EP2258983A2 - Mischvorrichtung für einen Gasbrenner - Google Patents

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EP2258983A2
EP2258983A2 EP10003809A EP10003809A EP2258983A2 EP 2258983 A2 EP2258983 A2 EP 2258983A2 EP 10003809 A EP10003809 A EP 10003809A EP 10003809 A EP10003809 A EP 10003809A EP 2258983 A2 EP2258983 A2 EP 2258983A2
Authority
EP
European Patent Office
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mixing
section
sections
gas
diffuser
Prior art date
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EP10003809A
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English (en)
French (fr)
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EP2258983A3 (de
EP2258983B1 (de
Inventor
Willem Super
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Garrett Motion SARL
Original Assignee
Honeywell Technologies SARL
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Publication date
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Publication of EP2258983A3 publication Critical patent/EP2258983A3/de
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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
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • 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
    • F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
    • F23D14/64—Mixing devices; Mixing tubes with injectors

Definitions

  • the invention relates to a mixing device for a gas burner according to the preamble of claim 1.
  • a mixing device for a gas burner with a housing and a Venturi device positioned in the housing is known.
  • the housing of the mixing device disclosed therein has a combustion air inlet, a gas inlet and an outlet for the mixture of gas and combustion air.
  • the Venturi device positioned in the housing is designed as a Venturi nozzle and serves to mix the combustion air and the gas.
  • a Venturi device for a mixing device of a gas burner, which is positioned in a housing of a mixing device and which is formed by an inlet funnel and an outlet funnel, wherein the Venturi device, namely the inlet funnel and the outlet funnel thereof, forming a contraction section, a mixing section and a diffuser section is contoured such that starting from the combustion air inlet to the mixing section via the contraction section narrowing in the direction of the mixing section, and that starting from the mixing section via the flared diffuser section to the outlet of the mixture Gas and combustion air can be supplied.
  • an inlet-side section of the outlet funnel covers an outlet-side section of the inlet funnel, forming a single annular gap or a single annular gap-like nozzle, via which or via which of the combustion air the gas can be admixed.
  • FIG. 1 shows a cross section of a mixing device 10 'known from the prior art.
  • the mixing device 10 'according to Fig. 1 comprises a housing 11 'within which a Venturi device 12' is positioned.
  • the housing 11 'of the mixing device 10' has a combustion air inlet 13 ', a gas inlet 14' and an outlet 15 'for the mixture of gas and combustion air.
  • the venturi 12 'positioned in the housing 11' also has the combustion air inlet 13 'and the gas and combustion air mixture outlet 15', the gas entering the housing 11 'via the gas inlet 14', the venturi Device 12 'flows around radially on the outside and via an annular gap 16', which is formed between an inlet funnel 17 'and an outlet funnel 18' of the Venturi device 12 ', the combustion air can be added or admixed.
  • the annular gap 16 ' is located in the mixing section 20'.
  • the annular gap 16 ' has a cross section which results from a diameter difference ⁇ d between the outside diameter of an outlet end of the inlet funnel 17' and the inside diameter of an inlet end of the outlet funnel 18 'in the mixing area 20'.
  • the outer diameter of the annular gap 16 'thus corresponds to the inner diameter of the input-side end of the outlet hopper 18' and thus the diameter of the mixing region 20 '.
  • the outlet 15 'or the combustion air inlet 13' of such a mixing device of a gas burner determines the amount or the volume flow of the gas burner supplied mixture of gas and combustion air.
  • the ratio of gas and combustion air in the combustion air / gas mixture is constant and is primarily by a cross-sectional ratio of the cross section of the inlet funnel 17 'in the mixing section 20' of the Venturi device 12 'and the cross section of the between the inlet funnel 17' and Outlet funnel 18 'of the Venturi device 12' formed annular gap 16 'determined.
  • the ratio of gas and combustion air in the combustion air / gas mixture should be constant, which form with increasing decreasing speed of the fan due to regulatory inaccuracies unwanted deviations in the ratio of gas and combustion air.
  • the speed of a fan cooperating with the mixing device can only be reduced to some extent while maintaining the desired ratio of gas and combustion air. This ultimately results in a realizable modulation range between 1 and 5, in which a high modulation quality, namely a desired ratio of gas and combustion air in the combustion air / gas mixture, can be provided.
  • a modulation of 1 corresponds to a full load speed of the fan and a modulation of 5 corresponds to 20% of the full load speed of the fan.
  • the rotational speed of the fan cooperating with the mixing device can be reduced while maintaining the desired ratio of gas and combustion air to only 20% of the full load rotational speed of the fan.
  • the invention is based on the object to provide a novel mixing device for a gas burner, which allows for a small space requirement while ensuring a high modulation quality a wide modulation range. This object is achieved by a mixing device having the features of claim 1.
  • the mixing section of the Venturi device comprises a plurality of nozzle sections which form sub-mixing sections via which the combustion air is admixed with the gas, each of the plurality of sub-mixing sections each having a smaller diameter or cross-section than the mixing section of the Venturi device composed thereof.
  • a mixing device for a gas burner wherein the mixing section of the venturi device, as usual in the prior art, only a single annular gap-like nozzle for mixing the gas to the combustion air, but a plurality of preferably annular gap-like nozzle sections, over the the combustion air, the gas can be added.
  • Each individual partial mixing section of the venturi device defined by the individual, multiple nozzle sections has a smaller diameter or cross section than the mixing section of the venturi device composed of the same and thus as annular gaps of mixing devices known from the prior art.
  • the cross section of the plurality of nozzle sections corresponds to the cross section of an annular gap of mixing devices known in the art.
  • Fig. 2 shows a perspective view of an embodiment of a mixing device 10 of a gas burner according to the invention, wherein the mixing device 10 includes a housing 11, within which the in Fig. 3 Alone is shown Venturi device 12 is positioned.
  • the housing 11 of the mixing device 10 has a combustion air inlet 13, a gas inlet 14 and an outlet 15 for the mixture of gas and combustion air.
  • the Venturi device 12 positioned in the housing 11 also has the combustion air inlet 13 and the outlet 15 for the mixture of gas and combustion air, wherein the gas which enters the housing 11 via the gas inlet 14, the in Fig.
  • Venturi device 12 flows radially around the outside and can be admixed or admixed with the combustion air via a plurality of gaps 16 which are formed between an inlet funnel 17 and an outlet funnel 18 of the venturi device 12.
  • the venturi 12 composed of the inlet hopper 17 and the outlet hopper 18 is contoured to form a contraction portion 19, a mixing portion 20, and a diffuser portion 21.
  • the combustion air can be fed to the mixing section 20 via the contraction section 19 which narrows in the direction of the mixing section 20.
  • the mixture of gas and combustion air can be fed to the outlet 15 via the diffuser section 21 which widens in the direction of the outlet 15.
  • the mixing section 20 in which the gaps 16 are formed between the inlet funnel 17 and the outlet funnel 18 of the venturi device 12, forms a plurality of in particular ring-gap-like nozzle sections 22 and thus several sub-mixing sections 23.
  • the gas of the combustion air, which is supplied to the mixing section 20 via the inlet funnel 17, can be mixed in the mixing section 20 via these annular gap-like nozzle sections 22 or partial mixing sections 23.
  • Each of the plurality of annular gap-like nozzle portions 22 defines a sub-mixing portion 23 having a diameter d 23 smaller than the diameter d 20 of the mixing portion 20 of the venturi 12, and thus smaller than the diameter of an exit-side end of the inlet funnel 17 and an input-side end, respectively the discharge hopper 18 in the mixing region 20 is.
  • the plurality of annular gap-like nozzle portions 22 of the mixing portion 20 of the venturi 12 constituting the sub-mixing portions 23 of the mixing portion 20 are respectively aligned parallel to each other. However, they can also be aligned at an angle to one another and thus not parallel.
  • the partial mixing sections 23 defined by the annular gap-like nozzle sections 22 have in particular the same diameter d 23 and therefore the same cross sections. However, the diameters d 23 and thus cross sections of the partial mixing sections 23 defined by the annular gap-like nozzle sections 22 can also deviate from one another.
  • the partial contraction sections 24 of the partial venturi devices taper toward the respective partial mixing sections 23.
  • the partial diffuser sections 25 of the diffuser section 21 expand in the direction of the outlet 15.
  • Each partial contraction section 24 of the contraction section 19 has a smaller diameter than the contraction section 19 composed of the same, in particular as an outlet-side end of the inlet funnel 17 in the mixing section 20.
  • Each partial diffuser section 25 of the diffuser section 21 has a smaller diameter than the diffuser section 21 composed of the same. in particular as an input-side end of the outlet funnel 18 in the mixing section 20.
  • the sectionventuri device formed in this way not only have annular gap-like nozzle sections 22 with the same diameter and therefore the same cross sections, but rather in particular evenly contoured Operakon Fluidionsabête 24 and Partildiffusorabschnifte 25.
  • the partial contraction sections 24 of the contraction section 19 each have a contraction angle ⁇ between 5 ° and 50 °, in particular a contraction angle ⁇ between 10 ° and 30 °.
  • the contraction angle ⁇ of the partial contraction portions 24 of the contraction portion 17 is in Fig. 5 plotted and determines the extent to which the partial contraction sections 24 taper in the direction of flow of the combustion air in the direction of the sub-mixing sections 23 or narrow.
  • the partial diffuser sections 25 of the diffuser section 18 are each characterized by a diffuser angle ⁇ of not more than 10 °, in particular of not more than 5 °.
  • the diffuser angle ⁇ determines the extent to which the partial diffuser sections 25, seen in the flow direction of the gas / combustion air mixture, expand starting from the partial mixing sections 23 in the direction of the outlet 15 of the venturi device 12 and thus of the housing 11 of the mixing device 10.
  • the mixing device 10 is further characterized by a defined cross-sectional ratio of an end cross section of the diffuser section 21 and the total cross section of all annular gap-like nozzle sections 22 of the mixing section 20.
  • This aspect ratio is at least 4, preferably at least 5.
  • the end cross-section of the diffuser section 21 is defined by an end-side or outlet-side diameter d 18 of the outlet hopper 18 (see FIG Fig. 4 ) certainly.
  • the overall cross section of all annular gap-like nozzle sections 22 of the mixing section 20 is determined by the diameter differences between the diameters of the outlet-side partial contraction sections 24 and the inlet-side partial diffuser sections 25 in the sub-mixing sections 23 of the mixing section 20.
  • the venturi device 12 of the mixing device 10 accordingly comprises a multiplicity of partial venturi devices, each comprising a partial mixing section 23, a partial contraction section 24 and a partial diffuser section 25.
  • the sub-mixing sections 23 of the Generalventuri devices are each defined by an annular gap-like nozzle portion 22 having a relatively small diameter and thus cross-section.
  • the cooperating with the mixing fan is preferably associated with the outlet 15 of the mixing device 10.
  • the fan may also be associated with the air inlet 13 of the mixing device 10.
  • a gas control valve attacks.
  • the unit of gas control valve, mixing device and fan provides a gas regulator for a gas burner.
  • annular gap contoured nozzle sections 22 are preferred, also differently contoured nozzle sections 22, z. B. ellipsoidspaltartig contoured nozzle sections 22 are used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung (10) für einen Gasbrenner, mit einem einen Verbrennungslufteinlass (13), einen Gaseinlass (14) und einen Auslass (15) für die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft aufweisenden Gehäuse (11), und mit einer im Gehäuse positionierten Venturi-Einrichtung (12), wobei die Venturi-Einrichtung (12) unter Ausbildung eines Kontraktionsabschnitts, eines Mischabschnitts und eines Diffusorabschnitts derart konturiert ist, dass ausgehend vom Verbrennungslufteinfass (13) dem Mischabschnitt über den sich in Richtung auf den Mischabschnitt verengenden Kontraktionsabschnitt die Verbrennungsluft zuführbar ist, und dass ausgehend vom Mischabschnitt über den sich erweiternden Diffusorabschnitt dem Auslass (15) die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft zuführbar ist. Erfindungsgemäß weist der Mischabschnitt der Venturi-Einrichtung mehrere Düsenabschnitte (22) auf, die Teilmischabschnitte (23) ausbilden, über die der Verbrennungsluft das Gas zumischbar ist, wobei jeder der mehreren Teilmischabschnitte jeweils einen kleineren Durchmesser bzw. Querschnitt aufweist als der aus denselben zusammengesetzte Mischabschnitt (20) der Venturi-Einrichtung. (Fig. 3)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung für einen Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 296 17 621 U1 ist eine Mischvorrichtung für einen Gasbrenner mit einem Gehäuse und einer im Gehäuse positionierten Venturi-Einrichtung bekannt. Das Gehäuse der dort offenbarten Mischvorrichtung verfügt über einen Verbrennungslufteinlass, einen Gaseinlass und einen Auslass für die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft. Die im Gehäuse positionierte Venturi-Einrichtung ist als Venturi-Düse ausgeführt und dient dem Mischen der Verbrennungsluft und des Gases.
  • Aus der DE 197 43 464 C1 ist eine als Venturi-Düse ausgebildete Venturi-Einrichtung für eine Mischvorrichtung eines Gasbrenners bekannt, die in einem Gehäuse einer Mischvorrichtung positioniert wird und die von einem Einlasstrichter und einem Auslasstrichter gebildet ist, wobei die Venturi-Einrichtung, nämlich der Einlasstrichter und der Auslasstrichter derselben, unter Ausbildung eines Kontraktionsabschnitts, eines Mischabschnitts und eines Diffusorabschnitts derart konturiert ist, dass ausgehend vom Verbrennungslufteinlass dem Mischabschnitt über den sich in Richtung auf den Mischabschnitt verengenden Kontraktionsabschnitt die Verbrennungsluft zuführbar ist, und dass ausgehend vom Mischabschnitt über den sich erweiternden Diffusorabschnitt dem Auslass die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft zuführbar ist. Im Mischabschnitt überdeckt ein eingangsseitiger Abschnitt des Auslasstrichters einen ausgangsseitigen Abschnitt des Einlasstrichters unter Ausbildung eines einzigen Ringspalts bzw. einer einzigen ringspaltartigen Düse, über welchen bzw. über welche der Verbrennungsluft das Gas zugemischt werden kann.
  • Zur weiteren Verdeutlichung der aus dem Stand der Technik bekannten Mischvorrichtungen eines Gasbrenners sei auf Fig. 1 verwiesen, die einen Querschnitt einer aus dem Stand der Technik bekannten Mischvorrichtung 10' zeigt. Die Mischvorrichtung 10' gemäß Fig. 1 umfasst ein Gehäuse 11', innerhalb dessen eine Venturi-Einrichtung 12' positioniert ist. Das Gehäuse 11' der Mischvorrichtung 10' verfügt über einen Verbrennungslufteinlass 13', einen Gaseinlass 14' sowie einen Auslass 15' für die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft. Die im Gehäuse 11' positionierte Venturi-Einrichtung 12' verfügt ebenfalls über den Verbrennungslufteinlass 13' sowie den Auslass 15' für das Gemisch aus Gas und Verbrennungsluft, wobei das Gas, welches in das Gehäuse 11' über den Gaseinlass 14' eintritt, die Venturi-Einrichtung 12' radial außen umströmt und über einen Ringsspalt 16', der zwischen einem Einlasstrichter 17' und einem Auslasstrichter 18' der Venturi-Einrichtung 12' ausgebildet ist, der Verbrennungsluft zugemischt bzw. beigemischt werden kann. Die aus dem Einlasstrichter 17' und dem Auslasstrichter 18' zusammengesetzte Venturi-Einrichtung 12' ist unter Ausbildung eines Kontraktionsabschnitts 19', eines Mischabschnitts 20' und eines Diffusorabschnitts 21' derart konturiert, dass ausgehend vom Verbrennungslufteinlass 13' des Gehäuses 10' bzw. der Venturi-Einrichtung 12' dem Mischabschnitt 20' über den sich in Richtung auf den Mischabschnitt 20' verengenden Kontraktionsabschnitt 19' die Verbrennungsluft zuführbar ist. Ausgehend vom Mischabschnitt 20' ist über den sich in Richtung auf den Auslass 15 erweiternden Diffusorabschnitt 21' die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft dem Auslass 15' zuführbar. Der Ringspalt 16' befindet sich im Mischabschnitts 20'. Der Ringspalt 16' verfügt über einen Querschnitt, der sich aus einer Durchmesserdifferenz Δd zwischen dem Außendurchmesser eines ausgangsseitigen Endes des Einlasstrichters 17' und dem Innendurchmesser eines eingangsseitigen Endes des Auslasstrichters 18' im Mischbereich 20' ergibt. Der Außendurchmesser des Ringspalts 16' entspricht demnach dem Innendurchmesser des eingangsseitigen Endes des Auslasstrichters 18' und damit dem Durchmesser des Mischbereichs 20'.
  • Typischerweise ist dem Auslass 15' oder dem Verbrennungslufteinlass 13' einer solchen Mischvorrichtung eines Gasbrenners ein Lüfter zugeordnet, wobei eine Drehzahl des Lüfters die Menge bzw. den Volumenstrom der dem Gasbrenner zugeführten Mischung aus Gas und Verbrennungsluft bestimmt. Das Verhältnis aus Gas und Verbrennungsluft im Verbrennungsluft/Gas-Gemisch ist konstant und wird in erster Linie durch ein Querschnittsverhältnis aus dem Querschnitt des Einlasstrichters 17' im Mischabschnitt 20' der Venturi-Einrichtung 12' und dem Querschnitt des zwischen dem Einlasstrichter 17' und dem Auslasstrichter 18' der Venturi-Einrichtung 12' ausgebildeten Ringspalts 16' bestimmt. Unabhängig von der Drehzahl des Lüfters soll das Verhältnis von Gas und Verbrennungsluft im Verbrennungsluft/Gas-Gemisch konstant sein, wobei sich mit zunehmend verringernder Drehzahl des Lüfters auf Grund regelungstechnischer Ungenauigkeiten unerwünschte Abweichungen im Verhältnis aus Gas und Verbrennungsluft ausbilden. Bei bekannten Mischvorrichtungen kann die Drehzahl eines mit der Mischvorrichtung zusammenwirkenden Lüfters nur in gewissem Umfang unter Beibehaltung des gewünschten Verhältnisses aus Gas und Verbrennungsluft reduziert werden. Dies resultiert letztendlich in einem realisierbaren Modulationsbereich zwischen 1 und 5, in welchem eine hohe Modulationsqualität, nämlich ein gewünschtes Verhältnis aus Gas und Verbrennungsluft im Verbrennungsluft/Gas-Gemisch, bereitgestellt werden kann. Eine Modulation von 1 entspricht einer Volllastdrehzahl des Lüfters und eine Modulation von 5 entspricht 20% der Volllastdrehzahl des Lüfters. Mit aus dem Stand der Technik bekannten Mischeinrichtungen kann demnach die Drehzahl des mit der Mischvorrichtung zusammenwirkenden Lüfters unter Beibehaltung des gewünschten Verhältnisses aus Gas und Verbrennungsluft nur auf 20% der Volllastdrehzahl des Lüfters reduziert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Mischvorrichtung für einen Gasbrenner zu schaffen, die bei geringem Bauraumbedarf unter Gewährleistung einer hohen Modulationsqualität einen breiten Modulationsbereich ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Mischvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß weist der Mischabschnitt der Venturi-Einrichtung mehrere Düsenabschnitte auf, die Teilmischabschnitte ausbilden, über die der Verbrennungsluft das Gas zumischbar ist, wobei jeder der mehreren Teilmischabschnitte jeweils einen kleineren Durchmesser bzw. Querschnitt aufweist als der aus denselben zusammengesetzte Mischabschnitt der Venturi-Einrichtung.
  • Mit der hier vorliegenden Erfindung wird eine Mischvorrichtung für einen Gasbrenner vorgeschlagen, wobei der Mischabschnitt der Venturi-Einrichtung nicht, wie im Stand der Technik üblich, ausschließlich eine einzige ringspaltartige Düse zur Zumischung des Gases zur Verbrennungsluft aufweist, sondern mehrere vorzugsweise ringspaltartige Düsenabschnitte, über die der Verbrennungsluft das Gas zugemischt werden kann. Jeder einzelne, von den einzelnen, mehreren Düsenabschnitten definierte Teilmischabschnitt der Venturi-Einrichtung verfügt über einen kleineren Durchmesser bzw. Querschnitt als der aus denselben zusammengesetzte Mischabschnitt der Venturi-Einrichtung und damit als Ringspalte von aus dem Stand der Technik bekannten Mischvorrichtungen. In der Summe entspricht jedoch der Querschnitt der mehreren Düsenabschnitte dem Querschnitt eines Ringspalts von aus dem Stand der Technik bekannten Mischvorrichtungen.
  • Hierdurch ist es letztendlich möglich, einen größeren Modulationsbereich zwischen 1 und 10 bei guter Modulationsqualität zu gewährleisten. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung kann demnach die Drehzahl eines mit der Mischvorrichtung zusammenwirkenden Lüfters unter Beibehaltung des gewünschten Verhältnisses aus Gas und Verbrennungsluft auf bis zu 10% der Volllastdrehzahl des Lüfters reduziert werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann demnach die Drehzahl eines mit derselben zusammenwirkenden Lüfters stärker reduziert werden als bei aus dem Stand der Technik bekannten Mischvorrichtungen, und zwar unter Aufrechterhaltung eines gewünschten Verhältnisses von Gas und Verbrennungsluft.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
    • Fig. 1:
    einen Querschnitt durch eine aus dem Stand der Technik bekann- te Mischvorrichtung zum Mischen von Gas und Verbrennungsluft für einen Gasbrenner;
    Fig. 2:
    eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Misch- vorrichtung zum Mischen von Gas und Verbrennungsluft für einen Gasbrenner;
    Fig. 3:
    eine perspektivische Darstellung einer Venturi-Einrichtung der Mischvorrichtung gemäß Fig. 2;
    Fig. 4:
    einen Querschnitt durch die Mischvorrichtung gemäß Fig. 2; und
    Fig. 5:
    das Detail V der Fig. 4 in vergrößerter Darstellung.
  • Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung 10 eines Gasbrenners, wobei die Mischvorrichtung 10 ein Gehäuse 11 umfasst, innerhalb dessen die in Fig. 3 in Alleindarstellung gezeigte Venturi-Einrichtung 12 positioniert ist. Das Gehäuse 11 der Mischvorrichtung 10 verfügt über einen Verbrennungslufteinlass 13, einen Gaseinlass 14 sowie einen Auslass 15 für die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft. Die im Gehäuse 11 positionierte Venturi-Einrichtung 12 verfügt ebenfalls über den Verbrennungslufteinlass 13 sowie den Auslass 15 für das Gemisch aus Gas und Verbrennungsluft, wobei das Gas, welches in das Gehäuse 11 über den Gaseinlass 14 eintritt, die in Fig. 2 sichtbare Venturi-Einrichtung 12 radial außen umströmt und über mehrere Spalte 16, die zwischen einem Einlasstrichter 17 und einem Auslasstrichter 18 der Venturi-Einrichtung 12 ausgebildet sind, der Verbrennungsluft zugemischt bzw. beigemischt werden kann. Die aus dem Einlasstrichter 17 und dem Auslasstrichter 18 zusammengesetzte Venturi-Einrichtung 12 ist unter Ausbildung eines Kontraktionsabschnitts 19, eines Mischabschnitts 20 und eines Diffusorabschnitts 21 konturiert.
  • Ausgehend vom Verbrennungslufteinlass 13 des Gehäuses 10 bzw. der Venturi-Einrichtung 12 ist dem Mischabschnitt 20 über den sich in Richtung auf den Mischabschnitt 20 verengenden Kontraktionsabschnitt 19 die Verbrennungsluft zuführbar. Ausgehend vom Mischabschnitt 20 ist über den sich in Richtung auf den Auslass 15 erweiternden Diffusorabschnitt 21 die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft dem Auslass 15 zuführbar.
  • Bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung 10 bildet der Mischabschnitt 20, in dem die Spalte 16 zwischen dem Einlasstrichter 17 und dem Auslasstrichter 18 der Venturi-Einrichtung 12 ausgebildet sind, mehrere insbesondere ringspaltartige Düsenabschnitte 22 und damit mehrere Teilmischabschnitte 23 aus. Über diese ringspaltartigen Düsenabschnitte 22 bzw. Teilmischabschnitte 23 ist das Gas der Verbrennungsluft, die über den Einlasstrichter 17 dem Mischabschnitt 20 zugeführt wird, im Mischabschnitt 20 zumischbar.
  • Jeder der mehreren ringspaltartigen Düsenabschnitte 22 definiert einen Teilmischabschnitt 23, der einen Durchmesser d23 aufweist, der kleiner als der Durchmesser d20 des Mischbereichs 20 der Venturi-Einrichtung 12 und damit kleiner als der Durchmesser eines ausgangsseitigen Endes des Einlasstrichters 17 bzw. eines eingangsseitigen Endes des Auslasstrichters 18 im Mischbereich 20 ist.
  • Die mehreren ringspaltartigen Düsenabschnitte 22 des Mischabschnitts 20 der Venturi-Einrichtung 12, welche die Teilmischabschnitte 23 des Mischabschnitts 20 bilden, sind insbesondere jeweils parallel zueinander ausgerichtet. Dieselben können aber auch mit einem Winkel zueinander und damit nicht parallel ausgerichtet sein. Die von den ringspaltartigen Düsenabschnitte 22 definierten Teilmischabschnitte 23 verfügen insbesondere über gleiche Durchmesser d23 und damit gleiche Querschnitte. Die Durchmesser d23 und damit Querschnitte der von den ringspaltartigen Düsenabschnitte 22 definierten Teilmischabschnitte 23 können aber auch voneinander abweichen.
  • Jedem der Teilmischabschnitte 23 des Mischabschnitts 20, die von den ringspaltartigen Düsenabschnitten 22 definiert werden, ist unter Ausbildung einer Vielzahl von Teilventuri-Einrichtungen jeweils ein Teilkontraktionsabschnitt 24 des Kontraktionsabschnitts 19 vorgelagert und jeweils ein Teildiffusorabschnitt 25 des Diffusorabschnitts 21 nachgelagert. Die Teilkontraktionsabschnitte 24 der Teilventuri-Einrichtungen verjüngen bzw. verengen sich in Richtung die jeweiligen Teilmischabschnitte 23. Die Teildiffusorabschnitte 25 des Diffusorabschnitts 21 erweitern sich in Richtung auf den Auslass 15.
  • Jeder Teilkontraktionsabschnitt 24 des Kontraktionsabschnitts 19 verfügt über einen kleineren Durchmesser als der aus denselben zusammengesetzte Kontraktionsabschnitt 19, insbesondere als ein ausgangsseitiges Ende des Einlasstrichters 17 im Mischabschnitt 20. Jeder Teildiffusorabschnitt 25 des Diffusorabschnitts 21 verfügt über einen kleineren Durchmesser als der aus denselben zusammengesetzte Diffusorabschnitt 21, insbesondere als ein eingangsseitiges Ende des Auslasstrichters 18 im Mischabschnitt 20.
  • Die so ausgebildeten Teilventuri-Einrichtung verfügen insbesondere nicht nur über ringspaltartige Düsenabschnitte 22 mit gleichen Durchmesser und damit gleichen Querschnitten, sondern vielmehr insbesondere auch über gleichkonturierte Teilkontraktionsabschnitte 24 und Teildiffusorabschnifte 25. Die Teilkontraktionsabschnitte 24 und Teildiffusorabschnitte 25 der einzelnen Teilventuri-Einrichtungen können aber auch unterschiedlich konturiert sein.
  • Die Teilkontraktionsabschnitte 24 des Kontraktionsabschnitts 19 weisen jeweils einen Kontraktionswinkel α zwischen 5° und 50°, insbesondere einen Kontraktionswinkel α zwischen 10° und 30°, auf. Der Kontraktionswinkel α der Teilkontraktionsabschnitte 24 des Kontraktionsabschnitts 17 ist in Fig. 5 eingezeichnet und bestimmt das Maß, mit dem sich die Teilkontraktionsabschnitte 24 in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft gesehen in Richtung auf die Teilmischabschnitte 23 verjüngen bzw. verengen.
  • Die Teildiffusorabschnitte 25 des Diffusorabschnitts 18 sind jeweils durch einen Diffusorwinkel β von maximal 10°, insbesondere von maximal 5° gekennzeichnet. Der Diffusorwinkel β bestimmt das Maß, mit welchem sich die Teildiffusorabschnitte 25 in Strömungsrichtung des Gas/Verbrennungsluft-Gemischs gesehen ausgehend von den Teilmischabschnitten 23 in Richtung auf den Auslass 15 der Venturi-Einrichtung 12 und damit des Gehäuses 11 der Mischeinrichtung 10 erweitern.
  • Neben diesen Kontraktionswinkeln α sowie Diffusorwinkeln β der Teilventuri-Einrichtungen ist die erfindungsgemäße Mischvorrichtung 10 weiterhin durch ein definiertes Querschnittsverhältnis aus einem Endquerschnitt des Diffusorabschnitts 21 und dem Gesamtquerschnitt aller ringspaltartigen Düsenabschnitte 22 des Mischabschnitts 20 gekennzeichnet. Dieses Querschnittsverhältnis beträgt mindestens 4, vorzugsweise mindestens 5.
  • Der Endquerschnitt des Diffusorabschnitts 21 wird durch einen endseitigen bzw. ausgangsseitigen Durchmesser d18 des Auslasstrichters 18 (siehe Fig. 4) bestimmt.
  • Der Gesamtquerschnitt aller ringspaltartigen Düsenabschnitte 22 des Mischabschnitts 20 bestimmt sich aus den Durchmesserdifferenzen zwischen den Durchmessern der ausgangseitigen Teilkontraktionsabschnitte 24 und der eingangsseitigen Teildiffusorabschnitte 25 in den Teilmischabschnitten 23 des Mischabschnitts 20.
  • Die Venturi-Einrichtung 12 der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung 10 umfasst demnach eine Vielzahl von Teilventuri-Einrichtungen, die jeweils einen Teilmischabschnitt 23, einen Teilkontraktionsabschnitt 24 und einen Teildiffusorabschnitt 25 umfassen. Die Teilmischabschnitte 23 der Teilventuri-Einrichtungen werden jeweils durch einen ringspaltartigen Düsenabschnitt 22 mit einem relativ kleinen Durchmesser und damit Querschnitt definiert.
  • Für die vor den Teilmischabschnitten 23 positionierten Teilkontraktionsabschnitte 24 und die nach den Teilmischabschnitten 23 positionierten Teildiffusorabschnitte 25 werden relativ flache Kontraktionswinkel α und die Diffusorwinkel β gewählt werden.
  • Darüber hinaus wird ein relativ großes Verhältnis aus dem Endquerschnitt des Diffusorabschnitts 21 und dem Gesamtquerschnitt aller ringspaltartigen Düsenabschnitte 22 des Mischabschnitts 20 gewählt.
  • Hierdurch ist es möglich, unter Gewährleistung einer geringen Baulänge und damit kompakten Bauform für die Mischeinrichtung 10 einen großen Modulationsbereich eines mit der Mischeinrichtung 10 zusammenwirkenden Lüfters bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hohen Modulationsqualität bereitzustellen.
  • Der mit der Mischeinrichtung zusammenwirkende Lüfter ist vorzugsweise dem Auslass 15 der Mischeinrichtung 10 zugeordnet. Der Lüfter kann jedoch auch dem Lufteinlass 13 der Mischeinrichtung 10 zugeordnet sein. Am Gaseinlass 14 greift ein Gasregelventil an. Die Einheit aus Gasregelventil, Mischeinrichtung und Lüfter stellt ein Gasregelgerät für einen Gasbrenner bereit.
  • Obwohl ringspaltartig konturierte Düsenabschnitte 22 bevorzugt sind, können auch anders konturierte Düsenabschnitte 22, z. B. ellipsoidspaltartig konturierte Düsenabschnitte 22, zum Einsatz kommen.
    • Bezugszeichenliste
    • 10, 10'
    Mischvorrichtung
    11, 11'
    Gehäuse
    12, 12'
    Venturi-Einrichtung
    13, 13'
    Verbrennungslufteinlass
    14, 14'
    Gaseinlass
    15, 15'
    Auslass
    16, 16'
    Spalt
    17, 17'
    Einlasstrichter
    18, 18'
    Auslasstrichter
    19, 19'
    Kontraktionsabschnitt
    20, 20'
    Mischabschnitt
    21, 21'
    Diffusorabschnitt
    22
    Düsenabschnitt
    23
    Teilmischabschnitt
    24
    Teilkontraktionsabschnitt
    25
    Teildiffusorabschnitt

Claims (14)

  1. Mischvorrichtung für einen Gasbrenner, mit einem einen Verbrennungslufteinlass, einen Gaseinlass und einen Auslass für die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft aufweisenden Gehäuse, und mit einer im Gehäuse positionierten Venturi-Einrichtung, die dem Mischen der Verbrennungsluft und des Gases dient, wobei die Venturi-Einrichtung unter Ausbildung eines Kontraktionsabschnitts, eines Mischabschnitts und eines Diffusorabschnitts derart konturiert ist, dass ausgehend vom Verbrennungslufteinlass dem Mischabschnitt über den sich in Richtung auf den Mischabschnitt verengenden Kontraktionsabschnitt die Verbrennungsluft zuführbar ist, und dass ausgehend vom Mischabschnitt über den sich erweiternden Diffusorabschnitt dem Auslass die Mischung aus Gas und Verbrennungsluft zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischabschnitt (20) der Venturi-Einrichtung (12) mehrere Düsenabschnitte (22) aufweist, die Teilmischabschnitte (23) ausbilden, über die der Verbrennungsluft das Gas zumischbar ist, wobei jeder der mehreren Teilmischabschnitte (23) jeweils einen kleineren Durchmesser bzw. Querschnitt aufweist als der aus denselben zusammengesetzte Mischabschnitt (20) der Venturi-Einrichtung (12).
  2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren ringspaltartigen Düsenabschnitte (22) jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind.
  3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren ringspaltartigen Düsenabschnitte (22) jeweils nicht parallel zueinander ausgerichtet sind.
  4. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Düsenabschnitte (22) bzw. Teilmischabschnitte (23) jeweils gleiche Durchmesser bzw. Querschnitte aufweisen.
  5. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Düsenabschnitte (22) bzw. Teilmischabschnitte (23) unterschiedliche Durchmesser bzw. Querschnitte aufweisen.
  6. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Teilmischabschnitte (23) der Venturi-Einrichtung (12) unter Ausbildung einer Vielzahl von Teilventuri-Einrichtungen ein Teilkontraktionsabschnitt (24) vorgelagert und ein Teildiffusorabschnitt (25) nachgelagert ist, wobei die jeweiligen Teilkontraktionsabschnitte (24) jeweils einen kleineren Durchmesser bzw. Querschnitt aufweisen als der aus denselben zusammengesetzte, gesamte Kontraktionsabschnitt (19) und die jeweiligen Teildiffusorabschnitte (25) jeweils einen kleineren Durchmesser bzw. Querschnitt aufweisen als der aus denselben zusammengesetzte, gesamte Diffusorabschnitt (20).
  7. Mischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkontraktionsabschnitte (24) und die Teildiffusorabschnitte (25) jeweils gleiche Konturierungen aufweisen.
  8. Mischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkontraktionsabschnitte (24) und die Teildiffusorabschnitte (25) unterschiedliche Konturierungen aufweisen.
  9. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkontraktionsabschnitte (24) jeweils einen Kontraktionswinkel (α) zwischen 5° und 50° aufweisen.
  10. Mischvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkontraktionsabschnitte (24) jeweils einen Kontraktionswinkel (α) zwischen 10° und 30° aufweisen.
  11. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teildiffusorabschnitte (25) jeweils einen Diffusorwinkel (β) von maximal 10° aufweisen.
  12. Mischvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Teildiffusorabschnitte (25) jeweils einen Diffusorwinkel (β) von maximal 5° aufweisen.
  13. Mischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis aus dem Endquerschnitt des Diffusorabschnitts (21) und dem Gesamtquerschnitt aller Düsenabschnitte (22) des Mischabschnitts (20) von mindestens 4 gewählt wird.
  14. Gasregelgerät für einen Gasbrenner, mit einer Mischvorrichtung, einem der Mischvorrichtung zugeordneten Lüfter und einem der Mischvorrichtung zugeordneten Gasregelventil, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
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