EP2048440B1 - Brenner - Google Patents
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- EP2048440B1 EP2048440B1 EP20080017776 EP08017776A EP2048440B1 EP 2048440 B1 EP2048440 B1 EP 2048440B1 EP 20080017776 EP20080017776 EP 20080017776 EP 08017776 A EP08017776 A EP 08017776A EP 2048440 B1 EP2048440 B1 EP 2048440B1
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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
- F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
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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
- F23D14/10—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
- F23D14/105—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 with injector axis parallel to the burner head axis
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- 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
- F23D2900/00003—Fuel or fuel-air mixtures flow distribution devices upstream of the outlet
Definitions
- the invention relates to a burner according to the preamble of patent claim 1.
- a burner of the type mentioned is according to the DE 31 10 301 A1 known.
- This gas blower burner consists of a cylindrical burner body (flame body), which at one of its two end faces a supply for a combustible fuel-air mixture (typically ErdgaL - air mixture), which is closed at its other end face and the peripheral surface at least partially is formed as a fuel surface, wherein in the burner body, a sleeve-shaped flow guide element for the fuel-air mixture is arranged, which adjoins the feed, which extends into the region of the closed end side and which defines a sleeve inner and a sleeve outer space which together are pneumatically connected in the region of the closed end face, wherein the Hulsenau wearraum is formed annular gap-like and extends at least between the focal surface and the flow guide element.
- a combustible fuel-air mixture typically ErdgaL - air mixture
- the invention has for its object to improve the combustion or the burning behavior of a burner of the type mentioned.
- the in the FIGS. 1 to 3 shown gas blower burner consists of a cylindrical burner body 1, which has at one of its two end faces 2, a supply 3 for a gas-air mixture to be burned.
- the burner body 1 is also closed at its other end face 4.
- Its cylindrical peripheral surface (lateral surface, also called distribution surface) is at least partially formed as a focal surface 5, wherein the lateral surface in the region of the focal surface 5 through holes for the gas-air mixture and of the actual focal surface 5 forming metallic wires (wire mesh or wire mesh) enclosed is.
- the outer burner body 1 from a first, the supply 3 forming hollow cylindrical pipe section 11, from a second, enclosed by the fuel surface 5, hollow cylindrical pipe section 12 with passage openings for the fuel-air mixture and a lid-like end face. 4 is formed.
- the closed trained end face 4 of the burner body 1 is provided with a facing in the direction of Strämungs Elilement 6 convex curvature 13, which contributes in cooperation with the yet to be explained flow guide element 6 to a uniform distribution of the fuel-air mixture in the interior of the burner body 1.
- the flow of the fuel-air mixture advantageously cools the curved front side 4.
- This adjoins the feed 3 and extends into the region of the closed end face 4.
- It defines a sleeve inner 7 and a sleeve outer space 8, which spaces with each other in the region of the closed end 4 via corresponding openings or the like (for example to be explained recesses 10) are pneumatically in communication.
- the sleeve outer space 8 is formed ring-like and extends at least between the focal surface 5 and the flow guide element 6.
- the sleeve outer space 8 extends in the preferred embodiment, even from one to the other end face 3, 4th
- annular gap-like sleeve outer space 8 is formed at least in the region of the focal surface 5 with respect to its flow cross-sectional area in the direction of the feed 3 smaller. As explained above, this requirement leads to a very uniform fuel supply to the focal surface 5 and thus to a very uniform combustion because of consideration of the volume compensation.
- the flow-guiding element 6 is designed to be cone-shaped on the outside of the sleeve and at least in the area of the focal surface 5. Further, if the flow guide element 6 is also cone-shaped on the inside of the sleeve, this can even be formed as a whole of cone-shaped sheet metal material (see in particular FIG. 2 and 3 ). - Of course, however, other embodiments of the flow guide element 6 into consideration, as long as in these the sleeve outer space 8 is formed smaller in the direction of feed 3.
- the feed side end of the flow guide element 6 has an outer diameter which corresponds to a feed side inner diameter of the burner body 1.
- Spacers 9 are arranged. This in FIG. 2 Hatched spacers 9 are formed supporting on an inner side of the burner body 1. Furthermore, the spacer elements 9 are arranged as strip-shaped components for flow guidance at least in the region of the focal surface 5.
- the six little dashes in FIG. 2 indicate the fixation points or lines (for example, by welding) for in this FIG. 2 at this circumferential positions not shown spacers 9 (the upper and lower spacer 9 is in FIG. 2 but shown; FIG. 3 shows four of a total of six spacer elements 9).
- the spacer element 9 forms an axial support of the flow guide element 6 against the closed end face 4. Between the flow guide element 6 or the spacer elements 9 and the end face 4 there is preferably only a punctiform contact area for minimizing the heat transfer (in each case).
- FIG. 2 and 3 shows, when using a plurality of spacer elements 9 between these at the supply-remote end of the flow guide element 6 the sleeve interior 7 with the sleeve outer space 8 pneumatically connecting recesses 10 is provided. These serve to convey the gas-air mixture in cooperation with the curvature 13 as evenly as possible to a respective flow gap formed by two spacer elements 9, whereby at the same time the end face 4 is cooled.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft einen Brenner gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Ein Brenner der eingangs genannten Art ist nach der
DE 31 10 301 A1 bekannt. - Ein ähnlicher Brenner ist außerdem nach der
EP 1 538 395 A1 (siehe dortFigur 1 ) bekannt. Dieser Gasgebläsebrenner besteht aus einem zylinderförmigen Brennerkörper (Flammkörper), der an einer seiner beiden Stirnseiten eine Zuführung für ein zu verbrennendes Brennstoff-Luft-Gemisch (typischerweise ErdgaL--Luft-Gemisch) aufweist, der an seiner anderen Stirnseite verschlossen und dessen Umfangsoberfläche mindestens teilweise als Brennfläche ausgebildet ist, wobei im Brennerkörper ein hülsenförmiges Strömungsführungselement für das Brennstoff-Luft-Gemisch angeordnet ist, das sich an die Zuführung anschließt, das sich bis in den Bereich der verschlossenen Stirnseite erstreckt und das einen Hülseninnen- und einen Hülsenaußenraum definiert, welche miteinander im Bereich der verschlossenen Stirnseite pneumatisch in Verbindung stehen, wobei der Hulsenaußenraum ringspaltartig ausgebildet ist und sich mindestens zwischen der Brennfläche und dem Strömungsführungselement erstreckt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbrennung bzw. das Brennverhalten eines Brenners der eingangs genannten Art zu verbessern.
- Diese Aufgabe ist mit einem Brenner der eingangs genannten Art, der auch als Ölbrenner ausgebildet sein könnte, durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
- Mit anderen Worten ausgedrückt, ist dafür gesorgt, dass die Zuführung des Brennstoff-Luft-Gemisches zur Brennfläche gleichmäßiger erfolgt, und zwar dadurch, dass der Raum zwischen dem Strömungsführungselement und der Brennfläche in Richtung Gaszuführung immer kleiner wird, was der Erkenntnis Rechnung trägt, das mit fortschreitender Lauflänge in Richtung Zuführung bereits immer mehr Gemisch durch die Brennfläche hindurchgetreten ist, mithin ein immer kleiner werdender Volumenstrom in Richtung Zuführung strömt.
- Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Brenners ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
- Der Vollständigkeit halber wird noch auf die
DE 698 12 219 T2 hingewiesen (siehe insbesondereFigur 1 ), bei der zwar auch ein kegelstumpfförmiges Strömungsführungselement im Brennerkörper angeordnet ist, dieses ist aber genau entgegengesetzt orientiert positioniert. Außerdem weist es Durchströmöffnungen auf, durch die Gemisch aus seinem Innenraum wieder in den Spaltbereich zwischen Brennfläche und Strömungsführungselement strömen kann. Dieses Strömungsführungselement trägt somit nicht wie das erfindungsgemäße zur Vergleichmäßigung der Strömung im Brennerkörper und damit nicht zu angestrebten Verbesserung der Verbrennung bei. - Verwiesen wird außerdem noch auf die
DE 86 05 654 U1 , bei der ebenfalls (wie beim vorgenannten Dokument) das Gemischverteilungsblech mit einer Vielzahl von Löchern versehen ist. Schließlich wird noch auf dieEP 0 643 264 A1 hingewiesen, bei der allerdings der ringspaltartige Hülsenaußenraum einen im wesentlichen gleichbleibenden Durchströmquerschnitt aufweist. - Der erfindungsgemäße Brenner einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Es zeigt
- Figur 1
- perspektivisch den erfindungsgemäßen Brenner, hier als Gasgebläsebrenner;
- Figur 2
- im Schnitt den Brennerkörper mit in Richtung Zuführung kleiner werdendem Hülsenaußenraum (die Strömung ist durch Pfeile dargestellt); und
- Figur 3
- in Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform des hülsenförmigen Strömungsführungselements.
- Der in den
Figuren 1 bis 3 dargestellte Gasgebläsebrenner besteht aus einem zylinderförmigen Brennerkörper 1, der an einer seiner beiden Stirnseiten 2 eine Zuführung 3 für ein zu verbrennendes Gas-Luft-Gemisch aufweist. Der Brennerkörper 1 ist ferner an seiner anderen Stirnseite 4 verschlossen. Seine zylindrische Umfangsoberfläche (Mantelfläche, auch Verteileroberfläche genannt) ist mindestens teilweise als Brennfläche 5 ausgebildet, wobei die Mantelfläche im Bereich der Brennfläche 5 Durchgangsbohrungen für das Gas-Luft-Gemisch aufweist und von die eigentliche Brennfläche 5 bildenden metallischen Drähten (Drahtgewirke oder Drahtgewebe) umschlossen ist. - Ferner ist vorgesehen, dass der äußere Brennerkörper 1 aus einem ersten, die Zuführung 3 bildenden, hohlzylindrischen Rohrstück 11, aus einem zweiten, von der Brennfläche 5 umschlossenen, hohlzylindrischen Rohrstück 12 mit Durchtrittsöffnungen für das Brennstoff-Luft-Gemisch und einer deckelartig ausgebildeten Stirnseite 4 gebildet ist. Die verschlossen ausgebildete Stirnseite 4 des Brennerkörpers 1 ist dabei mit einer in Richtung Strämungsführungselement 6 weisenden konvexen Wölbung 13 versehen, die im Zusammenwirken mit dem noch zu erläuternden Strömungsführungselement 6 zu einer gleichmäßigen Verteilung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Innern des Brennerkörpers 1 beiträgt. Die Strömung des Brennstoff-Luft-Gemisches kühlt darüber hinaus vorteilhafterweise die gewölbte Stirnseite 4.
- Ferner ist mit Verweis auf
Figur 2 erfindungsgemäß im Brennerkörper 1 ein hülsenförmiges, von der zuführungsseitigen Stirnseite 2 bis zum Bereich der verschlossenen Stirnseite 4 durchströmungsöffnungsfreies Strömungsführungselement 6 für das Gas-Luft-Gemisch angeordnet. Dieses schließt sich an die Zuführung 3 an und erstreckt sich bis in den Bereich der verschlossenen Stirnseite 4. Dabei definiert es einen Hülseninnen- 7 und einen Hülsenaußenraum 8, welche Räume miteinander im Bereich der verschlossenen Stirnseite 4 über entsprechende Öffnungen oder dergleichen (zum Beispiel die noch zu erläuternden Ausnehmungen 10) pneumatisch in Verbindung stehen. Dabei ist der Hülsenaußenraum 8 ringspaltartig ausgebildet und erstreckt sich mindestens zwischen der Brennfläche 5 und dem Strömungsführungselement 6. Wie insbesondere ausFigur 2 ersichtlich, erstreckt sich der Hülsenaussenraum 8 bei der bevorzugten Ausführungsform sogar von der einen bis zur anderen Stirnseite 3, 4. - Weiterhin typisch für alle Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Brenners ist, dass der ringspaltartige Hülsenaußenraum 8 mindestens im Bereich der Brennfläche 5 bezüglich seiner Durchströmquerschnittsfläche in Richtung der Zuführung 3 kleiner werdend ausgebildet ist. Wie eingangs erläutert, führt diese Maßgabe wegen Berücksichtigung des Volumenausgleichs zu einer sehr gleichmäßigen Brennstoffzufuhr zur Brennfläche 5 und damit zu einer sehr gleichmäßigen Verbrennung.
- Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass das Strömungsführungselement 6 hülsenaussenraumseitig und mindestens im Bereich der Brennfläche 5 konusförmig ausgebildet ist. Wenn ferner das Strömungsführungselement 6 auch hülseninnenraumseitig konusförmig ausgebildet ist, kann dieses sogar insgesamt konusförmig aus Blechmaterial gebildet sein (siehe hierzu insbesondere
Figur 2 und3 ). - Selbstverständlich kommen aber auch andere Ausführungsformen des Strömungsführungselements 6 in Betracht, solange bei diesen der Hülsenaussenraum 8 in Richtung Zuführung 3 kleiner werdend ausgebildet ist. - Um das erfindungsgemäße Strömungsführungselement 6 gut und auf möglichst einfache Weise am Brennerkörper 1 fixieren zu können (zum Beispiel einfach durch Einstecken), weist das zufuhrseitige Ende des Strömungsführungselements 6 einen Außendurchmesser auf, der einem zufuhrseitigen Innendurchmesser des Brennerkörpers 1 entspricht.
- Zur Zentrierung des Strömungsführungselements 6 innerhalb des Brennerkörpers 1 ist vorgesehen, dass an diesem hülsenaussenraumseitig mindestens ein, vorzugsweise drei und mehr (zum Beispiel sechs - siehe
Figur 2 und3 ) Distanzelemente 9 angeordnet sind. Diese inFigur 2 schraffiert dargestellten Distanzelemente 9 sind dabei sich an einer Innenseite des Brennerkörpers 1 abstützend ausgebildet. Ferner sind die Distanzelemente 9 als streifenförmige Bauteile zur Strömungsführung mindestens im Bereich der Brennfläche 5 angeordnet. Die sechs kleinen Striche inFigur 2 deuten dabei die Fixierungspunkte bzw. -linien (zum Beispiel per Schweißung) für die in dieserFigur 2 an diesen Umfangspositionen nicht dargestellten Distanzelemente 9 an (das obere und untere Distanzelement 9 ist inFigur 2 aber dargestellt;Figur 3 zeigt vier von insgesamt sechs Distanzelementen 9). Zur Axialen Fixierung ist weiterhin vorgesehen, dass das Distanzelement 9 eine axiale Abstützung des Strömungsführungselements 6 gegen die verschlossene Stirnseite 4 bildet. Zwischen dem Strömungsführungselement 6 bzw. den Distanzelementen 9 und der Stirnseite 4 besteht dabei vorzugsweise zur Minimierung der Wärmeübertragung (jeweils) nur ein punktförmiger Kontaktbereich. - Schließlich sind, wie insbesondere
Figur 2 und3 zeigt, bei Verwendung mehrerer Distanzelemente 9 zwischen diesen am zuführungsabgewandten Ende des Strömungsführungselements 6 den Hülseninnenraum 7 mit dem Hülsenaussenraum 8 pneumatisch verbindende Ausnehmungen 10 vorgesehen. Diese dienen dazu, das Gas-Luft-Gemisch im Zusammenwirken mit der Wölbung 13 möglichst gleichmäßig einem jeweils durch zwei Distanzelemente 9 gebildeten Strömungsspalt zuzuleiten, wodurch gleichzeitig auch die Stirnseite 4 gekühlt wird. -
- 1
- Brennerkörper
- 2
- Stirnseite
- 3
- Zuführung
- 4
- Stirnseite
- 5
- Brennfläche
- 6
- Strömungsführugselement
- 7
- Hülseninnenraum
- 8
- Hülsenaußenraum
- 9
- Distanzelement
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Rohrstück
- 12
- Rohrstück
- 13
- Wölbung
Claims (13)
- Brenner, umfassend einen zylinderförmigen Brennerkörper (1), der an einer seiner beiden Stirnseiten (2) eine Zuführung (3) für ein zu verbrennendes Brennstoff-Luft-Gemisch aufweist, der an seiner anderen Stirnseite (4) verschlossen und dessen Umfangsoberfläche mindestens teilweise als Brennfläche (5) ausgebildet ist, wobei im Brennerkörper (1) ein hülsenförmiges Strömungsführungselement (6) für das Brennstoff-Luft-Gemisch angeordnet ist, das sich an die Zuführung (3) anschließt, das sich bis in den Bereich der verschlossenen Stirnseite (4) erstreckt und das einen Hülseninnen- (7) und einen Hülsenaußenraum (8) definiert, welche miteinander im Bereich der verschlossenen Stirnseite (4) pneumatisch in Verbindung stehen, wobei der Hülsenaußenraum (8) ringspaltartig ausgebildet ist und sich mindestens zwischen der Brennfläche (5) und dem Strömungsführungselement (6) erstreckt, wobei der ringspaltartige Hülsenaußenraum (8) mindestens im Bereich der Brennfläche (5) bezüglich seiner Durchströmquerschnittsfläche in Richtung der Zuführung (3) kleiner werdend ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Strömungsführungselement (6) von der zuführungsseitigen Stirnseite (2) bis zum Bereich der verschlossenen Stirnseite (4) durchströmungsöffnungsfrei ausgebildet ist. - Brenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Strömungsführungselement (6) mindestens hülsenaussenraumseitig und mindestens im Bereich der Brennfläche (5) konusförmig ausgebildet ist. - Brenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Strömungsführungselement (6) hülseninnenraumseitig konusförmig ausgebildet ist. - Brenner nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Strömungsführungselement (6) insgesamt konusförmig aus Blechmaterial gebildet ist. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zufuhrseitige Ende des Strömungsführungselements (6) einen Außendurchmesser aufweist, der einem zufuhrseitigen Innendurchmesser des Brennerkörpers (1) entspricht. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Strömungsführugselement (6) hülsenauseenraumseitig mindestens ein, vorzugsweise drei und mehr Distanzelement(e) (9) angeordnet ist (sind). - Brenner nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Distanzelement (9) als streifenförmiges Bauteil zur Strömungsführung mindestens im Bereich der Brennfläche (5) angeordnet ist. - Brenner nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich das Distanzelement (9) an einer Innenseite des Brennerkörpers (1) anliegend ausgebildet ist. - Brenner nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Distanzelement (9) eine axiale Abstützung des Strömungsführungselements (6) gegen die verschlossene Stirnseite (4) bildet. - Brenner nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei Verwendung mehrerer Distanzelemente (9) zwischen diesen am zuführungsabgewandten Ende des Strömungsführungselements (6) den Hülseninnenraum (7) mit dem Hülsenaussenraum (8) pneumatisch verbindende Ausnehmungen (10) vorgesehen sind. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Brennerkörper (1) aus einer zylindrischen Mantelfläche mit Durchgangsbohrungen gebildet und diese von der aus metallischen Drähten gebildeten Brennfläche (5) umschlossen ist. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der äußere Brennerkörper (1) aus einem ersten, die Zuführung (3) bildenden, hohlzylindrischen Rohrstück (11), aus einem zweiten, von der Brennfläche (5) umschlossenen, hohlzylindrischen Rohrstück (12) mit Durchtrittsöffnungen für das Brennstoff-Luft-Gemisch und einer deckelartig ausgebildeten Stirnseite (4) gebildet ist. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die verschlossen ausgebildete Stirnseite (4) des Brennerkörpers (1) eine Richtung Strömungsführungselement (6) weisende konvexe Wölbung (13) aufweist.
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