EP2473784B1

EP2473784B1 - Gasbrennereinrichtung und gaskochstelle

Info

Publication number: EP2473784B1
Application number: EP10744940.7A
Authority: EP
Inventors: Christophe Cadeau; Alexander Eisenberg
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: ES2543220T3; EP2473784A1; CN102483232A; CN102483232B; WO2011026754A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasbrennereinrichtung, zum Beispiel zur Verwendung mit Kochgeschirr zum Garen von Nahrungsmitteln. Ferner betrifft die Erfindung eine Gaskochstelle mit einer Gasbrennereinrichtung. Eine derartige Gasbrennereinrichtung und Gaskochstelle sind aus EP1469256 A2 bekannt.
Übliche Gasbrenner in Küchengaskochstellen weisen meist einen einfachen Kranz mit Gasauslassöffnungen auf, die einen Ring von Gasflammen ausbilden. Um bei besonders großen Töpfen eine homogene Temperaturverteilung an dem Topfboden zu erzielen, sind Gasbrenner entwickelt worden, die konzentrisch zueinander angeordnete Flammenkränze ausbilden. Es hat sich allerdings gezeigt, dass bei entsprechenden Mehrfachbrennern mit mehreren konzentrischen Flammenkränzen, der Wirkungsgrad in der Regel geringer ist als bei Einfachbrennern, also Brennern, die im Betrieb nur einen Flammenkranz aufweisen, ist. Während typischer Weise der Wirkungsgrad bei einfachen Brennern zwischen 55% und 60% liegt, erreichen konventionelle Doppelflammenbrenner nur 50% bis 52% Effizienz. Für die Bestimmung des Wirkungsgrades von Gaskochgeräten hat sich die Norm EN30 eingebürgert. Ursachen für den niedrigeren Wirkungsgrad sind nicht vollständig analytisch verstanden, da der Wirkungsgrad durch ein recht komplexes Zusammenspiel der Verbrennungsprozesse, der Fluid- bzw. Aerodynamik sowie dem thermodynamischen Wärmetransfer zwischen Abgasen, Topfträger Topf und Inhalt des Topfes bestimmt wird.
Trotz des gemeinhin niedrigeren Wirkungsgrades ist es gewünscht, zum Einen um eine bessere Temperaturhomogenität über eine große Fläche zu erzielen, zum Anderen um ein größeres Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Leistung zu erzielen, Mehrfachbrenner einzusetzen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Gasbrennereinrichtung mit mehreren Flammenkränzen zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Gasbrennereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist eine Gasbrennereinrichtung mit mindestens einem inneren Ring und einem äußeren Ring um einen Referenzpunkt vorgesehen. Dabei sind auf Umfangsabschnitten der Ringe Gasausströmöffnungen für eine vorgegebene Ausströmrate des jeweiligen Umfangsabschnitts vorgesehen. Die Umfangsabschnitte sind dabei Winkelbereichen um den Referenzpunkt zugeordnet. Die Ausströmraten von benachbarten Umfangsabschnitten eines jeweiligen Rings sind unterschiedlich.
Ferner können die Ausströmraten von demselben Winkelbereich zugeordneten Umfangsabschnitten der Ringe unterschiedlich eingestellt werden.
Somit sind bei einer entsprechenden Gasbrennereinrichtung ein innerer und ein äußerer Ring mit auf der jeweiligen Umfangslinie angeordneten Gasausströmöffnungen vorgesehen, welche für vorgegebene Ausströmraten eingerichtet sind. Dabei ist die Ausströmrate auf einen jeweiligen Gesamtgasaustritt in einem Umfangsabschnitt, beispielsweise auch mittels mehrerer Gasausströmöffnungen, bezogen.
Eine Gasausströmrate wird in Volumenstrom pro Zeit gemessen, beispielsweise in Liter Gas pro Stunde. Die Ausströmrate entspricht dann direkt einer Brennleistung, die unter Anderem von dem verwendeten Gas abhängt. Zum Beispiel entsprechen 100 I Erdgas pro Stunde circa 1050 Watt Brennleistung.
Üblicherweise werden bei konventionellen Mehrfachbrennereinrichtungen die Gasausströmöffnungen eines inneren Ringes oder Flammenkranzes derart ausgestaltet, dass die Brennerleistung im inneren Bereich so hoch wie bei den brennphysikalisch gegebenen Dimensionen möglich ist, z.B. bei einem 6kW Brenner bevorzugt 1kW im inneren Bereich als z.B. nur 500W. Untersuchungen der Anmelderin haben jedoch ergeben, dass es unter gewissen Umständen günstig ist, die Brennerleistung im inneren Bereich niedriger als brennphysikalisch möglich zu halten also z.B. eher 500W als 1000W in dem eben erwähnten Beispiel.
Nach Untersuchungen und Analysen der Anmelderin stören die Abgase des Verbrennungsprozesses im inneren Flammenring die Flammen des äußeren Flammenrings. Man kann davon ausgehen, dass die Abgase des inneren Flammenringes eine Isolationsschicht zwischen dem Kochgeschirr und dem äußeren Flammenkranz ausbilden, was letztlich zu einem niedrigeren Wirkungsgrad führt. Darüber hinaus stört auch der Abgasabfluss des inneren Verbrennungsprozesses die äußeren Flammen.
In der vorgeschlagenen Gasbrennereinrichtung entstehen mittels der Ausgestaltung der Gasausströmöffnungen größere und kleinere Flammen oder Umfangsabschnitte mit einer auf den jeweiligen Umfangsabschnitt bezogenen höheren und niedrigeren Brennleistung und folglich unterschiedliche Abgasabflüsse.
Dadurch, dass einerseits unterschiedliche Ausströmraten und damit Flammengrößen entlang einer Umfangslinie des inneren und äußeren Ringes entstehen, und dass zudem, beispielsweise ausgehend von dem inneren Referenzpunkt nach außen hin, Flammenabschnitte entstehen, die von inneren betrachtet gegenüber den äußeren Flammen kleiner sind und daher eine niedrigere Leistung haben, ergibt sich in Summe ein besserer Wärmeübergang von Abgasen zu Kochgeschirr sowie eine verbesserte Verbrennung der Gase. Insbesondere werden durch die unterschiedlichen Ausströmraten und damit Flammengrößen weniger Störungen an den äußeren Flammenringen erzielt. Ferner ergibt sich ein besserer Abfluss der Abgase des inneren Flammenringes und damit eine geringe Isolation zwischen äußeren Flammen und dem jeweiligen Kochgeschirrboden.
Die Gasausströmöffnungen können beispielsweise derart angeordnet werden, dass auf einer jeweiligen Umfangslinie alternierend Umfangsabschnitte mit einer hohen Ausströmrate und einer niedrigen Ausströmrate vorliegen. Es ergeben sich dann Abschnitte von größeren und kleineren Flammen entlang dem Umfang, beispielsweise des inneren und äußeren Ringes.
Ferner können die Gasausströmöffnungen derart angeordnet oder ausgestaltet werden, dass bei Umfangsabschnitten, welche demselben Winkelbereich zugeordnet sind, in radialer Richtung benachbarte Umfangsabschnitte alternierend eine hohe Ausströmrate und eine niedrige Ausströmrate haben. Es ist daher denkbar, dass sowohl in tangentialer Richtung entlang dem jeweiligen Flammenkranz, wie auch in radialer Richtung, ausgehend vom inneren, beispielsweise konzentrischen Referenzpunkt, immer eine Abfolge von größeren und kleineren Flammen entstehen.
In einer Variante der Gasbrennereinrichtung sind die Gasausströmöffnungen ausschließlich radial von dem Referenzpunkt in dieselbe Richtung weisend ausgeführt. Entlang eines Radius brennen die Flammen dann jeweils ausschließlich nach außen. Flammen, die nach innen weisen, sind dann nicht vorgesehen.
Bei einer Ausführungsform der Gasbrennereinrichtung ist eine Kreisscheibe als innerer Ring vorgesehen, und der äußere Ring ist konzentrisch zu der Kreisscheibe angeordnet. Es sind jedoch auch andere Geometrien denkbar, wie beispielsweise ovale oder eckige Anordnungen für die Ringe und/oder Gasausströmöffnungen. Dabei kann auf die Anforderungen beispielsweise durch das Kochgeschirr oder die Einbaubedingungen für die Gasbrennereinrichtungen jeweils eingegangen werden.
Optional kann die Gasbrennereinrichtung mit Halteflammen- oder Stützflammenaustrittsöffnungen ausgestattet werden. Um auch bei einem besonders hohen Gasdurchfluss durch die Ausströmöffnungen noch eine stabile Flamme zu erhalten, können zwischen zwei Gasausströmöffnungen kleinere Halt- oder Stützflammenöffnungen vorgesehen werden. Auch dadurch wird das Abbrennverhalten des Gases verbessert.
Es ist möglich, zum Einstellen der jeweiligen Ausströmrate, die Gasausströmöffnungen mit einem ersten Querschnitt, beispielsweise für große Flammen oder große Ausströmraten, und Gasausströmöffnungen mit einem zweiten (kleineren) Querschnitt, beispielsweise für kleine Flammen oder niedrige Ausströmraten, vorzusehen.
In einer weiteren Variante der Gasbrennereinrichtung ist der Gaszufluss zu den Ausströmöffnungen derart eingestellt, dass die Ausströmraten der Umfangsabschnitte des inneren Rings entlang einer Umfangslinie abwechselnd einer ersten Brennleistung und einer zweiten Brennleistung entsprechen, und dass die Ausströmraten der Umfangsabschnitte des äußeren Rings entlang einer Umfangslinie abwechselnd einer weiteren ersten Brennleistung und einer weiteren zweiten Brennleistung entsprechen. Auf den inneren Ring bezogen ergeben sich beispielsweise Umfangsabschnitte mit abwechselnd hohen (ersten) und niedrigen (zweiten) Brennleistungen, wobei die hohe und niedrige Brennleistung relativ zueinander auf den inneren Ring bezogen ist. Analog sind entlang der Umfangslinie des äußeren Rings Umfangsabschnitte mit abwechselnd hohen (ersten) und niedrigen (zweiten) Brennleistungen vorgesehen. Dabei ist es möglich, dass ein Umfangsabschnitt des äußeren Rings, der im Vergleich zu den benachbarten Umfangsabschnitten des äußeren Rings eine niedrige Brennleistung hat, im Vergleich mit dem demselben Winkelabschnitt zugeordneten Umfangsabschnitt des inneren Rings eine höhere Brennleistung hat. Und wiederum die benachbarten Umfangsabschnitte der angrenzenden Winkelbereiche im inneren Ring eine nochmals niedrige Brennleistung aufweisen. Relative Angaben, wie hoch oder niedrig sind auf die Ringe bezogen.
Bei einer weiteren Variante sind dann ferner die Brennleistungen der Umfangsabschnitte, welche demselben Winkelbereich zugeordnet sind, derart eingestellt, dass jeweils eine erste (hohe) Brennleistung des jeweiligen inneren Umfangsabschnitts radial mit einem äußeren Umfangsabschnitt mit einer weiteren zweiten (niedrigen) Brennleistung benachbart ist. Die angrenzenden Umfangsabschnitte des inneren Rings haben dann eine zweite (hohe) Brennleistung, und die jeweils demselben Winkelbereich zugeordneten äußeren Umfangsabschnitte weisen eine weitere erste (hohe) Brennleistung. Wiederum sind hohe bzw. niedrige Brennleistungen auf Umfangsabschnitte des jeweiligen Rings bezogen.
Die Winkelbereiche umfassen in einer bevorzugten Ausgestaltung der Gasbrennereinrichtung mindestens 30°. In einer alternativen Ausgestaltung sind die Winkelbereiche alle gleich groß. Vorzugsweise ist der Winkelabstand zwischen zwei Gasausströmöffnungen einer Umfangslinie mit mindestens 6° eingestellt. Zum Einstellen der jeweiligen Ausströmrate für die Umfangsabschnitte auf einer gemeinsamen Umfangslinie, können benachbarte Umfangsabschnitte auf derselben Umfangslinie unterschiedliche Anzahl von Gasausströmöffnungen aufweisen.
In einer Weiterbildung der Gasbrennereinrichtung ist mindestens ein weiterer äußerer Ring mit Umfangsabschnitten und Gasausströmöffnungen vorgesehen. Es können somit zum Beispiel auch drei oder vier Flammenkränze gebildet werden, um eine besonders große Topffläche zu erwärmen.
Es ist möglich, die Gasbrennereinrichtung ferner mit einer Regelungseinrichtung zu versehen, welche derart eine Gaszufuhr zu den Gasausströmöffnungen steuert, dass die Brennerleistungen von benachbarten Umfangsabschnitten eines jeweiligen Ringes unterschiedlich sind, und die Brennerleistung von demselben Winkelbereich zugeordneten Umfangsabschnitten der Ringe unterschiedlich sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Gasbrennereinrichtung sind ausschließlich zwei konzentrische Flammenringe oder Kränze vorgesehen, die nach außen weisende Gasausströmöffnungen aufweisen und wie vorbeschrieben alternierende Abschnitte mit unterschiedlichem Ausströmraten haben. Insbesondere werden lediglich zwei verschieden Stufen von Ausströmraten bezogen auf die Umfangsabschnitte und Ringe vorgesehen. Insgesamt kann die gesamte Brennleistung und damit Gaszufuhr zur Gasbrennereinrichtung je nach Betriebszustand des Brenners verändert werden. Die vorherigen Angaben zu unterschiedlichen Ausströmraten beziehen sich auf die Ausströmraten der Umfangsabschnitte relativ zueinander bei einer vorgegebenen Brennleistung des Gesamtgasbrenners.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale, Verfahrensschritte oder Aspekte. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen. Insbesondere umfasst die Erfindung eine Gaskochstelle oder eine Gasherd, welche/r mit einer, wie oben beschriebenen Gasbrennereinrichtung ausgestattet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Es zeigt dabei:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Gasbrennereinrichtung in der Draufsicht;
Fig. 2: eine schematische perspektivische Darstellung der ersten Ausführungsform einer Gasbrennereinrichtung;
Fig. 3: eine schematische Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform einer Gasbrennereinrichtung;
Fig. 4: eine schematische Detailansicht von Gasausströmöffnungen und Halteflammenöffnungen;
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Gaskochstelle; und
Fig. 6-8: schematische Darstellungen von weiteren Ausführungsformen einer Gasbrennereinrichtung in der Draufsicht.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts Anderes angegeben ist.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Gasbrennereinrichtung in der Draufsicht. In der Figur 1 ist der Betrieb eines Gasbrenners oder einer Gasbrennereinrichtung 1 dargestellt, d.h. es sind aus den jeweiligen Gasaustrittsöffnungen abbrennende Gasflammen illustriert. Es ist ein erster Flammenkranz durch einen inneren Ring 2 gebildet, der als Kreisscheibe ausgebildet ist. Der Mittelpunkt dieser Kreisscheibe bildet einen Referenzpunkt R. Bei unregelmäßigen Ringformen, beispielsweise oval oder eckig kann die Position des Referenzpunkts prinzipiell beliebig gewählt werden. Konzentrisch um die innere Scheibe oder den inneren Ring 2 ist ein äußerer Ring 3 angeordnet.
Ausgehend von dem zentralen Referenzpunkt R sind gestrichpunktete Linien angegeben, die in der Ebene der Figur 1 Segmente oder Sektoren definieren. Diese auch als Winkelbereich oder Winkelabschnitte bezeichnete Sektoren umfassen jeweils einen vorgegebenen Winkel von denen drei mit Bezugszeichen versehen sind α₇, α₈, α₉. In dem Beispiel der Figur 1 lauten die Winkelbereiche α₇ = α₈ = α₉ = 30°. Durch die Winkelbereiche, sind an den äußeren Rändern der inneren Scheibe 2 und den äußeren Rand des äußeren Ringes 3, Umfangsabschnitte vorgegeben, von denen jeweils drei innere 7, 8, 9 und äußere 4, 5, 6 mit Bezugszeichen versehen sind. Die Umfangsabschnitte 7, 8, 9 und die nicht mit Bezugszeichen versehenen Umfangsabschnitte des inneren Ringes und Kreisfläche 2 bilden eine Umfangslinie L1 oder den Umfang des inneren Ringes 2 aus. Analog bilden die Umfangsabschnitte 4, 5, 6, und die weiteren nicht bezeichneten Umfangsabschnitte, eine Umfangslinie L2 des äußeren Ringes 3 aus.
Entlang der inneren Umfangslinie L1 und der äußeren Umfangslinie L2 sind nun Gasausströmöffnungen 10, 11 vorgesehen, von denen aus im Betrieb des Gasbrenners 1 Flammen 110, 111 abbrennen. Im Weiteren werden zur einfacheren Erläuterung die Winkelabschnitte α₇, α₈, α₉ betrachtet. Daraus ergeben sich auf der inneren Umfangslinie L1 die Umfangsabschnitte 7, 8, 9 und auf der äußeren Umfangslinie L2 die Umfangsabschnitte 6, 4, und 5. Zur einfachen Erläuterung wird im Folgenden davon ausgegangen, dass Gasausströmöffnungen 11 für große Flammen 111 und Gasausströmöffnungen 10 für kleinere Flammen 110 vorgesehen werden. Die jeweilige Ausströmrate und damit die Bestimmung der Flammengröße und lokalen Brennleistung kann zum Beispiel durch die Größe oder den Querschnitt der jeweiligen Ausströmöffnung 10, 11 eingestellt werden. Es ist ebenso denkbar, die eigentliche Gaszufuhr für die einzelnen Gasausströmöffnungen 10, 11 oder Gruppen von Gasausströmöffnungen, wie im Folgenden beschrieben, anzusteuern und zu regeln.
Im Winkelbereich α₇ weist der innere Umfangsabschnitt 7 eine Gasausströmöffnung für eine kleine Flamme 110 auf. In demselben Winkelabschnitt α₇ hat der Umfangsabschnitt 6 Gasausströmöffnungen 11 für große Flammen 111. In dem benachbarten Winkelbereich α₈ sind an dem inneren Umfangsabschnitt 8 Gasausströmöffnungen für große Flammen 111 vorgesehen. In demselben Winkelbereich α₈ an dem äußeren Umfangsabschnitt 4 sind Gasausströmöffnungen 10 für kleine Flammen 110 vorgesehen. Im Winkelbereich α₉ für den inneren Umfangsabschnitt 9 und den äußeren Umfangsabschnitt 5 sind wiederum Außen Öffnungen für große Flammen 111 vorgesehen und Innen eine Öffnung für eine kleine Flamme 110. Es ergibt sich somit eine alternierende Abfolge von Umfangsabschnitten entlang einer jeweiligen Umfangslinie L1, L2, die Gasausströmöffnungen 11 für große Flammen, also eine hohe Ausströmrate haben und Gasausströmöffnungen 10 für kleine Flammen 110, also eine geringere Ausströmrate. Benachbarte Umfangsabschnitte haben somit immer unterschiedliche Gasausströmraten. Ferner haben durch die Anordnung der verschiedenen Gasausströmöffnungen jeweils benachbarte Umfangsabschnitte, die demselben Winkelbereich zugeordnet sind, ebenfalls alternierend hohe Ausströmraten und niedrige Ausströmraten. Beispielsweise sind im Winkelbereich α₈, die aus dem inneren Umfangsabschnitt 8 austretenden großen Flammen 111 von kleineren Flammen 110 des äußeren Umfangsabschnitts 4 umgeben. Durch die beiden winkelbenachbarten Umfangsabschnitte 6 und 5 sind Gruppen von kleinen Flammen 110 von großen Flammen 111 umgeben. Durch diese alternierende Anordnung von großen und kleinen Flammen entlang der Umfangslinien L1, L2 und radial von Innen nach Außen, ergibt sich ein besonders günstiges Brennverhalten.
Es ergeben sich daher innere Umfangsabschnitte 8 mit einer hohen Brennleistung, welche von inneren Umfangsabschnitten 7, 9 mit einer geringeren Brennleistung umgeben sind. Entsprechend sind äußere Umfangsabschnitte 5, 6 mit hoher Brennleistung vorhanden, die jeweils an benachbarte äußere Umfangsabschnitte 4 mit niedriger Brennleistung angrenzen. Niedrige bzw. hohe Brennleistung ist dabei relativ in Bezug auf Umfangsabschnitte eines Rings zu verstehen.
Beispielsweise kann der äußere Ring 3 bei Vollbrand 5kW leisten, was auf insgesamt 48 Gasausströmöffnungen 10, 11 verteilt ist. Durch die Größe der Öffnungen 10, 11 wird die Brennerleistung des Außenrings 3 über die unterschiedlichen Ausströmraten der Umfangsabschnitte 4, 5, 6 verteilt. Gleichzeitig kann bei Vollbrand der innere Ring eine Brennerleistung von 700W verteilt auf 18 Gasausströmöffungen 10, 11 haben. Ein mögliches Verhältnis von gesamter innerer Brennleistung und äußerer Brennleistung bei Kleinstellung also minimalem Brand liegt zum Beispiel bei 1300W Außen und 300W Innen. Üblicherweise lassen sich die Ausströmöffnungen 10, 11 in Ihrer Ausströmrate oder Brennleistung zwischen Minimum und Maximum im Bereich 1:4 bis 1:5 modulieren.
Die Figur 2 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung der Gasbrennereinrichtung 1. Dabei ist der innere Ring 2 und der äußere Ring 3 dargestellt. Die Gasausströmöffnungen sind durch Einschnitte in einen inneren Kranz 12 und einen äußeren Kranz 13 gebildet, auf die der innere bzw. äußere Ring 2, 3 aufliegt. Man kann anhand der Figur 2 erkennen, dass die Gasbrennereinrichtung hinsichtlich einer zentralen Achse A symmetrisch aufgebaut ist. Der innere Kranz weist, wie in der Figur 1 in der Draufsicht dargestellt ist, Umfangsabschnitte mit ersten Gasausströmöffnungen 11 auf, die zu einer höheren Ausströmrate führen als die Gasausströmöffnungen 10 in den dazwischen liegenden Umfangsabschnitten. Entsprechend sind an dem äußeren Kranz 13 ebenfalls Umfangsabschnitte mit großen Gasausströmöffnungen 11 und kleinen Gasausströmöffnungen 10 vorgesehen. Die Brennereinrichtung 1 bzw. der jeweilige Kranz 12, 13, kann auf einer Hülse 14 aufgesetzt werden, durch die das zu verbrennende Gas zu den Gasausströmöffnungen 10, 11 gelangt. Man erkennt, dass die jeweilige hohe oder niedrige Ausströmrate durch die Querschnittsfläche der jeweiligen Gasausströmöffnungen oder Löcher 10, 11 realisiert werden kann.
In der Figur 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der Gasbrennereinrichtung 1 dargestellt. Man erkennt in der Figur 3, ausgehend von der Symmetrie- oder Mittelachse A den inneren Ring 2 und den äußeren Ring 3, der beispielsweise durch ein rotationssymmetrisches Profil hinsichtlich der Achse A gebildet werden kann. Der innere Kranz 12 und der äußeren Kranz 13 liegen jeweils auf der Hülse 14. In der Orientierung der Figur 3 strömt zu verbrennendes Gas G zu den Öffnungen 10, 11 von links nach rechts oben. Die Gasausströmöffnungen 10, 11 sind in der Querschnittsansicht der Figur 3 derart ausgeführt, dass in dem betrachteten Umfangsabschnitt die innere Flamme 110 kleiner ist als die äußere Flamme 111. Die durch den Verbrennungsprozess entstehenden Abgase E1 aus dem inneren Flammenring 110 strömen an der Unterseite des Kochgeschirrs 15, beispielsweise eines Topfes, entlang radial nach Außen. Am Topfrand oder außerhalb des äußeren Flammenkranzes 111 vermischen sich die Verbrennungsprodukte zu dem Abgas E2.
Dadurch, dass die innere Flamme 110 eine kleinere Brennleistung hat, gelangen nur wenig Abgase E1 von Innen nach Außen und stören den Brennprozess der äußeren größeren Flamme 111 nur wenig. Außerdem wirkt der relativ geringe Anteil an Verbrennungsgasen E1 geringer isolierend gegenüber dem Kochgeschirr 15 als bei üblichen Mehrflammenbrennern, die in der Regel den inneren Flammenkranz mit der höheren, und über den Umfang gleichmäßig verteilten Leistung betreiben. Bei den zu der Darstellung der Figur 3 benachbarten Umfangsabschnitten, die in der Figur 3 nicht gezeigt sind, ist die jeweilige innere Flamme größer als die äußere Flamme. D.h. die äußere kleine Flamme wird weniger stark von den Verbrennungsprodukten gestört, sodass ein verbesserter Wärmeübertrag auf das Kochgeschirr erfolgen kann. Das abwechselnde oder alternierende Vorsehen von Abschnitten mit großen Flammen und kleinen Flammen bzw. Abschnitten mit großen Ausströmraten und kleinen Ausströmraten liefert eine zuverlässige und höchst effiziente Brennerarchitektur.
In der Figur 4 ist eine schematische Detailansicht von Gasausströmöffnungen, beispielsweise an dem inneren oder äußeren Brennerring dargestellt. Es ist möglich, die Verbrennung bei besonders hohen Ausströmraten zu verbessern, indem Halteflammen eingesetzt werden. Dazu werden, wie es in der Figur 4 dargestellt ist, normale Gasaüsströmöffnungen 11 vorgesehen und dazwischen besonders kleine Gasausströmöffnungen 16, die zum Ausbilden von Halte- oder Stützflammen dienen, vorgesehen. Die Stützflammen verhindern ein Abreißen der Flamme von der Gasöffnung und ein Erlöschen derselben.
Figur 5 ist eine schematische Darstellung einer Gaskochstelle 17, die mit einer Gasbrennereinrichtung 1 ausgestattet ist, wie sie zuvor beschrieben wurde. Die Gaskochstelle 17 weist einen Gasbrenner oder eine Gasbrennereinrichtung 1 auf, die zwei konzentrische Ringe um den Referenzpunkt R hat. Die gestrichpunkteten Linien zeigen Winkelbereiche α an, wobei in der Darstellung die Figur 5 alle Winkelbereiche einen Bereich von α = 60 Grad umfassen. Die dadurch definierten Umfangsabschnitte am inneren Ring und am äußeren Ring, sind mit Gasausströmöffnungen versehen, die nicht im Detail dargestellt sind. Die Gasausströmöffnungen sind wie vorbeschrieben derart ausgestaltet, dass entlang eines Umfangs immer alternierend große und kleine Flammen, also große oder kleine Ausströmraten bezogen auf den jeweiligen Umfangsabschnitt entstehen. Es ist beispielhaft ein Winkelbereich bzw. Umfangsabschnitt am inneren Ring mit einer hohen Ausströmrate H und daher großen Flammen 111 dargestellt und benachbart ein Umfangsabschnitt mit kleinen Flammen 110. Analog sind die benachbarten den jeweiligen gleichen Winkelabschnitten zugeordneten äußeren Umfangsabschnitte mit Gasausströmöffnungen für kleine Flammen 110 und große Flammen 111 ausgestattet.
In der Figur 5 sind die Sektoren oder Winkelbereiche an den Umfangsabschnitten mit den Symbolen H für große oder hohe Ausströmraten und mit L und niedrige oder kleine Ausströmraten bezeichnet. Im Uhrzeigersinn, ausgehend von den großen Flammen am inneren Ring 111, ergibt sich eine Abfolge HLHLHL. Analog ergibt sich, ausgehend von den kleinen Flammen 110 am äußeren Ring eine Abfolge LHLHLH. Dabei sind H bzw. L nicht absolut zu verstehen, sondern, wie auch in den folgenden Beispielen, jeweils im Vergleich zu Ausströmraten oder Brennleistungen für denselben inneren oder äußeren Ring. Der mit α bezeichnete Winkelbereich hat radial von Innen nach Außen eine Ausströmratenabfolge LH, wobei L für niedrig in Bezug auf die benachbarten Ausströmraten der inneren Umfangsabschnitte steht, und H für hoch in Bezug auf die benachbarten Ausströmraten der äußeren Umfangsabschnitte. Somit sind immer alternierend entlang der Umfangslinien Bereiche oder Abschnitte mit hohen und niedrigen Ausströmraten vorgesehen, und entlang jeder radialen Richtung, ausgehend vom Referenzpunkt R, ist entweder eine Abfolge von HL oder LH vorgesehen. Ferner ist die Kochstelle mit einem Bedienelement 18 ausgestattet, beispielsweise einem Knauf oder Drehknopf, der ein Ventil 21 oder eine Regeleinrichtung ansteuert, welche die Gaszufuhr derart regelt, dass eine gewünschte Gesamtbrennerleistung erzielt wird. Die unterschiedlichen (hohen oder niedrigen) Ausströmraten in den Winkelbereichen oder Umfangsabschnitten sind jeweils relativ zueinander zu verstehen.
In der Figur 6 ist eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform für eine Gasbrennereinrichtung dargestellt. Dabei sind dieselben Symbole verwendet worden, wie hinsichtlich der Figur 5 für den Gasbrenner. Die Winkelabschnitte sind bei dem Beispiel der Figur 6 nicht regelmäßig ausgebildet, sondern es sind Winkelabschnitte mit α = 40 Grad und β = 20 Grad vorgesehen. Ausgehend von dem inneren Ring, ergeben sich somit alternierend Umfangsabschnitte mit hohen Ausströmraten H und niedrigen Ausströmraten L. Es sind auch andere Winkelmaße denkbar.
Die Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Gasbrennereinrichtung 19. In der Figur 7 sind drei konzentrisch angeordnete Ringe 2, 3, 20 vorgesehen, entlang deren Umfänge Gasausströmöffnungen vorgesehen sind. Es sind Winkelbereiche mit α = 45 Grad vorgesehen, die Umfangsabschnitte entlang der Umfangslinien des inneren Ringes, des mittleren Ringes und des äußeren Ringes 20 definieren. Es sind wiederum Gasausströmöffnungen für hohe Ausströmraten H und niedrige Ausströmraten L vorgesehen. Es ergeben sich wiederum durch die besondere Ausgestaltung der Gasausströmöffnungen alternierend Umfangsabschnitte mit hohen und niedrigen Ausströmraten sowohl entlang der Umfangslinien als auch radial. Radial ergeben sich somit Abfolgen von großen Flammen, kleinen Flammen und großen Flammen (HLH) oder kleinen Flammen, großen Flammen und kleinen Flammen (LHL).
Denkbar ist auch, dass in einem jeweiligen Segment oder Winkelbereich ausschließlich ein Umfangsabschnitt mit Gasausströmöffnungen für hohe Ausströmraten H vorgesehen wird. Dann wäre maximal ein H-Bereich vorgesehen, also LHL in radialer Richtung. Möglich ist beispielsweise ein Abfolge Außen 20: HLLHLLHLLHLL, Mitte 3: LHLLHLLHLLHL und Innen 2: LLHLLHLLHLLH.
In der Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Gasbrennereinrichtung 1 dargestellt. Es sind wiederum 45-Grad-Winkelbereiche vorgesehen und zwei Ringe, ein innerer und ein äußerer Ring. Neben den Abschnitten mit hohen und niedrigen Ausströmraten sind weitere Ausströmraten M1 und M2 vorgesehen. Dabei kann beispielsweise L die niedrigste Ausströmrate anzeigen, M1 die zweitniedrigste, M2 die zweithöchste und H die höchste Ausströmrate der jeweiligen Gasausströmöffnungen. Auch in dem Beispiel der Figur 8 ergeben sich jeweils unterschiedliche Gasausströmraten an benachbarten Umfangsabschnitten entlang der Umfangslinien und radial ausgehend von dem inneren Ring.
Durch die besondere Ausgestaltung und Anordnung der Gasausströmöffnungen, insbesondere in alternierender Form hinsichtlich der Ausströmraten, ergeben sich besonders günstige Wirkungsgrade der Gasbrennereinrichtung. Dadurch, dass jeweils unterschiedliche Ausströmraten und damit unterschiedlich große Flammen an den verschiedenen Umfangsabschnitten entstehen, stören sich die Verbrennungsprozesse der inneren und äußeren Ringe geringer als bei konventionellen Mehrfachflammenbrennern.

Verwendete Bezugszeichen:

1: Gasbrennereinrichtung
2: innerer Ring
3: äußerer Ring
4-9: Umfangsabschnitt
10, 11: Gasausströmöffnung
12, 13: Kranz
14: Hülse
15: Kochgeschirr
16: Halteflammenöffnung
17: Gaskochstelle
18: Bedienelement
19: Gasbrennereinrichtung
20: weiterer äußerer Ring
21: Regeleinrichtung
110, 111: Gasflamme

A: Achse
E1, E2: Abgas
CT: Steuersignal
G: Gaszufuhr
R: Referenzpunkt
H: Umfangsabschnitt mit hoher Ausströmrate
L: Umfangsabschnitt mit niedriger Ausströmrate
L1, L2: Umfangslinie
M1, M2: Umfangsabschnitt mit mittlerer Ausströmrate
α, β: Winkelbereich

Claims

Gasbrennereinrichtung (1) mit einem inneren Ring (2) und einem äußeren Ring (3) um einen Referenzpunkt (R), wobei auf Umfangsabschnitten (4-9) der Ringe (2, 3), welche Winkelbereichen (α₇-α₉) um den Referenzpunkt (R) zugeordnet sind, Gasausströmöffnungen (10, 11) für eine vorgegebene Ausströmrate des jeweiligen Umfangsabschnitts (4-9) vorgesehen sind, wobei die Ausströmraten von benachbarten Umfangsabschnitten (4, 5) eines jeweiligen Rings (2, 3) unterschiedlich sind.
Gasbrennereinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasausströmöffnungen (10, 11) derart angeordnet sind, dass auf einer jeweiligen Umfangslinie (L2, L3) alternierend Umfangsabschnitte mit einer hohen Ausströmrate (H) und einer niedrigen Ausströmrate (L) vorliegen.
Gasbrennereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasausströmöffnungen (10, 11) derart angeordnet sind, dass bei Umfangsabschnitten (4, 8), welche demselben Winkelbereich (α₈) zugeordnet sind, in radialer Richtung benachbarte Umfangsabschnitte (4, 8) alternierend eine hohe Ausströmrate (H) und eine niedrige Ausströmrate (L) haben.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasausströmöffnungen (10, 11) ausschließlich radial von dem Referenzpunkt (R) in dieselbe Orientierung weisen.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasbrennereinrichtung (1) eine Kreisscheibe (2) als inneren Ring aufweist und der äußere Ring (3) konzentrisch zu der Kreisscheibe (2) angeordnet ist.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen zwei Gasausströmöffnungen (11) Halteflammen- oder Stützflammenaustrittsöffnungen (16) vorgesehen sind.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der jeweiligen Ausströmrate in den Umfangsabschnitten (4-9) Gasausströmöffnungen (10) mit einem ersten Querschnitt und Gasausströmöffnungen (11) mit einem zweiten Querschnitt vorgesehen sind.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Ringe (2, 3) mehreckig, oval oder kreisförmig ausgebildet ist.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gaszufluss derart eingestellt ist, dass die Ausströmraten der Umfangsabschnitte des inneren Rings (2) entlang einer Umfangslinie (L1) abwechselnd einer ersten Brennleistung (H) und einer zweiten Brennleistung (L) entsprechen, und dass die Ausströmraten der Umfangsabschnitte des äußeren Rings (3) entlang einer Umfangslinie (L2) abwechselnd einer ersten Brennleistung (H) und einer zweiten Brennleistung (L) entsprechen.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelbereiche (α₇-α₉) mindestens 30 Grad umfassen.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen der Ausströmrate der Umfangsabschnitte (4-9) auf einer gemeinsamen Umfangslinie (L1, L2) vorliegende benachbarte Umfangsabschnitte unterschiedliche Anzahlen von Gasausströmöffnungen (10, 11) aufweisen.
Gasbrennereinrichtung (19) nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer äußerer Ring (20) mit Umfangsabschnitten und Gasausströmöffnungen vorgesehen ist.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Gasausströmöffnungen (10, 11) einer Umfangslinie (L1, L2) mindestens ein Winkelabstand von 6 Grad vorgesehen ist.
Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 13, ferner mit einer Regelungseinrichtung (21), welche derart eine Gaszufuhr zu den Gasausströmöffnungen (10, 11) steuert, dass die Brennerleistungen von benachbarten Umfangsabschnitten (4, 5) eines jeweiligen Rings unterschiedlich sind, und die Brennerleistungen von demselben Winkelbereich (α₈) zugeordneten Umfangsabschnitten (4, 8) der Ringe unterschiedlich sind.
Gaskochstelle (17) mit mindestens einer Gasbrennereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 - 14 und einem Bedienelement (18) für ein Gasventil (21) zum Einstellen einer Gesamtbrennerleistung für eine Gaszufuhr zu den Gasausströmöffnungen (10, 11).