EP1028287A1 - Atmosphärischer Gasbrenner sowie Gasverteilervorrichtung für einen Gasbrenner - Google Patents

Atmosphärischer Gasbrenner sowie Gasverteilervorrichtung für einen Gasbrenner Download PDF

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EP1028287A1
EP1028287A1 EP00102842A EP00102842A EP1028287A1 EP 1028287 A1 EP1028287 A1 EP 1028287A1 EP 00102842 A EP00102842 A EP 00102842A EP 00102842 A EP00102842 A EP 00102842A EP 1028287 A1 EP1028287 A1 EP 1028287A1
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EP
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gas
channel
nozzles
gas nozzles
mixing
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EP00102842A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Stoschek
Marcus Bienzle
Thomas-Eckart Frieling
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
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    • F23D14/46—Details
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F23D14/64—Mixing devices; Mixing tubes with injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
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    • 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
    • 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
    • F23D2900/14—Special features of gas burners
    • F23D2900/14641—Special features of gas burners with gas distribution manifolds or bars provided with a plurality of nozzles

Definitions

  • the invention is based on an atmospheric gas burner for heaters and a gas distribution device for Gas burner according to the genus of the main claims.
  • atmospheric gas burners especially larger ones, it is known that the combustion air supply is along the burner surface is often uneven.
  • the reasons for this can be and will be of different types in particular through those downstream of the gas burner Components of a heater, such as the combustion chamber and heat exchanger certainly.
  • the combustion chamber is airtight towards the atmosphere is complete
  • less combustion air available stands as in the marginal areas, because over the central arranged injectors, or mixing tubes less primary air is sucked in than over those in the Edge areas of the gas burner are arranged.
  • Gas distribution device with different nozzle sizes equip.
  • the arrangement according to the invention with the features of Main claims has the advantage that in a simple manner and Way of influencing air numbers along the Burner surface is possible. Through the targeted Air ratio control increases combustion stability and reduced pollutant emissions at the same time.
  • the different distances between the gas nozzles and the Entry level of the mixing tube openings are in advantageously achieved in that the Gas distribution device on the nozzle assembly side is graduated.
  • An alternative solution is to mix the mixing tubes or to train the mixing pipe system in stages.
  • the one intended for the atmospheric gas burner is distinguished characterized in that the cross section of the channel that the individual nozzles supplied with fuel gas, from the beginning of the channel to Channel end decreases. This ensures that in particular with longer gas distribution channels due to friction occurring pressure losses are compensated and at all Gas nozzles of the gas distribution device the same pressure is present.
  • the narrowing of the cross section in the base part of the Gas distribution device formed channel is thereby achieved that the u-shaped channel in the base part by a with a wedged lid is completed, whereby the wedge protrudes into the channel so that the Cross section reduced from the beginning of the duct to the end of the duct.
  • Figures 1a and 1b show the stepped Execution of a gas distribution device for one atmospheric gas burner in the mixing tube area
  • FIG. 2 the representation of an atmospheric gas burner with a tiered training of the mixing tubes or Mixing pipe system.
  • FIGS. 1a and 1b show a gas distributor device 10 which consists of a base part 12 and a lid-shaped closure part 14.
  • gas nozzles 16a-f are distributed at regular intervals.
  • the gas distribution device 10 is arranged opposite a mixing tube system 18 with individual mixing tubes 20, the gas nozzles 16a-f of the gas distribution device 10 being centrally opposite the openings of the individual mixing tubes 20 at a distance ⁇ n .
  • the side of the base part 12 in which the gas nozzles 16a-f are arranged is of stepped construction.
  • the gradation of the base part 12 results in different distances ⁇ n between the exit plane of the gas nozzles 16a-f and the entry plane of the injector tube openings.
  • the two gas nozzles 16c, d arranged centrally on the base part 12 are at a distance ⁇ 1 from the entry plane of their corresponding mixing tube openings, while the gas nozzles 16b, e arranged therefrom on the left or right are at a distance ⁇ 2 from the entry plane of the mixing tube openings ,.
  • the gas nozzles 16a, f arranged on the extreme left and right are spaced apart by a distance ⁇ 3 from the mixing tube openings, where ⁇ 1 > ⁇ 2 > ⁇ 3 .
  • the different distances ⁇ n of the gas nozzles 16 to the mixing tube openings make it possible to control the primary air intake in a targeted manner.
  • the gradation or the distances ⁇ n are selected such that in the edge regions of the mixing tube system 18 with the distances ⁇ 3 of the gas nozzles 16a, f from the entry plane of their corresponding mixing tube openings, via which exits from the gas nozzles 16a, f Gas flow the smaller amount of combustion air is entrained.
  • the correspondingly larger distances ⁇ 2 and ⁇ 1 are used to inject more combustion air into the mixing tubes 20 via the gas nozzles 16b, e and 16c, d, respectively.
  • Such an influence on the air ratio can be used in particular in gas-powered heating devices which have a closed combustion chamber and where all the combustion air required for superstoichiometric combustion is already provided with the primary air intake. Devices of this type show the tendency that, with the gas nozzles at an equal distance from the mixing tube openings, more combustion air is supplied in the edge regions.
  • the lid-shaped is Locking part 14 of the gas distribution device 10 is a wedge 22 arranged, which when the base part 12 with the closure part 14 inside the base part 12 arranged channel 24 extends over its entire length, channel 24 being the gas supply for the individual Gas nozzles 16 takes over.
  • the channel 24 protruding wedge 22 reduces the cross section of the Channel 24 Gas distribution channels caused by friction Pressure losses are compensated, so that at all gas nozzles 16 Gas distribution device 10 is the same gas pressure.
  • Figure 2 shows the second embodiment of the invention, in which the same components are provided with the same reference numerals.
  • the different distances ⁇ n between the gas nozzles 16a-d and the entry planes of the mixing tube openings are realized in that the mixing tubes 20 have different lengths or that the mixing tube system 18 is of stepped construction.
  • the distances ⁇ 2 in the edge region of the mixing tube system 18 are smaller than the distances ⁇ 1 in the central region of the mixing tube system 18.
  • the mixing pipe system 18 is followed by a mixing distributor space 26 for the fuel gas / air mixture, which is closed at the top by a burner deck 30 constructed from ribs 28.
  • a burner deck 30 constructed from ribs 28.
  • the fuel gas-air mixture flowing between the ribs 28 is ignited via an ignition device, not shown, and brought to combustion.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen atmosphärischen Gasbrenner für ein Heizgerät mit einer mit Gasdüsen (16) ausgestatteten Gasverteilervorrichtung (10), sowie mit Mischrohren (20), die den einzelnen Gasdüsen (16) in einem Abstand zentral zugeordnet sind, so daß der aus den Gasdüsen (16) austretende Gasstrom unter Ansaugung von Verbrennungsluft in die Mischrohre (20) eintreten kann, sowie mit Mitteln zur Beeinflussung der Primärluftansaugung. Es wird vorgeschlagen, daß die Abstände ▵n zwischen den Gasdüsen (16) und der Eintrittsebene der Mischrohröffnungen unterschiedlich groß ausgebildet sind. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine die Verbrennungsqualität begünstigende Beeinflussung der Primärluftansaugung für atmosphärische Gasbrenner bewirkt. <IMAGE>

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem atmosphärischen Gasbrenner für Heizgeräte sowie von einer Gasverteilervorrichtung für Gasbrenner nach der Gattung der Hauptansprüche. Bei atmosphärischen Gasbrennern, insbesondere größerer Bauart, ist es bekannt, daß die Verbrennungsluftversorgung entlang der Brenneroberfläche oft ungleichmäßig ist. Die Ursachen dafür können unterschiedlicher Art sein und werden insbesondere durch die dem Gasbrenner nachgeordneten Bauteile eines Heizgeräts, wie Brennkammer und Wärmetauscher bestimmt. So ist es beispielsweise möglich, daß bei einem Heizgerät, bei dem die Verbrennungskammer luftdicht gegenüber der Atmosphäre abgeschlossen ist, in der Mitte der Brenneroberfläche weniger Verbrennungsluft zur Verfügung steht, als in den Randbereichen, da über die zentral angeordneten Injektoren, bzw. Mischrohre weniger Primärluft angesaugt wird, als über diejenigen, die in den Randbereichen des Gasbrenners angeordnet sind. Um derartige lokale Luftzahlschwankungen auszugleichen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Gasverteilervorrichtung mit unterschiedlichen Düsengrößen auszustatten.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen der Hauptansprüche hat den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise eine Luftzahlbeeinflussung entlang der Brenneroberfläche möglich ist. Durch die gezielte Luftzahlsteuerung wird die Verbrennungsstabilität erhöht und gleichzeitig Schadstoffemmissionen gesenkt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach den Hauptansprüchen möglich.
Zum Beispiel können bei einem vollvormischenden atmosphärischen Gasbrenner, bei dem die gesamte zur Verbrennung notwendige Verbrennungsluft bereits über die Primärluftansaugung zur Verfügung gestellt wird, die Abstände zwischen den Gasdüsen und der Eintrittsebene der Mischrohröffnungen so gewählt werden, daß sie von der Mitte der Gasverteilervorrichtung nach außen zu beiden Seiten hin abnehmen. Durch die in dem zentralen Bereich größer gewählten Abstände kann über den in die Mischrohre eingedüsten Gasstrom mehr Verbrennungsluft angesaugt werden. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, daß bei gleichmäßig gewählten Abständen zwischen den Gasdüsen und den Eintrittsöffnungen der Mischrohre im zentralen Bereich weniger Verbrennungsluft angesaugt wird, als im Randbereich.
Die unterschiedlichen Abstände zwischen den Gasdüsen und der Eintrittsebene der Mischrohröffnungen werden in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, daß die Gasverteilervorrichtung auf der Seite der Düsenanordnung gestuft ausgebildet ist.
Als Alternativlösung bietet es sich an, die Mischrohre bzw. das Mischrohrsystem gestuft auszubilden.
Die für den atmosphärischen Gasbrenner vorgesehene erfindungsgemäße Gasverteilervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Querschnitt des Kanales, der die einzelnen Düsen mit Brenngas versorgt, vom Kanalanfang zum Kanalende hin abnimmt. Damit wird erreicht, daß insbesondere bei längeren Gasverteilerkanälen aufgrund von Reibung auftretende Druckverluste ausgeglichen werden und an allen Gasdüsen der Gasverteilervorrichtung der gleiche Druck anliegt.
Die Querschnittsverengung des im Basisteil der Gasverteilervorrichtung ausgebildeten Kanals wird dadurch erreicht, daß der u-förmige Kanal im Basisteil durch einen mit einem Keil versehenen Deckel abgeschlossen wird, wobei der Keil so in den Kanal hineinragt, daß sich der Querschnitt vom Kanalanfang zum Kanalende verkleinert.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1a und 1b die gestufte Ausführung einer Gasverteilervorrichtung für einen atmosphärischen Gasbrenner im Mischrohrbereich und Figur 2 die Darstellung eines atmosphärischen Gasbrenners mit einer gestuften Ausbildung der Mischrohre bzw. des Mischrohrsystems.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1a und 1b ist eine Gasverteilervorrichtung 10 dargestellt, die aus einem Basisteil 12 und einem deckelförmigen Verschlußteil 14 besteht. Im Basisteil 12 sind in gleichmäßigen Abständen verteilt, Gasdüsen 16a-f angeordnet. Der Gasverteilervorrichtung 10 ist ein Mischrohrsystem 18 mit einzelnen Mischrohren 20 gegenüber angeordnet, wobei die Gasdüsen 16a-f der Gasverteilervorrichtung 10 in einem Abstand ▵n zentral den Öffnungen der einzelnen Mischrohre 20 gegenüberliegen.
Wie weiterhin ersichtlich ist, ist die Seite des Basisteils 12, in dem die Gasdüsen 16a-f angeordnet sind, gestuft ausgebildet. Durch die Stufung des Basisteils 12 ergeben sich unterschiedliche Abstände ▵n zwischen der Austrittsebene der Gasdüsen 16a-f und der Eintrittsebene der Injektorrohröffnungen. Die beiden zentral am Basisteil 12 angeordneten Gasdüsen 16c,d weisen einen Abstand ▵1 zu der Eintrittsebene ihrer korrespondierenden Mischrohröffnungen auf, während die davon links bzw. rechts angeordneten Gasdüsen 16b,e einen Abstand ▵2 zu der Eintrittsebene der Mischrohröffnungen aufweisen,. Die am äußersten links bzw. rechts angeordneten Gasdüsen 16a,f sind in einem Abstand ▵3 von den Mischrohröffnungen beabstandet, wobei ▵1 > ▵2 > ▵3. Durch die unterschiedlichen Abstände ▵n der Gasdüsen 16 zu den Mischrohröffnungen ist eine gezielte Steuerung der Primärluft-Ansaugung möglich. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Stufung bzw. sind die Abstände ▵n so gewählt, daß in den Randbereichen des Mischrohrsystems 18 mit den Abständen ▵3 der Gasdüsen 16a,f zu der Eintrittsebene ihrer korrespondierenden Mischrohröffnungen, über den aus den Gasdüsen 16a,f austretenden Gasstrom die kleinere Verbrennungsluftmenge mitgerissen wird. Über die entsprechend größer gewählten Abstände ▵2 und ▵1 wird über die Gasdüsen 16b,e bzw. 16c,d entsprechend mehr Verbrennungsluft in die Mischrohre 20 eingedüst. Eine derartige Luftzahlbeeinflussung kann insbesondere bei gasbetriebenen Heizgeräten eingesetzt werden, die über eine geschlossene Verbrennungskammer verfügen und wo die gesamte für eine überstöchiometrische Verbrennung notwendige Verbrennungsluft bereits mit der Primärluftansaugung zur Verfügung gestellt wird. Derartige Geräte zeigen die Tendenz, daß bei einem gleichen Abstand der Gasdüsen zu den Mischrohröffnungen in den Randbereichen mehr Verbrennungsluft zugeführt wird.
Wie Figur 1a zeigt, ist an dem deckelförmig ausgebildeten Verschlußteil 14 der Gasverteilervorrichtung 10 ein Keil 22 angeordnet, der sich beim Zusammenfügen des Basisteils 12 mit dem Verschlußteil 14 im Inneren des im Basisteil 12 angeordneten Kanals 24 über dessen gesamte Länge erstreckt, wobei der Kanal 24 die Gasversorgung für die einzelnen Gasdüsen 16 übernimmt. Durch den in den Kanal 24 hineinragenden Keil 22 verkleinert sich der Querschnitt des Kanals 24. Damit werden insbesondere bei längeren Gasverteilerkanälen die durch Reibung entstehenden Druckverluste kompensiert, so daß an allen Gasdüsen 16 der Gasverteilervorrichtung 10 der gleiche Gasdruck anliegt.
Figur 2 zeigt die zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 werden die unterschiedlichen Abstände ▵n zwischen den Gasdüsen 16a-d und den Eintrittsebenen der Mischrohröffnungen dadurch realisiert, daß die Mischrohre 20 unterschiedliche Längen aufweisen bzw. daß das Mischrohrsystem 18 gestuft ausgebildet ist. Analog zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind die Abstände ▵2 im Randbereich des Mischrohrsystems 18 kleiner, als die Abstände ▵1 im Zentralbereich des Mischrohrsystems 18. Mit dieser Anordnung werden dieselben Wirkungen erzielt, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie aus Figur 2 weiterhin ersichtlich ist, schließt sich an das Mischrohrsystem 18 ein Mischverteilerraum 26 für das Brenngas-Luftgemisch an, der nach oben hin durch ein aus Rippen 28 aufgebautes Brennerdeck 30 abgeschlossen wird. Auf der gestuft ausgebildeten Seite des Brennerdecks 30 wird das zwischen den Rippen 28 entlangströmende Brenngas-Luftgemisch über eine nicht dargestellte Zündvorrichtung gezündet und zur Verbrennung gebracht.

Claims (7)

  1. Atmosphärischer Gasbrenner für ein Heizgerät mit einer mit Gasdüsen ausgestatteten Gasverteilervorrichtung, sowie mit Mischrohren, die den einzelnen Gasdüsen zugeordnet sind, so daß der aus den Gasdüsen austretende Gasstrom unter Ansaugung von Verbrennungsluft in die Mischrohre eintreten kann, sowie mit Mitteln zur Beeinflussung der Primärluftansaugung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände ▵n zwischen den Gasdüsen (16) und der Eintrittsebene der Mischrohröffnungen unterschiedlich groß ausgebildet sind.
  2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände ▵n von der Mitte der Gasverteilervorrichtung (10) nach außen zu beiden Seiten hin abnehmen.
  3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasverteilervorrichtung (10) gestuft ausgebildet ist, so daß sich die unterschiedlichen Abstände ▵n zwischen den Gasdüsen (16) und der Eintrittsebene der Mischrohröffnungen ergeben.
  4. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischrohre (20) gestuft ausgebildet sind, so daß sich die unterschiedlichen Abstände ▵n zwischen den Gasdüsen (16)und der Eintrittsebene der Mischrohröffnungen ergeben.
  5. Gasverteilervorrichtung für einen atmosphärischen Gasbrenner mit einem Basisteil, in dem mehrere Gasdüsen verteilt angeordnet sind, sowie mit einem Kanal für die Versorgung der Gasdüsen mit Brenngas, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil (12) auf der Seite der Gasdüsen (16) gestuft ausgebildet ist.
  6. Gasverteilervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalquerschnitt vom Kanalanfang zum Kanalende hin abnimmt.
  7. Gasverteilervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im Basisteil (12) ausgebildete u-förmige Kanal (24) durch ein mit einem Keil (22) versehenes deckelförmiges Verschlußteil (14) abgeschlossen ist, wobei der Keil (22) in den Kanal (24) so hineinragt, daß sich der Querschnitt zum Kanalende hin verkleinert.
EP00102842A 1999-02-12 2000-02-11 Atmosphärischer Gasbrenner sowie Gasverteilervorrichtung für einen Gasbrenner Withdrawn EP1028287A1 (de)

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