EP0905446B1 - Atmosphärischer, wassergekühlter Gasbrenner - Google Patents

Atmosphärischer, wassergekühlter Gasbrenner Download PDF

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EP0905446B1
EP0905446B1 EP98114253A EP98114253A EP0905446B1 EP 0905446 B1 EP0905446 B1 EP 0905446B1 EP 98114253 A EP98114253 A EP 98114253A EP 98114253 A EP98114253 A EP 98114253A EP 0905446 B1 EP0905446 B1 EP 0905446B1
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gas burner
burner
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cooling passages
plate
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Ernst Schmidt
Karl-Heinz Schoenleber
Berni Reisser
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • 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
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/78—Cooling burner parts
    • 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
    • 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
    • F23D14/045—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 a plurality of burner bars assembled together, e.g. in a grid-like arrangement

Definitions

  • the invention is based on an atmospheric, water-cooled gas burner the preamble of claim 1.
  • each individual burner element has flow bodies with a combustion zone formed in a ridge bar with flame exit openings, the ridge bar forming a burner plate for the respective burner elements.
  • Cooling tubes are provided for cooling the combustion zones and penetrate the flow bodies or burner elements. This design requires careful mutual adjustment of the flow bodies so that the gas burner has a uniform and uniform flame pattern.
  • the cooling pipes are a bit away from the ridge strips, so that the cooling of the ridge strips, which is intended to reduce NO x formation, is also limited.
  • the gas burner has a mixing body in which several injector-like mixing tubes for the fuel gas-air mixture are combined into a mixing block, as well as over a firing zone, in which flame outlet openings are arranged.
  • the burning zone is from a Burner plate executed separately from the mixing body, which is spread over all Mixing tubes extends. Cooling channels are also integrated in the mixing body.
  • the gas burner also known from DE 39 03 690 A1 consists essentially of two Assembled sheet metal parts that have an upper and lower section and thereby a combustion chamber, a burner plate and arranged on both sides of the burner plate Form cooling channels.
  • the burner plate and the grid plate can be made of Stainless steel sheets are made, preferably by Laser welding are connected. But also the use of low-alloy or unalloyed steel sheets are possible.
  • Cooling channels by expanding corresponding wall areas of the adjacent plates using a pressurized supplied fluids are produced.
  • the so educated Channel system can be advantageous in two diagonally opposite corners of the burner plate in Open connecting piece that on the burner plate or Sheet metal parts are attached.
  • the temperature stability of the firing zone or burner plate can be increased if a Ceramic layer is applied.
  • the flame outlet openings in the burner plate can advantageous with a streamlined passage or Be provided collar, which at the same time Flame control improved and the tendency to pollution reduced.
  • FIG. 1 shows a transverse to the Flow bodies guided section through a partial area an atmospheric, water-cooled gas burner
  • Figure 2 a side view of a flow body of the gas burner according to Figure 1
  • Figure 3 enlarged a section through a portion of the burner plate of the gas burner Line III-III in Figure 1.
  • the gas burner has a number of spaced in parallel juxtaposed flow bodies 10, the together from a burner plate made of stainless steel 12 are covered.
  • Each flow body 10 has in one flat housing 14 two injector-like widened Entry openings 16, each via a cylindrical Distance 18 of a mixing channel and one itself adjoining, diffuser-like widening section 20 in lead a mixing chamber 22.
  • the two open to the top Mixing chambers 22 have edge strips 24 on their long sides provided with which the flow body 10 in the way described in more detail below on the Burner plate 12 are attached.
  • the burner plate 12 is slit-shaped Flame outlet openings 26 provided on both Long edges each have a solid collar 28.
  • the Flame exit openings 26 are parallel in rows arranged side by side, their location, number and mutual spacing of the arrangement of the flow bodies 10 equivalent.
  • Stainless steel existing sheet metal strips 30 attached over both narrow sides of the flow body 10 extend and there are integrally connected to one another via webs 32.
  • the burner plate 12 is also on the narrow sides the flow body 10 with edge regions 34, which with the webs 32 of the grid plate 30, 32 are firmly connected.
  • the metal strips 30 and longitudinal areas 36 of the webs 32, and preferably overlying areas 38 and 40 of FIG Burner plate 12 are arched so that between them a self-contained channel system for one Coolant with parallel channels 42 and this connecting transverse channels 44 results.
  • the bulge can Example as known by the fact that between the abutting and in the appropriate places and pressure-tightly connected plates 12 and 30, 32 a Hydraulic fluid is injected.
  • the channel system 42, 44 is at two diametrically opposite corners of the gas burner with one each attached to the grid plate 30, 32 Connection piece 46 connected.
  • the longitudinal edges of the metal strips 30 are next to theirs Connection seams 48 with retaining strips 50 for the Flow body 10 provided. After the correct position Placing the flow body 10 on the burner plate 12 the retaining strips 50 over the edge strips 24 Flow body 10 bent and this on the burner plate 12th established.

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Description

Die Erfindung geht aus von einem atmosphärischen, wassergekühlten Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei bekannten Gasbrennern dieser Art (DE 195 42 649 A1 und DE 92 16 605 U1) sind mindesten zwei nebeneinander angeordnete Brennerelemente vorgesehen. Jedes einzelne Brennerelement verfügt über Strömungskörper mit einer in einer Firstleiste ausgebildeten Brennzone mit Flammenaustrittsöffnungen, wobei die Firstleiste eine Brennerplatte für das jeweilige Brennerelemente bildet. Zur Kühlung der Brennzonen sind Kühlrohre vorgesehen, welche die Strömungskörper bzw. Brennerelemente durchsetzen. Diese Ausführung benötigt eine sorgfältige gegenseitige Justierung der Strömungskörper, damit sich ein einheitliches und gleichmäßiges Flammenbild des Gasbrenners ergibt. Außerdem sind die Kühlrohre von den Firstleisten ein Stück weit entfernt, so dass sich auch die zur Reduzierung der NOx-Bildung vorgesehene Kühlung der Firstleisten in Grenzen hält.
Ein weiterer Gasbrenner ist aus DE 296 14 706 U1 bekannt. Der Gasbrenner verfügt über einen Mischkörper, in dem mehrere injektorartige Mischrohre für das Brenngas-Luft-Gemisch zu einem Mischblock zusammengefasst sind, sowie über eine Brennzone, in welcher Flammenaustrittsöffnungen angeordnet sind. Die Brennzone wird von einer getrennt von dem Mischkörper ausgeführten Brennerplatte realisiert, die sich über alle Mischrohre erstreckt. In den Mischkörper sind ferner Kühlkanälen integriert.
Der aus DE 39 03 690 A1 ferner bekannte Gasbrenner ist im Wesentlichen aus zwei Blechteilen zusammengesetzt, die einen oberen und unteren Abschnitt haben und dabei eine Brennkammer, eine Brennerplatte und beiderseits der Brennerplatte angeordnete Kühlkanäle ausbilden.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung nach den Merkmalen des Hauptanspruchs läßt sich ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Gasbrenners verwirklichen, bei welchem alle Flammenaustrittsöffnungen zwangsläufig die vorgeschriebene gegenseitige Zuordnung haben und bei welchem sich außerdem eine gute Kühlwirkung ergibt, weil die Kühlkanäle unmittelbar in der Brennzone direkt neben den Flammenaustrittsöffnungen angeordnet sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Hauptanspruchs möglich.
Eine optimale Kühlwirkung läßt sich erzielen, wenn die Kühlkanäle zwischen der Brennerplatte selbst und vorzugsweise an deren Unterseite befestigten, entsprechend geformten Blechteilen gebildet sind.
Der Zusammenbau der Brennerplatte mit den die Kühlkanäle begrenzenden Blechteile wird vereinfacht, wenn die Blechteile zu einer mit Aussparungen für die Strömungskörper versehenen Gitterplatte verbunden sind.
Die Brennerplatte und die Gitterplatte können aus Edelstahlblechen bestehen, die vorzugsweise durch Laserschweißen verbunden sind. Aber auch die Verwendung von niedriglegierten oder unlegierten Stahlblechen ist möglich.
Weiter wird vorgeschlagen, daß miteinander verbundene Kühlkanäle durch Aufweiten entsprechender Wandbereiche der aneinanderliegenden Platten mittels eines unter Druck zugeführten Fluids hergestellt sind. Das so gebildete Kanalsystem kann vorteilhaft an zwei sich diagonal gegenüberliegenden Ecken der Brennerplatte in Anschlußstutzen einmünden, die an der Brennerplatte oder den Blechteilen befestigt sind.
Der Zusammenbau der Brennerplatte mit den Strömungskörpern wird vereinfacht, wenn die Haltemittel für die Strömungskörper durch abgewinkelte Randbereiche der Blechteile gebildet sind.
Die Temperaturstabiliät der Brennzone bzw. Brennerplatte kann erhöht werden, wenn auf die Brennerplatte eine Keramikschicht aufgebracht wird.
Die Flammenaustrittsöffnungen in der Brennerplatte können vorteilhaft mit einem strömungsgünstigen Durchzug bzw. Kragen versehen sein, der gleichzeitig auch die Flammenhaltung verbessert und die Verschmutzungsneigung verringert.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen quer zu den Strömungskörpern geführten Schnitt durch einen Teilbereich eines atmosphärischen, wassergekühlten Gasbrenners, Figur 2 eine Seitenansicht eines Strömungskörpers des Gasbrenners nach Figur 1 und Figur 3 vergrößert einen Schnitt durch einen Teilbereich der Brennerplatte des Gasbrenners nach Linie III-III in Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der Gasbrenner hat eine Anzahl von mit Abstand parallel nebeneinander angeordneten Strömungskörpern 10, die gemeinsam von einer aus Edelstahl bestehenden Brennerplatte 12 überdeckt sind. Jeder Strömungskörper 10 hat in einem flachbauenden Gehäuse 14 zwei injektorartig aufgeweitete Eingangsöffnungen 16, die je über einen zylindrischen Abstand 18 eines Mischkanals und einen sich daran anschließenden, diffusorartig erweiternden Abschnitt 20 in eine Mischkammer 22 führen. Die beiden nach oben offenen Mischkammern 22 sind an ihren Längsseiten mit Randleisten 24 versehen, mit denen die Strömungskörper 10 in der nachstehend noch näher beschriebenen Weise an der Brennerplatte 12 befestigt sind.
Die Brennerplatte 12 ist mit schlitzförmigen Flammenaustrittsöffnungen 26 versehen, die an beiden Längskanten je einen durchgezogenen Kragen 28 haben. Die Flammenaustrittsöffnungen 26 sind in Reihen parallel nebeneinander angeordnet, deren Lage, Anzahl und gegenseitiger Abstand der Anordnung der Strömungskörper 10 entspricht. An der Unterseite der Brennerplatte 12 sind zwischen den Reihen der Flammenaustrittsöffnungen 26 aus Edelstahl bestehende Blechleisten 30 befestigt, die über beide Schmalseiten der Strömungskörper 10 hinwegreichen und dort über Stege 32 einstückig miteinander verbunden sind. Die Brennerplatte 12 steht ebenfalls über die Schmalseiten der Strömungskörper 10 mit Randbereichen 34 hervor, die mit den Stegen 32 der Gitterplatte 30, 32 fest verbunden sind.
Die Blechleisten 30 und Längsbereiche 36 der Stege 32, sowie vorzugsweise die darüberliegenden Bereiche 38 und 40 der Brennerplatte 12, sind so aufgewölbt, daß sich zwischen ihnen ein in sich geschlossenes Kanalsystem für eine Kühlflüssigkeit mit Parallelkanälen 42 und diese verbindenden Querkanälen 44 ergibt. Die Aufwölbung kann zum Beispiel wie bekannt dadurch erfolgen, daß zwischen die aneinanderanliegenden und an den entsprechenden Stellen fest und druckdicht verbundenen Platten 12 und 30, 32 eine Druckflüssigkeit eingepreßt wird. Das Kanalsystem 42, 44 ist an zwei diametral gegenüberliegenden Ecken des Gasbrenners mit je einem an der Gitterplatte 30, 32 befestigten Anschlußstutzen 46 verbunden.
Die Längsränder der Blechleisten 30 sind neben ihren Verbindungsnähten 48 mit Halteleisten 50 für die Strömungskörper 10 versehen. Nach dem lagerichtigen Aufsetzen der Strömungskörper 10 auf die Brennerplatte 12 werden die Halteleisten 50 über die Randleisten 24 der Strömungskörper 10 gebogen und diese an der Brennerplatte 12 festgelegt.

Claims (6)

  1. Atmosphärischer, wassergekühlter Gasbrenner mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Brennerelementen, die je mindestens einen Strömungskörpern (10) haben mit einer injektorartig aufgeweiteten Einlassöffnung (16), einem sich diffusorartig erweiternden Mischkanal und einer Verteilerkammer (22), ferner mit einer Brennzone, in welcher über den Verteilerkammern liegende Flammenaustrittsöffnungen angeordnet sind und welche in wärmeleitender Verbindung mit kühlwasserführenden Kühlkanälen (42, 44) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennzone von einer getrennt von den Strömungskörpern (10) ausgeführten, sich über alle Strömungskörper (10) erstreckenden Brennerplatte (12) realisiert ist, die mit Haltemitteln (50) für die Strömungskörper (10) versehen ist und an der die Kühlkanäle (42, 44) angeordnet sind.
  2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (42, 44) zwischen der Brennerplatte (12) selbst und vorzugsweise an deren Unterseite befestigten, entsprechend geformten Blechteilen (30, 32) gebildet sind.
  3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kühlkanäle (42, 44) begrenzenden Blechteile (30, 32) zu einer mit Aussparungen für die Strömungskörper (10) versehenen Gitterplatte verbunden sind.
  4. Gasbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß miteinander verbundene Kühlkanäle (42, 44) durch Aufweiten entsprechender Wandbereiche der aneinanderliegenden Platten (12, 30, 32) mittels eines unter Druck zugeführten Fluids hergestellt sind.
  5. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel für die Strömungskörper (10) durch abgewinkelte Randbereiche (50) der Blechteile (30) gebildet sind.
  6. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Brennerplatte (12) eine Keramikschicht aufgebracht ist.
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