EP0795721A2 - Brenner für eine gasbetriebene Heizanlage - Google Patents

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EP0795721A2
EP0795721A2 EP97104367A EP97104367A EP0795721A2 EP 0795721 A2 EP0795721 A2 EP 0795721A2 EP 97104367 A EP97104367 A EP 97104367A EP 97104367 A EP97104367 A EP 97104367A EP 0795721 A2 EP0795721 A2 EP 0795721A2
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EP
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burner
heat protection
protection layer
burner surface
mesh
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EP97104367A
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Dirk Ten Hoeve
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Furigas Assen BV
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/76—Protecting flame and burner parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
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    • F23D2203/1012—Flame diffusing means characterised by surface shape tubular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D2212/00—Burner material specifications
    • F23D2212/20—Burner material specifications metallic
    • F23D2212/201—Fibres

Definitions

  • the invention relates to a burner for a gas-operated heating system according to the features in the preamble of claim 1.
  • burner The part of a heating system, a boiler or another technical device through which the gaseous fuel enters the combustion chamber and burns there just above the burner surface is referred to as a burner in the present case.
  • burners in very different designs, for example as rod, pot or flat burners.
  • the burner or the burner surface is subject to a strong thermal due to the high combustion temperatures Burden. This leads to tension in the material of the burner and thus to material fatigue. Consequently, efforts are made to minimize the heat on the burner surface.
  • the heat protection layer is formed by a thermally bonded metal fleece made of fibers made of a high temperature resistant alloy with a low thermal conductivity. This type of production is complex and expensive. The costs for a burner equipped with metal fleece increase accordingly.
  • the production of the burner itself is also more complex since the starting boards required for the burner production and the metal fleece are processed together.
  • the burners are usually made of sheet metal or strips.
  • the metal fleece is placed on this.
  • the gas outlet openings are then punched.
  • the sheets are then assembled and further processed into the burner. In terms of production technology, this procedure is complex and consequently cost-intensive.
  • the invention is based on the object of creating a burner with high-quality heat protection for the burner surface, which is nevertheless simple to manufacture and overall less expensive.
  • this object is achieved by a burner according to claim 1.
  • the heat protection layer is then realized using a mesh. This is formed from one or more threads made of a high temperature resistant material with low thermal conductivity.
  • the knitting can be knitted, one stitch after the other being formed from one thread.
  • the meshwork can also be knitted from a plurality of threads, with a plurality of stitches being formed at a time and then being worked into stitches.
  • the stitches are elastic and do not fill their place. They are gas-permeable and isolatable.
  • the gaseous fuel mixture enters the combustion chamber through the mesh and burns. The burner surface is protected from the heat by the meshwork. Thermal stresses can thus be effectively reduced.
  • threads are used for the manufacture of the meshwork from the material which has already been tried and tested as heat protection in burner technology.
  • This is an alloy whose main components are iron, chromium, aluminum and yttrium (claim 2).
  • the particular advantage of the solution according to the invention is that the burner has the positive properties, for example in relation to the quality of combustion or the resonance behavior of a burner with a defined perforation or hole pattern, and additionally realizes high-quality protection of the burner surface.
  • the burner can initially be manufactured in the usual way. Only then is the heat protection layer applied to the burner surface as a mesh. This results in both manufacturing and logistical Advantages, so that the production of the burner overall is inexpensive stiger can be done.
  • the configuration of the meshwork can be tailored to the respective burner as required.
  • the mesh can be cut without the entire structure being destroyed.
  • a further advantageous property of the meshwork is its limited extensibility, flexibility and pliability. It can therefore be handled and processed very well in terms of production technology.
  • the heat protection layer formed by the mesh is expediently determined by joining technology, as provided for in claim 3.
  • the meshwork can also be designed as a stocking-like cover, which is pulled over a burner.
  • a coating is ideal for stick or pot burners.
  • the heat protection layer according to the invention from the meshwork is considerably less expensive than the metal fleece that has been used to date.
  • the manufacture of the burner is guaranteed high-quality heat protection easier and more rational, which results in a further cost advantage.
  • the burners according to the invention are particularly suitable for use in modulating devices in which the amount of gas can be regulated continuously.
  • the fundamental problem of these devices is that the combustion takes place closer to the burner surface when the operating mode is down-regulated.
  • the burners are then particularly heavily loaded. Thanks to the high quality heat protection layer, however, the thermal load on the burner can be kept within operationally tolerable limits.
  • a flat burner is designated by 1 in FIGS. This representation is technically generalized and not to scale.
  • the burner surface 2 is punched with a hole pattern made of regularly arranged gas outlet openings 3.
  • a heat protection layer 4 is attached to the burner surface 2.
  • the heat protection layer 4 consists of a mesh 5, which consists of intertwined threads 6.
  • the arched thread layer gives the mesh 5 its porosity, elasticity and pliability.
  • the threads 6 consist of an alloy, the main components of which are iron, chromium, aluminum and yttrium. This alloy is characterized by its high temperature resistance and its very low thermal conductivity. This can prevent the flames from kicking back, so that the burner surface 2 is protected from the high combustion temperatures.
  • the flat burner 1 shown is therefore particularly suitable for use in modulating boiler systems.
  • the mesh 5 is fixed on the burner surface 2 by the weld seams 7, 8 along the long sides 9 and transverse sides 10. This process takes place after the remaining sheet metal processing production steps have been completed.
  • a rod burner 11 is shown in FIG.
  • a heat protection layer 12 for the burner surface 13 in the area of the gas outlet openings 14 is realized by a mesh 15.
  • the mesh 15 is configured so that it forms a coating 16 which is fixed in a suitable manner on the rod burner 11.
  • the mesh 15 thus forms a high-quality heat protection for the burner surface 13, which can be brought onto the burner surface 13 after the sheet metal processing part of the burner production has been completed.

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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brenner für eine gasbetriebene Heizanlage mit einer mindestens bereichsweise Gasaustrittsöffnungen (14) aufweisenden Brenneroberfläche (13) und einer dieser zugeordneten Hitzeschutzschicht (12), welche von einem Maschenwerk (15) aus mindestens einem verschlungenen Faden gebildet ist. Der Faden besteht vorzugsweise aus einer Legierung, deren Hauptbestandteile Eisen, Chrom, Aluminium und Yttrium sind. Die Festlegung der durch das Maschenwerk (15) gebildeten Hitzeschutzschicht (12) erfolgt fügetechnisch. Besonders vorteilhaft läßt sich die Hitzeschutzschicht (12) aufschweißen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brenner für eine gasbetriebene Heizanlage gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Als Brenner wird vorliegend der Teil einer Heizungsanlage, eines Kessels oder eines anderen technischen Geräts bezeichnet, durch den der gasförmige Brennstoff in die Brennkammer eintritt und dort kurz über der Brenneroberfläche verbrennt. Brenner gibt es in sehr unterschiedlichen Ausführungsformen, beispielsweise als Stab-, Topf- oder Flachbrenner.
  • Der Brenner bzw. die Brenneroberfläche unterliegt durch die hohen Verbrennungstemperaturen einer starken thermischen Belastung. Diese führt zu Spannungen im Material des Brenners und somit zur Materialermüdung. Folglich ist man bestrebt, die Hitzeeinwirkung auf die Brenneroberfläche zu minimieren.
  • Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Brenneroberfläche mit einer Hitzeschutzschicht zu versehen.
  • Die Hitzeschutzschicht wird durch ein thermisch verfestigtes Metallvlies aus Fasern aus einer hochtemperaturbeständigen Legierung mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit gebildet. Diese Art der Herstellung ist aufwendig und teuer. In entsprechendem Maße erhöhen sich hierdurch die Kosten für einen mit Metallvlies ausgerüsteten Brenner.
  • Auch die Fertigung der Brenner selber ist aufwendiger, da die für die Brennerherstellung benötigten Ausgangsplatinen und das Metallvlies gemeinsam verarbeitet werden. Die Brenner sind in der Regel aus Metallblechen bzw. -bändern hergestellt. Hierauf wird das Metallvlies aufgelegt. Anschließend werden die Gasaustrittsöffnungen gestanzt. Danach erfolgt die Konfektionierung der Bleche und die Weiterverarbeitung zum Brenner. Fertigungstechnisch ist diese Vorgehensweise aufwendig und folglich kostenintensiv.
  • Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Brenner zu schaffen mit einem hochwertigen Hitzeschutz für die Brenneroberfläche, welcher trotzdem einfach in der Herstellung und insgesamt kostengünstiger ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Brenner gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Danach wird die Hitzeschutzschicht durch ein Maschenwerk realisiert. Dieses wird aus einem oder mehreren Fäden aus einem hochtemperaturbeständigen Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit gebildet.
  • Das Maschenwerk kann gestrickt sein, wobei aus einem Faden eine Masche nach der anderen gebildet wird. Das Maschenwerk kann aber auch aus mehreren Fäden gewirkt sein, wobei jeweils mehrere Maschen zugleich geformt und dann zu Maschen ausgearbeitet werden.
  • Die Maschen sind elastisch und füllen ihren Platz nicht aus. Sie sind gasdurchlässig und isolierfähig. Das gasförmige Brennstoffgemisch tritt über den Brenner durch die Maschen hindurch in die Brennkammer ein und verbrennt. Die Brenneroberfläche ist hierbei durch das Maschenwerk vor der Hitzeeinwirkung geschützt. Thermische Spannungen können so wirksam reduziert werden.
  • Vorzugsweise kommen für die Herstellung des Maschenwerks Fäden zum Einsatz aus dem in der Brennertechnik als Hitzeschutz bereits bewährten Material. Hierbei handelt es sich um eine Legierung, deren Hauptbestandteile Eisen, Chrom, Aluminium und Yttrium sind (Anspruch 2).
  • Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß der Brenner die positiven Eigenschaften, beispielsweise in Bezug auf die Verbrennungsgüte oder das Resonanzverhalten eines Brenners mit definierter Perforierung bzw. Lochbild besitzt und zusätzlich einen hochwertigen Schutz der Brenneroberfläche realisiert. Der Brenner kann zunächst in üblicher Weise hergestellt werden. Erst anschließend wird die Hitzeschutzschicht als Maschenwerk auf die Brenneroberfläche gebracht. Hierdurch ergeben sich sowohl fertigungstechnische als auch logistische Vorteile, so daß die Herstellung der Brenner insgesamt kostengün
    stiger erfolgen kann.
  • Die Konfiguration des Maschenwerks kann auf den jeweiligen Brenner bedarfsgerecht abgestimmt werden. Das Maschenwerk ist schneidbar, ohne daß das Flächengebilde insgesamt zerstört wird.
  • Als weiterhin vorteilhafte Eigenschaft des Maschenwerks sind seine begrenzte Dehnbarkeit, Flexibilität und Schmiegsamkeit zu nennen. Es läßt sich daher fertigungstechnisch sehr gut handhaben und verarbeiten.
  • Die Festlegung der durch das Maschenwerk gebildeten Hitzeschutzschicht erfolgt zweckmäßigerweise fügetechnisch, wie dies Anspruch 3 vorsieht.
  • Praktisch bietet sich an, die Hitzeschutzschicht bereichsweise, beispielsweise entlang der Längskanten, aufzuschweißen. Zur Unterstützung der Haftung können auch weitere Schweißnähte vorgenommen werden.
  • Selbstverständlich sind auch andere Verbindungen denkbar, wie Kleben, Spannen oder Nähen.
  • Grundsätzlich kann das Maschenwerk auch als strumpfartiger Überzug ausgebildet werden, der über einen Brenner gezogen wird. Ein solcher Überzug bietet sich für Stab- oder Topfbrenner an.
  • Die erfindungsgemäße Hitzeschutzschicht aus dem Maschenwerk ist gegenüber dem bislang zum Einsatz gelangenden Metallvlies wesentlich kostengünstiger. Darüberhinaus ist die Herstellung der Brenner unter Gewährleistung eines qualitativ hochwertigen Hitzeschutzes einfacher und rationeller, wodurch sich ein weiterer Kostenvorteil ergibt.
  • Besonders geeignet sind die erfindungsgemäßen Brenner für den Einsatz in modulierend arbeitenden Geräten, bei denen die Gasmenge stufenlos geregelt werden kann. Das grundsätzliche Problem dieser Geräte ist, daß die Verbrennung bei heruntergeregelter Betriebsweise näher an der Brenneroberfläche erfolgt. Folglich sind die Brenner dann besonders stark belastet. Durch die qualitativ hochwertige Hitzeschutzschicht kann jedoch die thermische Belastung des Brenners in betriebstechnisch tolerierbaren Grenzen gehalten werden.
  • Auch hat sich bei der praktischen Erprobung der erfindungsgemäßen Brenner gezeigt, daß die Geräuschentwicklung durch bei der Verbrennung auftretende Schwingungen und Resonanzen durch das Maschenwerk gedämpft wird. Die erfindungsgemäß ausgerüsteten Anlagen arbeiten daher leiser.
  • Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    in der Draufsicht einen Flachbrenner;
    Figur 2
    einen Schnitt durch die Darstellung der Figur 1 entlang der Linie II-II und
    Figur 3
    eine weitere Ausführungsform eines Brenners mit Hitzeschutzschicht.
  • In den Figuren 1 und 2 ist ein Flachbrenner mit 1 bezeichnet. Diese Darstellung ist technisch generalisiert und nicht maßstäblich.
  • Die Brenneroberfläche 2 ist stanztechnisch mit einem Lochbild aus regelmäßig angeordneten Gasaustrittsöffnungen 3 versehen.
  • Auf der Brenneroberfläche 2 ist eine Hitzeschutzschicht 4 befestigt. Die Hitzeschutzschicht 4 besteht aus einem Maschenwerk 5, welches aus ineinander verschlungenen Fäden 6 besteht. Durch die bogig gewundene Fadenlage erhält das Maschenwerk 5 ihre Porosität, Dehnbarkeit und Schmiegsamkeit.
  • Die Fäden 6 bestehen aus einer Legierung, deren Hauptbestandteile Eisen, Chrom, Aluminium und Yttrium sind. Diese Legierung zeichnet sich durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit und ihren sehr niedrigen Wärmeleitkoeffizienten aus. Hierdurch kann ein Rückschlag der Flammen unterbunden werden, so daß die Brenneroberfläche 2 vor den hohen Verbrennungstemperaturen geschützt ist. Der dargestellte Flachbrenner 1 eignet sich deswegen besonders für den Einsatz in modulierend arbeitenden Kesselanlagen.
  • Das Maschenwerk 5 ist auf der Brenneroberfläche 2 durch die Schweißnähte 7, 8 entlang der Längsseiten 9 bzw. Querseiten 10 festgelegt. Dieser Vorgang erfolgt, nachdem die übrigen blechverarbeitenden Fertigungsschritte abgeschlossen sind.
  • Im Bedarfsfall können auch weitere Schweißnähte vorgesehen werden.
  • Aus der Figur 3 geht ein Stabbrenner 11 hervor.
  • Eine Hitzeschutzschicht 12 für die Brenneroberfläche 13 im Bereich der Gasaustrittsöffnungen 14 wird durch ein Maschenwerk 15 realisiert. Das Maschenwerk 15 ist so konfiguriert, daß es einen Überzug 16 bildet, der in geeigneter Weise spanntechnisch auf dem Stabbrenner 11 festgelegt ist.
  • Das Maschenwerk 15 bildet so einen hochwertigen Hitzeschutz für die Brenneroberfläche 13, welcher auf die Brenneroberfläche 13 gebracht werden kann, nachdem der blechverarbeitende Teil der Brennerfertigung abgeschlossen ist.
    • Bezugszeichenaufstellung
    • 1
    - Flachbrenner
    2
    - Brenneroberfläche
    3
    - Gasaustrittsöffnungen
    4
    - Hitzeschutzschicht
    5
    - Maschenwerk
    6
    - Faden
    7
    - Schweißnaht
    8
    - Schweißnaht
    9
    - Längsseite
    10
    - Querseite
    11
    - Stabbrenner
    12
    - Hitzeschutzschicht
    13
    - Brenneroberfläche
    14
    - Gasaustrittsöffnungen
    15
    - Maschenwerk
    16
    - Überzug

Claims (3)

  1. Brenner für eine gasbetriebene Heizanlage mit einer mindestens bereichsweise Gasaustrittsöffnungen (3, 14) aufweisenden Brenneroberfläche (2, 13) und einer dieser gasaustrittsseitig zugeordneten Hitzeschutzschicht (4, 12), dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzschicht (4, 12) von einem Maschenwerk (5, 15) aus mindestens einem verschlungenen Faden (6) gebildet ist.
  2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden (6) aus einer Legierung besteht, deren Hauptbestandteile Eisen, Chrom, Aluminium und Yttrium sind.
  3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschenwerk (5) fügetechnisch mit der Brenneroberfläche (2) verbunden ist.
EP97104367A 1996-03-16 1997-03-14 Brenner für eine gasbetriebene Heizanlage Withdrawn EP0795721A3 (de)

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DE29604955U DE29604955U1 (de) 1996-03-16 1996-03-16 Brenner für eine gasbetriebene Heizanlage
DE29604955U 1996-03-16

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EP0795721A2 true EP0795721A2 (de) 1997-09-17
EP0795721A3 EP0795721A3 (de) 1998-10-28

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