AT398472B - Premixing gas burner - Google Patents

Abstract

Premixing gas burner with at least one gas nozzle which generates a conical gas jet having an opening angle, and with at least one mixing pipe. So that, in such a burner, the mixture ratio between fuel gas and primary air can be kept largely constant over the entire operating and load range of the burner, at least one further orifice 43 is provided in that region of the mixing pipe 6 which is located near the end-face inlet orifice and, in the direction of flow of the gas, immediately upstream of the region where the gas jet impinges onto the inner wall of the mixing pipe 6. <IMAGE>

Description

AT 398 472 BAT 398 472 B

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vormischgasbrenner gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.The invention relates to a premix gas burner according to the preamble of the independent claim.

Solche Vormischgasbrenner sind in einer Vielzahl von Ausführungen atmosphärisch brennend bekannt, das heißt, das Gas wird durch eine Düse unter Vordruck (Erdgas, Flüssiggas oder Stadtgas) zugeführt, und die Luft wird über den Spalt zwischen Gasdüse und Eingang des Mischrohres durch den Gasstrahlimpuls mitgerissen und eingemischt.Such premix gas burners are known in a variety of designs with atmospheric burning, i.e. the gas is supplied through a nozzle under pre-pressure (natural gas, liquefied petroleum gas or town gas), and the air is entrained by the gas jet pulse via the gap between the gas nozzle and the inlet of the mixing tube and mixed in.

Es hat sich herausgestellt, daß das Mischungsverhältnis zwischen Gas- und Primärluft in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Brenners, das heißt je nach Höhe des Gasstrahlimpulses und der Temperatur des Brenners schwankt.It has been found that the mixing ratio between gas and primary air varies depending on the operating state of the burner, that is to say depending on the level of the gas jet pulse and the temperature of the burner.

Bei steigenden Anforderungen an Flammenstabilität und schadstoffarmer Verbrennung besteht die Erfordernis, das Mischungsverhältnis zwischen Brenngas und Primärluft sehr präzise und konstant über den gesamten Last- und Betriebsbereich des Brenners einzustellen.With increasing demands on flame stability and low-pollution combustion, there is a need to set the mixing ratio between fuel gas and primary air very precisely and constantly over the entire load and operating range of the burner.

Bei den bekannten Vormischgasbrennern weisen die Mischrohre zumeist dichte Wände auf und sind nur an der der Gasdüse zugekehrten Stirnseite mit einer Öffnung versehen, in die der aus der Gasdüse austretende Gasstrahl eintritt und dabei die umgebende Luft mitreißt. Bei diesen bekannten Brennern muß die gesamte Luft vor dem Eintritt des Gasstrahles in das Mischrohr mitgerissen werden, beziehungsweise es kann der Gasstrahl nach seinem Eintritt in das Mischrohr keine Luft mehr aufnehmen. Dies führt aber dazu, daß nur ein Teil des aus der Gasdüse austretenden Gasstrahles tatsächlich zum Ansaugen der umgebenden Luft beitragen kann, Dies führt aber dazu, daß mit steigender Temperatur des Brenners die vom ausströmenden Gas mitgerissene Luftmasse abnimmt, so daß sich das Mischungsverhältnis entsprechend ändert. Da nur ein Teil des Gasstromes zum Ansaugen der umgebenden Luft beiträgt, ändert sich das Verhältnis von Gas zu Luft mit steigender Temperatur des Brenners entsprechend stark.In the known premix gas burners, the mixing tubes usually have sealed walls and are only provided with an opening on the end facing the gas nozzle into which the gas jet emerging from the gas nozzle enters and thereby entrains the surrounding air. In these known burners, all of the air must be entrained before the gas jet enters the mixing tube, or the gas jet can no longer absorb air after it has entered the mixing tube. However, this leads to the fact that only a part of the gas jet emerging from the gas nozzle can actually contribute to the suction of the surrounding air. However, this leads to the fact that the air mass entrained by the outflowing gas decreases with increasing temperature of the burner, so that the mixing ratio changes accordingly . Since only a part of the gas flow contributes to the intake of the surrounding air, the ratio of gas to air changes accordingly with increasing temperature of the burner.

Mischrohre mit Wanddurchbrechungen sind beispielsweise aus der GB-PS 615 822 und der US-PS 1 456 250 bekannt. Die Ausbildung und die Anordnung dieser Durchbrechungen im Verhältnis zur Form des Gasstrahles sind jedoch nachteilig insofern, als keine Optimierung derselben vorgesehen ist, so daß die beabsichtigte Wirkung, nämlich das Ansaugen zusätzlicher Luft, verhältnismäßig geringfügig ist.Mixing tubes with wall openings are known for example from GB-PS 615 822 and US-PS 1 456 250. The formation and the arrangement of these openings in relation to the shape of the gas jet are disadvantageous in that no optimization thereof is provided, so that the intended effect, namely the suction of additional air, is relatively minor.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Brenner der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem das Ansaugen von Luft optimiert ist, wodurch das Mischungsverhältnis zwischen Brenngas und Primärluft über den gesamten Last- und Betriebsbereich des Brenners weitgehend konstant bleibt.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a burner of the type mentioned at the beginning in which the intake of air is optimized, as a result of which the mixing ratio between fuel gas and primary air remains largely constant over the entire load and operating range of the burner.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichwenden Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs erreicht.According to the invention this is achieved by the characterizing features of the independent claim.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Gasstrahl auch noch im Bereich des Mischrohres in effektiver Weise Luft ansaugen kann. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß aufgrund der durch das Ansaugen der Luft verursachten Wirbelbildung praktisch der gesamte aus der Gasdüse austretende Gasstrahl zum Ansaugen der Luft beitragen kann. Dadurch wirkt sich die Temperaturerhöhung der Luft bei steigender Brennertemperatur auf das Mischungsverhältnis weniger stark aus als bei den bekannten Brennern, bei denen nur ein Teil des aus der Gasdüse austretenden Gasstrahles zum Ansaugen der Luft beiträgt.This measure ensures that the gas jet can also effectively suck in air in the area of the mixing tube. This has the advantage that, due to the vortex formation caused by the suction of the air, practically the entire gas jet emerging from the gas nozzle can contribute to the suction of the air. As a result, the increase in temperature of the air has a less pronounced effect on the mixing ratio as the burner temperature rises than in the known burners, in which only part of the gas jet emerging from the gas nozzle contributes to the intake of air.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Öffnungen als das Mischrohr durchbrechende Fenster ausgebildet sind, wodurch sich eine in konstruktiver Hinsicht besonders einfache Lösung ergibt.According to a further feature of the invention, it can be provided that the openings are designed as windows that break through the mixing tube, resulting in a solution that is particularly simple in terms of construction.

Die Fenster sind in einem Bereich des Mischrohres angeordnet, in dem durch den eintretenden Gasstrahl ein Unterdrück herrscht, so daß über die Fenster noch zusätzlich eine beträchtliche Menge Luft angesaugt werden kann.The windows are arranged in an area of the mixing tube in which there is a negative pressure due to the incoming gas jet, so that a considerable amount of air can additionally be sucked in through the windows.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Mischrohr zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile unter Einhaltung eines die Öffnung bildenden Ringspaltes teleskopartig ineinandergesteckt sind und vorzugsweise gegeneinander achsial verschiebbar gehalten sind.According to another feature of the invention, it can be provided that the mixing tube is formed in two parts, the two parts being telescopically inserted into one another while observing an annular gap forming the opening and are preferably held axially displaceable relative to one another.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine einfache Konstruktion, wobei auch die Möglichkeit besteht, die Verstellung der beiden Teile des Mischrohres in Abhängigkeit von der Temperatur des Brenners zu steuern. Dadurch läßt sich eine besonders weitgehende Konstanz des Mischungsverhältnisses von Luft und Gas über einen sehr großen Betriebsbereich des Brenners sicherstellen.These measures result in a simple construction, it also being possible to control the adjustment of the two parts of the mixing tube as a function of the temperature of the burner. This ensures a particularly high degree of constancy in the mixing ratio of air and gas over a very large operating range of the burner.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Vormischgasbrenners und Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Vormischgasbrenners.1 shows a plan view of a section of a premix gas burner according to the invention, and FIG. 2 shows a plan view of a section of a further premix gas burner according to the invention.

Bei einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners nach der Fig. 1 ist ein Mischrohr 6 vorgesehen, das in seinem Einlaßbereich mit einem sich zu einer Düse 8 erweiternden Abschnitt 40 versehen ist, der in einen weiteren sich in Strömungsrichtung erweiternden Abschnitt 41 übergeht. Dabei 2In a first embodiment of a burner according to the invention according to FIG. 1, a mixing tube 6 is provided which is provided in its inlet area with a section 40 which widens to form a nozzle 8 and which merges into a further section 41 which widens in the flow direction. Thereby 2

Claims (3)

AT 398 472 B sind in einem zwischen diesen Abschnitten 40 und 41 liegenden zylindrischen Abschnitt 42 Öffnungen 43 in Form von fensterartigen Durchbrechungen der Wand dieses Abschnittes 42 vorgesehen. Die Öffnungen 42 sind, in Einströmrichtung des Gases gesehen, unmittelbar vor dem Bereich des Auftreffens des einen Öffnungswinkel 59 aufweisenden kegelförmigen Gasstrahls (59) auf die Innenwand des Mischrohres 6 5 angeordnet. Im Bereich der Fenster 42 wird durch den Gasstrahl ein Unterdrück hervorgerufen, wodurch vom Gasstrahl ein größeres Luftvolumen angesaugt werden kann. Der Brenner nach der Fig. 2 unterscheidet sich von jenem nach der Fig. 1 dadurch, daß die Öffnung 43 im, in Einströmrichtung des Gases gesehen, vorderen Bereich des sich erweiternden Abschnittes 41 als jo Ringspalt ausgebildet ist, wobei aber auch hier die Öffnung 43 in Einströmrichtung des Gases gesehen, unmittelbar vor dem Bereich des Auftreffens des Gasstrahles auf die Innenwand des Mischrohres 6 angeordnet ist. Für beide Fig. gilt: Die Gasdüse 8 ist koaxial mit dem Mischrohr 6 ausgerichtet und an einer Leitung 10 angeordnet, über die 75 die Zufuhr des Brenngases erfolgt. Die Gasdüse 8 weist eine ringförmige Düsenöffnung 50 auf. Dabei ist im Zentrum der Gasdüse 8 ein Kegelstumpf 51 angeordnet, der in eine kegelförmige Bohrung 52 der Gasdüse 8 eingesetzt ist, wobei die Wand dieser Bohrung 52 die äußere Mantelfläche des Ringspaltes 53 der Düse 8 bildet. Dieser Kegelstumpf 51 ist mit seinem dünneren Ende gegen die Leitung 10 gerichtet. 20 Das Gas tritt aus der Leitung 10 in Form eines Kegelmantels aus. Je nach Wahl der Spaltbreite der ringförmigen Düsenöffnung 50 tritt das Gas in einem mehr oder minder dicken Kegelmantel aus. Der Öffnungswinkel 59 ist dabei so gewählt, daß das aus der Gasdüse 8 austretende Gas in Strömungsrichtung unmittelbar hinter der/den Öffnung(en) 43 auf die Innenwand des Mischrohres 6 auftrifft. Durch den Gasstrahl wird die umgebende Luft im Bereich der Fenster 43 mitgerissen, wobei es zu 25 Verwirbelungen kommt, die aufgrund der relativ geringen Wandstärke des Gas-Kegelmantels diesen zur Gänze erfassen. Dadurch kommt es zu einer sehr guten Vermischung des Gases mit der umgebenden Luft. Die beiden Teile 41 und 40/42 des Mischrohres 6 gemäß Fig. 2 können gegeneinander achsial verschiebbar gehalten sein, wobei ein von der Temperatur des Brenners gesteuertes Stellglied vorhanden sein kann. 30 Patentansprüche 1. Vormischgasbrenner mit einer vorzugsweise ringförmigen Gasdüse (8), die einen kegelförmigen Gasstrahl (59) erzeugt, und einem Mischrohr (6), das im Bereich der düsenseitigen Einlaßöffnung minde- 35 stens eine weitere Öffnung (43) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung(en) (43) in Strömungsrichtung unmittelbar nach der Auftreffstelle des Gasstrahls (59) auf der Innenwand des Mischrohrs (6) vorgesehen sind.AT 398 472 B, openings 43 in the form of window-like openings in the wall of this section 42 are provided in a cylindrical section 42 lying between these sections 40 and 41. The openings 42 are, seen in the inflow direction of the gas, immediately before the area where the conical gas jet (59) having an opening angle 59 hits the inner wall of the mixing tube 6 5. In the area of the windows 42, a suppression is caused by the gas jet, whereby a larger volume of air can be sucked in by the gas jet. The burner according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that the opening 43 in the front region of the widening section 41, as seen in the inflow direction of the gas, is designed as a ring gap, but also here the opening 43 seen in the inflow direction of the gas, is arranged immediately before the area where the gas jet strikes the inner wall of the mixing tube 6. The following applies to both figures: The gas nozzle 8 is aligned coaxially with the mixing tube 6 and is arranged on a line 10 via which the fuel gas is supplied. The gas nozzle 8 has an annular nozzle opening 50. A truncated cone 51 is arranged in the center of the gas nozzle 8 and is inserted into a conical bore 52 of the gas nozzle 8, the wall of this bore 52 forming the outer circumferential surface of the annular gap 53 of the nozzle 8. This truncated cone 51 is directed with its thinner end against the line 10. 20 The gas emerges from line 10 in the form of a conical jacket. Depending on the choice of the gap width of the annular nozzle opening 50, the gas emerges in a more or less thick conical jacket. The opening angle 59 is chosen so that the gas emerging from the gas nozzle 8 strikes the inner wall of the mixing tube 6 in the flow direction directly behind the opening (s) 43. The surrounding air in the area of the windows 43 is entrained by the gas jet, resulting in 25 eddies which, due to the relatively small wall thickness of the gas cone jacket, completely capture it. This results in a very good mixing of the gas with the surrounding air. The two parts 41 and 40/42 of the mixing tube 6 according to FIG. 2 can be held so as to be axially displaceable relative to one another, wherein an actuator controlled by the temperature of the burner can be present. 30 claims 1. Premix gas burner with a preferably annular gas nozzle (8), which generates a conical gas jet (59), and a mixing tube (6), which has at least one further opening (43) in the region of the nozzle-side inlet opening, characterized in that that the opening (s) (43) are provided in the flow direction immediately after the point of impact of the gas jet (59) on the inner wall of the mixing tube (6). 2. Vormischgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die 40 Öffnungen (43) als das Mischrohr (6) durchbrechende Fenster ausgebildet sind.2. premix gas burner according to claim 1, characterized in that the 40 openings (43) as the mixing tube (6) are formed through windows in a conventional manner. 3. Vormischgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (6) zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile (41 und 40/42) unter Einhaltung eines die Öffnung (43) bildenden Ringspaltes teleskopartig ineinandergesteckt sind und vorzugsweise gegeneinander achsial 45 verschiebbar gehalten sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 50 3 553. premix gas burner according to claim 1, characterized in that the mixing tube (6) is formed in two parts, the two parts (41 and 40/42) are telescopically inserted into one another while observing an annular gap forming the opening (43) and are preferably axially displaceable relative to one another are held. With 1 sheet of drawings 50 3 55