EP1087180B1 - Geschlossenes Verbrennungssystem mit Schwankungenminderungsvorrichtung - Google Patents

Geschlossenes Verbrennungssystem mit Schwankungenminderungsvorrichtung Download PDF

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EP1087180B1
EP1087180B1 EP00250316A EP00250316A EP1087180B1 EP 1087180 B1 EP1087180 B1 EP 1087180B1 EP 00250316 A EP00250316 A EP 00250316A EP 00250316 A EP00250316 A EP 00250316A EP 1087180 B1 EP1087180 B1 EP 1087180B1
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EP
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combustion system
flange
short
flow element
burner
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EP00250316A
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Frank Altendorf
Thomas Ernst
Thomas Kupka
Frankl Schwarzenburg
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Vaillant GmbH
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Vaillant GmbH
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    • 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
    • F23D14/10—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 elongated tubular burner head
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2213/00—Burner manufacture specifications

Definitions

  • the invention relates to a closed combustion system according to the Preamble of claim 1.
  • a self-excited combustion vibration is caused by a resonant vibration, i. a standing wave in the gas / air side and exhaust side flow paths caused.
  • Standing waves cause stationary alternating in the flow paths Bellows or knots.
  • the aim of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art and a Propose combustion system of the type mentioned, in which the training a self-excited combustion vibration is largely prevented.
  • the proposed measures ensure that positive and negative Pressure belly are connected to each other via the short-circuit opening and therefore can compensate, causing the standing wave to collapse.
  • annular burner flange 9 in a gas-air mixture supply line 11 arranged.
  • this burner flange 9 is a flow element. 2 held, wherein it is a funnel tube in the illustrated embodiment, that is the inflow cross section into a mixture space 8 of a cylindrical surface burner 12 narrowed with its mouth 14.
  • the mixture space 8 is limited by a cylindrical distribution plate 5, which in the area its lateral surface is provided with outflow openings and by means of a dense bottom. 7 is closed tightly at the end.
  • the distribution plate 5 with game from with Outlet openings provided burner jacket 4 surrounded, the front side by a Floor 6 is tightly closed.
  • the flange-like edge 13 of the Flow element 2 distributed over the circumference arranged spacers in the form of Defeats 3, with which the flow element 2 rests against the burner flange 9.
  • the flow element 2 with a weld point 10 in its position in Burner flange 9 secured.
  • This short-circuit opening 1 allows a connection between inflow and the outflow side of the flow element 2, the could also be designed as a throttle.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein geschlossenes Verbrennungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der EP 730 122 A1 ist bekannt, wie die Strömungsgeräusche eines offenen Verbrennungssystems mit Injektorbrenner verstimmt werden können.
Bei geschlossenen Verbrennungssystemen als Teil von wandhängenden Brennwertgeräten treten selbsterregte Verbrennungsschwingungen auf.
Eine selbsterregte Verbrennungsschwingung wird durch eine Resonanzschwingung d.h. eine stehende Welle in den gas-/luftseitigen und abgasseitigen Strömungswegen hervorgerufen. Stehende Wellen bewirken in den Strömungswegen ortsfeste alternierende Druckbäuche oder -knoten. Entlang des Stromfadens wechseln sich positiver Druckbauch, (Druckknoten) und negativer Druckbauch ab. Durch die stehende Welle kommt es zu einer erheblichen Lärmentwicklung und unhygienischer Verbrennung.
Aus der US 4 960 378 A ist bekannt, dass bei geschlossenen Verbrennungssystem selbsterregte Verbrennungsschwingungen dadurch vermieden werden können, dass Drosseln in den Strömungsweg eingebaut werden. Diese Drosseln verursachen jedoch einen erhöhten Druckverlust, weshalb eine größere Gebläseleistung benötigt wird. Das stärkere Gebläse wiederum verursacht ebenfalls in der Regel erhöhte Geräusche.
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verbrennungssystem der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem die Ausbildung einer selbsterregten Verbrennungsschwingung weitgehend unterbunden ist.
Erfindungsgemäß wird dies bei einem Verbrennungssystem der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist sichergestellt, daß positiver und negativer Druckbauch miteinander über die Kurzschlußöffnung verbunden werden und sich daher ausgleichen können, wodurch die stehende Welle zusammenbricht.
Durch die Merkmale des Anspruches 2 ergibt sich der Vorteil, daß ein sehr weitgehender Ausgleich der Druckbäuche erfolgen kann und ein nur relativ geringer Strömungswiderstand über den Ringspalt gegeben ist.
Durch die Merkmale des Anspruches 3 ergibt sich der Vorteil einer in konstruktiver Hinsicht sehr einfachen Lösung. Dabei können die Verprägungen am Flansch des Strömungselementes oder am Brennerflansch angeordnet sein.
Eine weitere in konstruktiver Hinsicht sehr einfache Lösung ergibt sich durch die Merkmale des Anspruches 4, wobei diese Lösung auch für eine Nachrüstung von Verbrennungssystemen geeignet ist. Dabei kann eine solche Nachrüstung sehr einfach erfolgen.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
  • Fig. 1 einen Schnitt durch den Eintrittsbereich eines Flächenbrenners in einem erfindungsgemäßen Verbrennungssystem und
  • Fig. 2 eine Ansicht eines Strömungselementes.
    • Gleiche Bezugszeichen bedeuten in beiden Figuren gleiche Einzelteile.
    Bei der dargestellten Lösung ist ein ringförmiger Brennerflansch 9 in einer Gas-Luft-Gemischzuleitung 11 angeordnet. In diesem Brennerflansch 9 ist ein Strömungselement 2 gehalten, wobei es sich bei der dargestellten Ausführungsform um ein Trichterrohr handelt, das den Einströmquerschnitt in einen Gemischraum 8 eines zylindrischen Flächenbrenners 12 mit seiner Mündung 14 verengt.
    Der Gemischraum 8 ist dabei durch ein zylindrisches Verteilblech 5 begrenzt, das im Bereich seiner Mantelfläche mit Ausströmöffnungen versehen ist und mittels eines dichten Bodens 7 stimseitig dicht abgeschlossen ist. Dabei ist das Verteilblech 5 mit Spiel vom mit Ausströmöffnungen versehenen Brennermantel 4 umgeben, der stirnseitig durch einen Boden 6 dicht abgeschlossen ist.
    Wie insbesondere aus der Fig. 2 zu ersehen ist, weist der flanschartige Rand 13 des Strömungselementes 2 über deren Umfang verteilt angeordnete Abstandhalter in Form von Verprägungen 3 auf, mit denen das Strömungselement 2 an dem Brennerflansch 9 anliegt. Dabei ist das Strömungselement 2 mit einem Schweißpunkt 10 in seiner Lage im Brennerflansch 9 gesichert.
    Dadurch bildet sich eine Kurzschlußöffnung 1 in Form eines Ringspaltes 1 zwischen dem Strömungselement 2 und dem Brennerflansch 9 aus. Diese Kurzschlußöffnung 1 ermöglicht eine Verbindung zwischen Anström- und der Abströmseite des Strömungselementes 2, das auch als Drossel ausgebildet sein könnte.
    Bildet sich eine selbsterregte Verbrennungsschwingung im Brenner aus, so kommt es zur Ausbildung von Druckbäuchen und Druckknoten. Da sich positive und negative Druckbäuche über die Kurzschlußöffnung 1 ausgleichen können, bricht eine sich ausbildende selbsterregte Verbrennungsschwingung aufgrund des Ausgleichs der negativen und positiven Druckbäuche zusammen.

    Claims (4)

    1. Geschlossenes Verbrennungssystem bei dem im Eintrittsbereich eines Flächenbrenners axiale Strömungselemente (2), z.B. Drosselscheiben oder trichterartige Rohre, eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine parallel zum Strömungselement (2) verlaufende und dieses umgehende Kurzschlußöffnung (1) vorgesehen ist.
    2. Verbrennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußöffnung (1) durch einen das Strömungselement (2) umgebenden Ringspalt gebildet ist.
    3. Verbrennungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungselement (2) mit einem Flansch (13) versehen ist, der an über dessen Umfang verteilt angeordnete Abstandhalter, die vorzugsweise durch Verprägungen (3) gebildet sind, an einem Brennerflansch (9) abgestützt ist.
    4. Verbrennungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußöffnung (1) durch mindestens eine Bohrung gebildet ist, die einen Flansch (13) des Strömungselementes (2) durchsetzt.
    EP00250316A 1999-09-24 2000-09-25 Geschlossenes Verbrennungssystem mit Schwankungenminderungsvorrichtung Expired - Lifetime EP1087180B1 (de)

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    EP1087180A1 EP1087180A1 (de) 2001-03-28
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