetzbare Brennerbrille (4) vorgesehen ist, in deren Brillenbasis (5) die Zweitluftdüsen (10) ausgebildet sind, und daß die Brennfläche (7) mittels eines Brillenzylinders (6) gegenüber der Brillenbasis vertieft ist.
Gasbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerbrille (4) mit ihrem Brillenzylinder (6) in eine Muffe (17) des Mischrohres (15) eingesetzt ist.
Gasbrenner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennfläche (7) gegenüber der Brillenbasis (5) um drei bis zwanzig Millimeter vertieft ist.
Gasbrenner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftdüsen (10) etwa senkrecht zur Brillenbasis (5) verlaufende Düsenöffnungen (11) aufweisen und ihre Düsendecken (12) in einem Winkel von etwa 30° von der Brillenbasis (5) hochstehen.
Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (15) einen Injektortrichter (16) von einer Länge l₁ = 20 bis 30 mm und einem Erweiterungswinkel α = 20 bis 85° und ein Injektormittelstück (19) von einer Länge l₂ = 50 bis 70 mm und einem Erweiterungswinkel β = 1° bis 30° aufweist.
Gasbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangserweiterung 6 bis 10 mm lang ist und eine entgegen der Strömungsrichtung gerichtete Winkelerweiterung γ = 30° bis 150° aufweist.