LU86355A1 - Atmosphaerischer gasbrenner - Google Patents

Description

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Atmosphärischer Gasbrenner

DieErfindung betrifft einen atmosphärischen Gasbrenner, der mindestens aus einem Brennerrohr mit einer Vielzahl von Gasausströmöffnungen besteht, die in Form von Feinschlitzen, Feinbohrungen od. dgl. am , Brennerrohr angeordnet sind. Über dem Brennerrohr ist dabei im Flammbereich ein die Flammtemperatur und damit die NOX-Bildung reduzierendes Element an-^ geordnet.

Im Rahmen der gesamten Umweltbelastungsproblematik ist auch die sogenannte NOX-Emission weiter in den Vordergrund gerückt, da insbesondere bei mit atmosphärischen Gasbrennern ausgerüsteten Heizungskesseln mit derartigen Emissionen gerechnet werden muß, die es zu reduzieren gilt. Dafür sind schon die verschiedensten Bemühungen angestellt worden bspw. in der. Weise, daß man über dem Brennerrohr bzw. den Brennerrohren in bestimmtem Abstand feinmaschige Metallgitter angeordnet hat. Dadurch wird aber der Verbrennungsverlauf insgesamt derart gestört, daß sich erhöhte CO-Werte ergeben, was ebenfalls nicht wünschenswert ist. Ferner wurde festgestellt, daß die NOX-Emission nicht allein davon abhängt, daß man durch Anordnung wärmeabstrahlender Elemente im Flammbereich die Flamme selbst kühlt, sondern daß als weitere Einfluß- - 5 - großen die den Brenner umgebende Brennkammergeometrie und letztlich auch Art und Zusammensetzung der zu verbrennenden Gase eine nicht unwesentliche Holle spielen. .

DerErfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen atmosphärischen Gasbrenner zu schaffen, dessen die Flammtemperatur und damit die NOX-Bildung reduzierendes Element einen geringeren Negativein-^ fluß auf die CO-Bildung nimmt und mit dem eine An passung an das jeweilige Betriebsgas und bis zu einem gewissen Grade auch an die Umgebungsgeometrie des Brenners ermöglicht ist.

Diese Aufgabe ist mit einem atmosphärischen Gasbrenner der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildun-yjj . gen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Wesentlich ist hierbei, daß die Gesamtfläche nicht einfach durch ein Metallgewebe abgeschirmt wird, die zu einer ganzflächigen Störung der Flammbildung führt, sondern mit einem reduzierenden Element, das in Form zur Rohrlängsachse quer und/oder längs verlaufenden, Strahlungsflächen bildenden Stegen, Stäben, Streifen od. dgl. ausgebildet ist und daß ins- t - 6 - gesamt in bezug auf seine Distanz zum Brennerrohr abstandseinstellbar ausgebildet ist. Das Ganze ist also wesentlich gröber strukturiert als das vorbekannte, feinmaschige Gewebe, so daß zumindest der größere Teil der über dem Rohr brennenden Flammen vom reduzierenden Element ungestört bleibt, da dieses wesentlich gröber strukturiert ist als ein feinmaschiges Gewebe. Da diese Einzelteile, die das reduzierende Element bilden, Wärme abstrahlen,ist für ü eine ausreichende Wärmeabfuhr auch für die Flarambe- reiche gesorgt, in denen nicht unmittelbar ein solches Element verläuft. Um das Ganze bezüglich seiner Wirksamkeit auch dann reproduzierbar zu machen und zwar bei unterschiedlicher Umgebungsgeometrie und . i auch variierenden Gaszusammensetzungen ist es ferner wesentlich, daß das reduzierende Element, um nicht für jeden spezifischen Fall einen besonders gestalteten Brenner vorsehen zu müssen, in seiner Distanz zum Brennerrohr gemeinsam abstandseinstellbar auszubilden, ganz abgesehen davon, daß damit grundsätzlich das Element problemlos in seine optimale Stel- \ lung zum Brennerrohr bzw. zu den Flammen eingestellt werden kann. Da das reduzierende Element aus mehreren Stegen, Stäben, Streifen od. dgl. besteht, werden diese Einzelteile zweckmäßig an mindestens einem Halter befestigt und dieser wird in bezug auf das Rohr abstandseinstellbar ausgebildet, d.h., der Halter ' kann am Rohr selbst oder am Rohrträger einstellbar - 7 - angeordnet werden. Ferner ist es natürlich auch möglich/ diese Einzelelemente jedes für sich am Rohr zu fixieren, was allerdings mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden wäre. Soweit mindestens ein gemeinsamer Halter für die Einzelteile vorgesehen ist, so muß dieser nicht zwingend am

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Brennerrohr bzw. am Brennerhalter befestigt werden, sondern es ist auch möglich, diesen Halter an geeigneter Stelle der umgebenden Brennkammerwände ab-^ standseinstellbar anzuordnen.

Die vorerwähnte NOX-Emission von Heizungsanlagen . ist übrigens in "Gas international" Band 20 (1981), . Heft 1, Seiten 41, 42, erörtert.

Mit der vorerwähnten Lösung bzw. neuartigen Ausbildung eines atmosphärischen Gasbrenners hat sich jedenfalls gezeigt, daß die NOX-Emission bei Gaskes-sein mit "normalen" Gasbrennern wesentlich reduziert werden kann, insbesondere aber, daß durch die mögliche Einsteilbarkeit des reduzierenden Elementes bis zu einem gewissen Grad der Umgebungsgeometrie, insbesondere aber unterschiedlichen Gaszusammensetzungen Rechnung getragen werden kann, was für den Hersteller derartiger Brenner den wesentlichen Vorteil hat, ohne unterschiedliche Brennertypen vorsehen zu müssen, den Brenner an die jeweiligen Gegebenheiten in Hinsicht auf eine möglichst opti- • . I * t - 8 - male NOX-Reduzierung einstellen zu können, ohne dabei gleichzeitig einen CO-Anstieg in Kauf nehmen zu müssen, d.h., es kann gewissermaßen der kritische Schnittpunkt von CO-Wert-Linie und NOX-{ * Emissionskurve eingestellt werden.

> Für die das reduzierende Element bildenden Einzelteile gibt es natürlich die verschiedensten Formen und Anordnungsmöglichkeiten, wobei sich eine Aus-^ bildung des Brenners derart als vorteilhaft erwie sen hat, daß die vor den Einzelteilen des Elemen-, tes eingeschlossenen Freiflächen im Gesamtquerschnitt und in Senkrechtprojektion gesehen maximal 60 bis 70 % der mit den Gasausströmöffnungen versehenen Rohrflâche entspricht, über der das Element angeordnet ist.

In der Regel sind an derartigen Brennerrohren die Gasausströmöffnungen in zueinander beabstandeten Gruppen angeordnet. Bei solchen Brennerrohren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die das reduzierende Elément bildenden Stege, Stäbe, Streifen od. dgl. über den öffnungsfreien Bereichen zwischen' den Öffnungsgruppen anzuordnen. Ferner ist es vorteilhaft, sofern für das reduzierende Element lamellenartige Stege verwendet werden, diese senkrecht zur Brennrohrlängsachse oder auch in deren Längsrich- . 1 - 9 - » t » tung verlaufend über den Gasausströmöffnungen anzuordnen. Solche senkrecht angeordneten, lamellenar-tigen Stege haben offenbar deshalb eine besonders günstige Wirkung, weil die von ihnen eingeschlossenen Räume gewissermaßen kaminartig wirkende, kleine Schächte bilden mit relativ großflächigen begrenzenden Wänden, von denen die Wärme gut abstrahlen kann, was mit einem günstigen Kühleffekt auf die Flamme verbunden ist.

Da die das reduzierende Element bildenden Einzelteile intensiver Wärmeeinwirkung ausgesetzt sind, ist es vorteilhaft, diese insbesondere dann mit *

Einschnitten zu versehen, um WärmeVerwerfungen über die gesamte Länge entgegenzuwirken.

Der atmosphärische Gasbrenner wird nach folgend anhand der zeichnerischen Darstellung von *·.

W Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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Es zeigt schematisch t

Fig. 1 bis 7 jeweils in Draufsicht das Brennerrohr mit dem zugeordneten reduzierenden Element;

Fig. ΙΑ - 7A in Richtung der Brennerrohrlängs- achse gesehen die jeweils zugehörigen Ansichten der Brennerrohre in Pfeilrichtung B; - 10 -

Fig. 8 ebenfalls in Pfeilrichtung B gese hen eine besondere Ausführungsform und

Fig. 9 einen Blechzuschnitt zur Ausbildung des reduzierenden Elementes gemäß Fig. 1-4.

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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bestehen die das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile aus quer zur Längsachse 2 des Brennerrohres ange- ü ...

ordneten Streifen 5, die in Rücksicht auf eine einfache Fertigung, aber auch die Verstellbarkeit aus .1 einem Blechzuschnitt 15 gebildet werden, indem man aus diesem Blechzuschnitt entsprechende Öffnungen ' 16 ausstanzt, zwischen denen die Streifen 5 verlaufen. Dieser Blechzuschnitt 15 wird dann im Sinne der Fig. 1A gebogen und über das Brennerrohr 6 geschoben. Seitliche Langlochschlitze 17 ermöglichen dabei die Einstellung unterschiedlicher Distanzen des u ganzen Gebildes zum Brennerrohr 6. Da die Gasaus strömöffnungen 10 in der Regel an den Brennerrohren 6 in zueinander beabstandeten Gruppen 10' angeord-. net sind, wird das ganze Element vorteilhaft so angeordnet, daß die Streifen 5 über den Öffnungsfreien Bereichen 12 zwischen den Öffnungsgruppen 10' verlaufen. Das gleiche gilt auch für die Ausführungsformen nach den Fig. 2-4, wobei sich die Ausführungsform nach Fig. 2 von der nach Fig. 1, 1A dadurch unterscheidet, daß der Blechzuschnitt 15 kastenförmig ab- - 11 - gekantet ist.

, ' Aufgrund der bei den Ausführungsformen nach Fig. .3, 4 vorgesehenen seitlichen Überstände 13 der Streifen 5 muß hier lediglich für eine etwas andere Halterung des Elementes 1 gesorgt werden, die ohne weiteres aus den Fig. 3A und 4A erkennbar ist und kei-" ner näheren Erläuterung bedarf.

Fig. 5 bzw. 5A zeigen eine Ausführungsform, bei der. die das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile in Form von senkrecht zum Rohr 6 stehenden, la-mellenartig angeordneten Stegen 3 gebildet ist, die an ihren Enden durch Querstege, verbunden und dann in geeigneter Weise verstellbar dem Rohr 6 zugeordnet sind. Solche Stege 3 könnten auch quer zum Rohr 6 verlaufend angeordnet werden.

« ^ Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 7 sind die das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile aus sich längs erstreckenden Stäben 4 gebildet, diê in geeigneten Haltern 18 sitzen, die ihrerseits in bezug auf das Rohr 6 im Sinne des Pfeiles C distanzeinstellbar sind. Auch diese Stäbe könnten, wesentlich kürzer bemessen und mit geeigneten Halterungen versehen sich quer zum Rohr 6 erstrecken. Die Ausführungsform nach Fig. 7, 7A unterscheidet sich dabei von der nach Fig. 6 dadurch, daß die Halterung β , - 12 - des reduzierenden Elementes 1 nicht am Rohr 6 selbst vorgenommen ist, sondern an geeigneter Stelle eine Begrenzungswand des hier nicht dargestellten Brennraumes, welche Wand im Ausführungsbeispiel nach Fig.

7 bspw. eine über dem Brennerrohr 6 angeordnete wasserführende Tasche 19 sein kann. Der Halter ist da- bei ebenfalls verstellbar ausgebildet. Die Stäbe 4 müssen dabei keineswegs als Rundstäbe ausgebildet sein, sondern diese können auch andere geeignete Pro-^ filquerschnitte haben. Soweit es sich bei den Einzel elementen um sich parallel zur Brennerrohrlängöachse 2 erstreckende, entsprechend lange Elemente handelt, können diese, um Verwerfungen unter Wärmebelastung entgegenzuwirken, mit Einschnitten 14 versehen sein, wie in Fig. 6 angedeutet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 bestehen die.das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile aus ' ringförmigen Streifen 5', die einen in bezug auf · * das Brennerrohr größeren Durchmesser haben und die' an einem gemeinsamen Träger 20 sitzen, der in bezug auf das Brennerrohr 6 ebenfalls wieder im Sinne des Pfeiles C verstellbar ist.

, Die dargestellten und beschriebenen Formen' der das reduzierende Element 1 bildenden Einzelteile, insbesondere bezüglich ihrer Quer- bzw. Längszuordnung zu den Brennerrohren ist nicht zwingend, d.h..

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- 13 - . die Stege 3 oder Stäbe 4 können in sich Kreis- oder Ovalformat haben und aneinandergereiht das Element 1 bilden. So können bspw..die Einzelteile auch aus zwischen den Haltern verspannten kleinen kettenartigen Strängen bestehen. Soweit es sich nicht um relativ breitflächige Streifen 5 handelt, können die Einzelteile auch eine Gitterstruktur bilden, dies jedoch nicht im Sinne eines feinmaschigen Netzes, sondern in Form einer wesentlich gröberen Gitterstruktur mit ausreichend großer Freifläche. Bevorzugt werden jedoch Ausbildungen und Anordnungen im Sinne der Fig. 1 bis 5, bei denen die Gegebenheit ausgenutzt ist, daß die Gasausströmöffnungen 10 der Brennerrohre in gleichmäßig beabstandeten Gruppen 10' angeordnet sind, wodurch die Flammen einerseits am wenigsten durch die Streifen 5 gestört werden, die aber andererseits relativ große, wärmeabstrahlende Flächen darstellen und damit für eine Kühlung der Flammen sor- o gen.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Anordnung von senkrecht zum Rohr 6 stehenden lamellenartigen Stegen 3 erwiesen und zwar sowohl in Längs- als auch Queranordnung, da einer solchen Ausbildung gewissermaßen eine "Kaminwirkung" zu eigen ist und diese Elemente relativ große, wärmeabstrahlende Flächen aufweisen.

Claims (8)

1. Atmosphärischer Gasbrenner, bestehend aus mindestens einem Brennerrohr mit einer Vielzahl von Gasausströmöffnungen in Form von Feinschlitzen, Feinbohrungen od. dgl., wobei über dem Brennerrohr im Flammbereich ein die Flammtemperatur und damit die NOX-Bildung reduzierendes Element angeordnet ist, dadurch gekennzeich- O net, daß das reduzierende Element (1) m Form von zur Rohrlängsachse (2) quer und/oder längs ver- i " laufenden, Warmestrahlungsflächen bildenden Stegen (3), Stäben (4), Streifen (5) od. dgl. ausgebildet und diese in bezug auf ihre Distanz zum Brennerrohr (6) gemeinsam abstandseinstellbar ausgebildet sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) am O Rohr (6) oder am Rohrträger (7) abstandseinstellbar angeordnet ist.

3. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Element (1) bildenden, gleichartigen Einzelteile an Haltern (8) befestigt und die Halter in bezug auf das Rohr (6) abstandseinstellbar ausgebildet sind.

4. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- *· , - 2 - durch gekennzeichnet, daß die von den Einzelteilen des Elementes (1) ein-;· ' geschlossenen Freiflächen (9) im Gesamtquer schnitt und in Senkrechtprojektion gesehen maximal 60 bis 70 % der mit den Gasausausströmöffnun-gen (10) versehenen Rohrfläche (11) entspricht, über der das Element (1) angeordnet ist. j

· 5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit ei- t· nem Brennerrohr (6), an dem die Gasausströmöffnungen (10) in zueinander beabstandeten Gruppen (10') angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die das reduzierende Element (1) bildenden Stege (3), Stäbe (4), Streifen (5) od. dgl. über den öffnungsfreien Bereichen (12) zwischen den Öffnungsgruppen (10') angeordnet sind. T,

6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da-· durch gekennzeichnet, daß die das reduzierende Element (1) bildenden Stege (3) senkrecht zur Brennrohrlängsachse (2) über den Gasausströmöffnungen (10) angeordnet sind.

7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Längsachse (2) des Brennerrohres (6) angeordneten Stege (3), Stäbe (4), Streifen (5) i- - 3 - . i , in bezug auf das Brennerrohr (6) mit beidseitigem Überstand (13) versehen sind.

8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der das reduzierende Element (1) bildenden Einzelteile parallel zur Längsachse (2) des Brennerrohres (6) die Einzelteile mit Ein- . *'*» · schnitten (14) versehen sind. KJ Ô '