EP0601018B1 - Gas burner, in particular for liquefied gas - Google Patents
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- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
- F23D14/04—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner
- F23D14/08—Premix 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
Definitions
- the invention relates to a gas burner, in particular for liquefied petroleum gas, for installation in a flame tube or a combustion chamber housing of a heat exchanger for space heaters or the like, according to the preamble of patent claim 1.
- a burner mouthpiece is arranged coaxially in a flame tube and connected to a mixing tube for the gas and first air supply.
- a second air duct is formed around this burner mouthpiece, for which purpose holes are provided in an annular surface surrounding the mouthpiece, in order to supply the necessary second air to the burner flame through the air jets emerging therefrom. Since the actual burning surface of the mouthpiece is arranged higher than the second air holes and also the air jets are steered upwards relatively steeply by an upstanding cylinder wall, the gas flame is supplied with sufficient secondary air only in its edge area, while in The core of the flame lacks secondary air.
- the mixing tube leading from the gas nozzle to the burner mouthpiece is a finned hose with a constant diameter and only within the mouthpiece is a short funnel-shaped extension up to the metal sieve, so that the mixing action in this mixing tube is essentially achieved only by the surface ribbing in the interior of the tube .
- Patent Abstracts of Japan Vol. 7 No. 157 also describes a burner with a recessed arrangement of the focal surface compared to the second air nozzles, the nozzle openings also being perpendicular to the burner radius passing through them.
- the invention is based on the object of creating a gas burner which ensures increased combustion performance by means of an improved air supply.
- the flame is adequately supplied with secondary air, thereby achieving optimal combustion. Because the air jets now only sweep over the flame surface slightly above the flame roots, the secondary air influences the flame over the full cross-section and not just its outer areas.
- the at a predetermined blow angle aligned second air nozzles also promote flame stabilization without interfering with flame development. The fact that the secondary air comes completely into contact with the flame avoids that more or less heated air rises with the combustion gases in the edge region of the flame tube and thus impairs unmixed the heat transfer through the heating surfaces of the heat exchanger.
- the combustion performance is also increased by the injector of the mixing tube according to the invention for the primary air, because its graded expansion ensures a more intensive mixing effect with a more uniform distribution of the gas-air mixture over the entire combustion surface.
- the interaction of this injector with the secondary air flow resulting from the deepening of the focal surface also contributes to a further optimization of the combustion.
- This secondary air flow not only offers the advantage that this air portion is led deep into the flame core, but also has the result that a swirl is generated in the flame, which contributes to further intensifying the mixing in the combustion chamber.
- a gas burner 3 formed by burner glasses 4 is placed on an end edge 2 of a burner tube 1 and fastened thereon.
- a glasses base 5 in the form of an annular surface forms the support on the front edge 2.
- a focal surface 7 of the burner is recessed relative to the base of the glasses, for example by at least three to twenty millimeters, for which purpose a glasses cylinder 6 establishes the connection to the base.
- the focal surface itself has, in a known manner, a metal sieve 8 and a ring of holes 9, which ring of holes can form a fitting with the cylinder of the glasses.
- This angle of attack can be changed between 50 ° and 75 ° without noticeably impairing the effect of the air jet with respect to the flame, as long as the focal surface 7 covered by the ring of holes 9 is covered as completely as possible by the air jets.
- the flame core in the area of the free metal grid 8 is kept free from the direct action of the air jets.
- the mixing tube sleeve 17 is formed at the end of an injector funnel 16, which in turn continues an injector center piece 19 and has an input extension 20 at the other end, through which the gas flowing out of a gas nozzle 23 enters the injector together with the first air and is mixed.
- the gas nozzle is fed through a gas supply line 24 via a valve 25, for example a solenoid valve.
- the mixing intensity in the mixing tube largely depends on the section and taper ratios of the individual mixing tube parts.
- the extensions provided in the direction of flow have proven to be expedient for 20 ° to 85 °, for 1 ° to 30 ° and for 30 ° to 150 °.
- the aspect ratios can also be changed in a range of up to 20%.
- the burner tube shown cylindrically in the exemplary embodiment can of course also have a rectangular, for example square, cross section.
- the burner tube base 26 is open for the entry of the first and second air. If the air supply is forced, for example by means of a blower, then this bottom opening is connected to it in a suitable manner.
- a flame tube base 30 is placed on a flange ring 27, to which a flame tube 31 connects.
- the flame tube base is further expanded by an exhaust manifold 32.
- the ignition electrodes 34 can be seen in FIG. 1 and the associated passage openings 35 in FIG. 3.
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Abstract
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.The invention relates to a gas burner, in particular for liquefied petroleum gas, for installation in a flame tube or a combustion chamber housing of a heat exchanger for space heaters or the like, according to the preamble of patent claim 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.In a known gas burner (DE-C-33 27 140), a burner mouthpiece is arranged coaxially in a flame tube and connected to a mixing tube for the gas and first air supply. A second air duct is formed around this burner mouthpiece, for which purpose holes are provided in an annular surface surrounding the mouthpiece, in order to supply the necessary second air to the burner flame through the air jets emerging therefrom. Since the actual burning surface of the mouthpiece is arranged higher than the second air holes and also the air jets are steered upwards relatively steeply by an upstanding cylinder wall, the gas flame is supplied with sufficient secondary air only in its edge area, while in The core of the flame lacks secondary air. Attempts have already been made to improve the secondary air supply in practice by replacing the secondary air holes in the annular surface with gill-shaped air nozzles, the outlet openings of which are arranged to form approximately tangential air jets. But this also did not result in any significant improvement. In the known gas burner, the mixing tube leading from the gas nozzle to the burner mouthpiece is a finned hose with a constant diameter and only within the mouthpiece is a short funnel-shaped extension up to the metal sieve, so that the mixing action in this mixing tube is essentially achieved only by the surface ribbing in the interior of the tube .
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.From EP-A-0 223 691 a gas burner of the type mentioned at the outset is known, in which the secondary air nozzles are at an angle of 90 ° with their nozzle opening relative to the radius through the center of the nozzle opening.
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.Patent Abstracts of Japan Vol. 7 No. 157 (M-227) (1302) also describes a burner with a recessed arrangement of the focal surface compared to the second air nozzles, the nozzle openings also being perpendicular to the burner radius passing through them.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner zu schaffen, der durch eine verbesserte Luftzufuhr eine erhöhte Brennleistung gewährleistet.The invention is based on the object of creating a gas burner which ensures increased combustion performance by means of an improved air supply.
Diese Aufgabe wird mit einem Gasbrenner mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved with a gas burner with the features of claim 1.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beansprucht.Advantageous further developments of the invention are claimed in the subclaims.
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.By deepening the actual firing surface on a pair of burner glasses with secondary air nozzles arranged in a circle above it, the flame is adequately supplied with secondary air, thereby achieving optimal combustion. Because the air jets now only sweep over the flame surface slightly above the flame roots, the secondary air influences the flame over the full cross-section and not just its outer areas. The at a predetermined blow angle aligned second air nozzles also promote flame stabilization without interfering with flame development. The fact that the secondary air comes completely into contact with the flame avoids that more or less heated air rises with the combustion gases in the edge region of the flame tube and thus impairs unmixed the heat transfer through the heating surfaces of the heat exchanger. Finally, the combustion performance is also increased by the injector of the mixing tube according to the invention for the primary air, because its graded expansion ensures a more intensive mixing effect with a more uniform distribution of the gas-air mixture over the entire combustion surface. Finally, the interaction of this injector with the secondary air flow resulting from the deepening of the focal surface also contributes to a further optimization of the combustion. This secondary air flow not only offers the advantage that this air portion is led deep into the flame core, but also has the result that a swirl is generated in the flame, which contributes to further intensifying the mixing in the combustion chamber.
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.
- Fig. 1
- a vertical section through a gas burner with flame tube,
- Fig. 2
- a cut through burner glasses and
- Fig. 3
- a top view of these burner glasses.
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.A
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.Screwing or riveting to the
Claims (8)
- Gas burner, in particular for liquified gas, with a burner head (3), which may be arranged coaxially in a flame tube (31) or in a combustion chamber housing of a heat exchanger for room heaters or similar, and has a combustion surface (7), with a mixer tube (15) connected thereto, having a primary air opening and a gas nozzle (23) at the inlet (20) of the mixer tube as well as a secondary air conduit, which is constructed around the burner head (3) and comprises secondary air nozzles (10) arranged in a circle and directed towards the combustion surface, said combustion surface (7) of the burner (3) being recessed relative to the secondary air nozzles (10), characterised in that the secondary air nozzles (10) are rotated with their nozzle opening (11) around an adjustment angle of 50° to 75° relative to the radius placed through the centre of the nozzle opening.
- Gas burner according to Claim 1, characterised in that the adjustment angle for the nozzle opening (11) amounts to 62.5°.
- Gas burner according to Claim 1 or 2, characterised in that a burner collar (4), which may be mounted onto the burner tube (1), is provided, in the base (5) of said collar the secondary air nozzles (10) are constructed; and that the combustion surface (7) is recessed relative to the collar base by means of a collar cylinder (6).
- Gas burner according to Claim 3, characterised in that the burner collar (4) is inserted with its collar cylinder (6) into a socket (17) of the mixer tube (15).
- Gas burner according to Claim 3 or 4, characterised in that the combustion surface (7) is recessed by three to twenty millimetres relative to the collar base (5).
- Gas burner according to one of Claims 3 to 5, characterised in that the secondary air nozzles (10) have nozzle openings (11) running approximately perpendicular to the collar base (5) and their nozzle covers (12) project up from the collar base (5) at an angle of about 30°.
- Gas burner according to one of Claims 1 to 6, characterised in that the mixer tube (15) has an injector funnel (16) with a length li = 20 to 30 mm and a widening angle α = 20° to 85°, and an injector centre piece (19) with a length l2 = 50 to 70 mm and a widening angle β = 1° to 30°.
- Gas burner according to Claim 7, characterised in that the widening of the inlet is 6 to 10 mm long and an angle widening γ = 30° to 150° directed against the direction of flow.
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ET | Fr: translation filed | ||
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