DE1551790C3 - Burner plate made in particular of ceramic material for flameless combustion - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennerplatte aus insbesondere keramischem Material für die flammenlose Verbrennung von Brenngasen mit einer Vielzahl von zylindrischen Kanälen, die im Mündungsbereich einen zunehmenden Mündungsquerschnitt aufweisen.The invention relates to a burner plate made in particular of ceramic material for the flameless Combustion of fuel gases with a multitude of cylindrical channels that form a have increasing mouth cross-section.

Eine derartige Brennerplatte soll im wesentlichen Wärme durch Strahlung abgeben. Demgemäß ist ihre Strahlungsleistung etwa proportional ihrer Projektionsfläche senkrecht zur Strahlungsrichtung. Bei einer nach der US-PS 33 21 000 bekannten Brennerplatte dieser Art ist die Platte auf beiden Seiten mit einer größeren Anzahl von Öffnungen ausgeführt, die mit den Öffnungen auf der jeweils gegenüberliegenden Plattenseite durch Kanäle miteinander verbunden sind. Hierdurch soll die Verbrennung in einer vorgesehenen Plattentiefe stattfinden, wobei sie durch eine Rückstrahlung von durch die Verbrennung erzeugter Wärmestrahlung unterstützt wird. Die Kanäle sollen insbesondere eine turbulente Strömung erzeugen, welche eine vollständige Verbrennung begünstigt. In den sich dann anschließenden öffnungen soll sich die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsgase verringern, ohne daß die Verbrennungszone aus dem Bereich der Platte auswandert. Die bekannte Platte erfordert einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau, zumal die Kanäle entsprechend ihrer Aufgabe, turbulente Strömung zu erzeugen, scharfkantige Begrenzungen haben. Die Kanäle haben rechteckige oder zylindrische Querschnitte. Zwischen den öffnungen, deren Mündungsquerschnitte sowohl in der inneren Plattenebene als auch in der äußeren Plattenebene voneinander beabstandet sind, sowie in verstärktem Maße auch zwischen den Kanälen befindet sich keramisches Material, welches in erheblichem Ausmaß durch Wärmeleitung erhitzt wird, und welches entsprechend seiner Beaufschlagung oberflächlich Wärme abstrahlt. Diese Wärmeabstrahlung findet indes in der bereits dargestellten Weise durch die Größe der strahlenden Fläche eine Begrenzung. Darüber hinaus kann die Strömungsgeschwindigkeit in den Kanälen nicht beliebig gesteigert werden, sondern darf nur bis zu einem Grenzwert erhöht werden, der durch die Lage der Verbrennungszone bedingt ist. Der Druck des zugeführten Gasgemisches muß daher entsprechend sorgfältig gewählt werden.Such a burner plate should essentially give off heat by radiation. Accordingly is hers Radiation power roughly proportional to its projection area perpendicular to the radiation direction. At one after the US-PS 33 21 000 known burner plate of this type is the plate on both sides with a larger Number of openings executed with the openings on the opposite side of the plate are connected by channels. As a result, the combustion is intended in a Plate depth take place, whereby they are caused by a reflection of thermal radiation generated by the combustion is supported. The channels should in particular generate a turbulent flow, which a complete combustion favors. The flow velocity should be increased in the openings which then follow the combustion gases decrease without removing the combustion zone from the area of the plate emigrates. The known plate requires a relatively complicated structure, especially since the Channels have sharp-edged boundaries in accordance with their task of generating turbulent flow. The channels have rectangular or cylindrical cross-sections. Between the openings, their mouth cross-sections both in the inner plate plane and in the outer plate plane from each other are spaced, and to a greater extent also between the channels is ceramic Material which is heated to a considerable extent by conduction, and which accordingly when it is applied, it radiates heat on the surface. This heat radiation takes place in the already represented way by the size of the radiating surface a limitation. In addition, the The flow velocity in the channels cannot be increased arbitrarily, but may only be increased up to one Limit value can be increased, which is conditioned by the location of the combustion zone. The pressure of the fed Gas mixture must therefore be chosen carefully.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennerplatte der einleitend beschriebenen Art dahingehend auszubilden, daß sie einerseits eine noch größere Wärmemenge abzustrahlen vermag und gleichzeitig eine größere Beaufschlagung mit einem brennfähigen Gasgemisch gestattet, wobei auch gegenüber Gemischdruckschwankungen eine verbesserteIn contrast, the object of the invention is to provide a burner plate of the type described in the introduction Kind to the effect that on the one hand it is able to radiate an even larger amount of heat and at the same time a greater exposure to a combustible gas mixture is permitted, with also opposite Mixture pressure fluctuations an improved

Unempfindlichkeit bestehen soll.Insensitivity should exist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sich bei einer Brennerplatte der einleitend beschriebenen Art benachbarte Mündungsränder in der Plattenebene einander berühren, und daß die verbleibenden Stege zwischen den Mündungen im Querschnitt die Form einer Parabel aufweisen. ■■■■■■>·According to the invention, this is achieved in that, in the case of a burner plate, that described in the introduction Kind of adjacent mouth edges in the plane of the plate touch each other, and that the remaining webs have the shape of a parabola in cross-section between the mouths. ■■■■■■> ·

Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige Ausbildung der sich an die zylindrischen Kanäle anschließenden Erweiterungen, in deren Verlauf es zu einem etwa linearen, kontinuierlichen Druckabfall kommt. Die Flamme verbrennt dabei in dem sich allmählich erweiternden Abschnitt. Zugleich ergibt sich, daß die einzelnen Kanäle lediglich als Folge der genannten Erweiterungen einen größeren Abstand voneinander im Vergleich zu anderen Brennerplatten besitzen. Dadurch vergrößert sich die abstrahlende Stirnfläche der Brennerplatte, die durch die auf sie ■ projizierten Wandflächen der Erweiterungen gegeben ist, so daß eine erhebliche, dieser Gesamtfläche proportionale Zunahme der Abstrahlung erfolgt. Durch den allmählich größer werdenden Verbrennungsraum besteht weiterhin die Möglichkeit, die Brennstoffbeaufschlagung erheblich zu steigern, so daß auch die Temperatur der Stirnfläche wesentlich größer gewählt werden kann. Sie kann z. B. bis zu 1500" C erreichen.This results in a particularly favorable design of the cylindrical channels subsequent expansions, in the course of which there is an approximately linear, continuous pressure drop comes. The flame burns in the gradually expanding section. At the same time it follows that that the individual channels only have a greater distance as a result of the expansions mentioned each other compared to other burner plates. This increases the radiating Front surface of the burner plate, which is given by the wall surfaces of the extensions projected onto it is, so that there is a considerable increase in radiation proportional to this total area. By The gradually growing combustion chamber still has the option of applying fuel to increase significantly, so that the temperature of the end face is chosen to be significantly higher can be. You can z. B. reach up to 1500 "C.

Ergänzend kann mit Abstand von der BrennerplatteIn addition, at a distance from the burner plate

außen noch ein Strahlgitter, wie es beispielsweise nach der DT-PS 12 18 375 bekannt ist, angewendet werden.outside a beam grating, as it is known, for example, from DT-PS 12 18 375, can be used.

Hierdurch wird ein Teil der abgestrahlten Wärme reflektiert.As a result, part of the radiated heat is reflected.

Die Erfindung sei weiterhin anhand der durch auf ein Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigtThe invention is further illustrated with reference to the drawings relating to an exemplary embodiment. In it shows

Fig.] einen Brenner mit der erfindungsgemäß ausgeführten Brennerplatte,Fig.] A burner with the invention executed burner plate,

Fig. la ein vor der Brennerplatte anzubringendes Strahlgitter,Fig. La a to be attached in front of the burner plate Beam grille,

F i g. 2 die erfindungsgemäße Brennerplatte in der Draufsicht undF i g. 2 the burner plate according to the invention in plan view and

Fig.3 die erfindungsgemäße Brennerplatte im Querschnitt.3 shows the burner plate according to the invention in cross section.

Nach F i g. 1 findet ein Brenner mit einem Gehäuse 1According to FIG. 1 finds a burner with a housing 1

Verwendung, in das ein Anschlußstutzen 2 einmündet, der von einer mit Zuleitungen 3 und 4 für Gas und Luft versehenen Gemischkammer 5 ausgeht. Im Gehäuse ist zunächst ein Verteilungssystem 6 vorgesehen, das die gleichmäßige Verteilung des Gemisches über die gesamte Brennerfläche gewährleistet und hierzu in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein kann. In die Vorderseite des Gehäuses ist die Brennerplatte 7 eingesetzt, an die sich noch ein äußeres Strahlgitter T anschließt. Letzteres ist vor allen Dingen für Erdgas besonders wichtig, während es aber auch bei Stadtgas durch Steigerung der Reflektion angebracht sein kann.Use into which a connection piece 2 opens, which extends from a mixture chamber 5 provided with supply lines 3 and 4 for gas and air. A distribution system 6 is initially provided in the housing, which ensures the uniform distribution of the mixture over the entire burner surface and can be designed in different ways for this purpose. The burner plate 7 is inserted into the front of the housing, to which an outer jet grille T is connected. The latter is particularly important for natural gas, while it can also be appropriate for town gas by increasing the reflection.

Die aus F i g. 2 und 3 zu erkennende Brennerplatte zeigt der Einfachheit halber nur einen Teil der Kanäle 8, von denen jeder aus dem zylindrischen Abschnitt 9 und dem Erweiterungsabschnitt 10 besteht Infolge des verhältnismäßig großen Abstandes der einzelnen Kanäle 8 voneinander beträgt der freie Lochquerschnitt der zylindrischen Kanalabschnitte 9 etwa nur ein Zehntel des Wertes der bekannten Brenner. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurden hervorragende Abstrahlungsleistungen bei einem günstigen Wirkungsgrad erzielt, indem der größte Durchmesser des Erweiterungsabschnittes 5,5 mm betrug, während der Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 1 mm undThe from Fig. 2 and 3 to be recognized burner plate shows for the sake of simplicity only a part of the channels 8, each of which consists of the cylindrical portion 9 and the extension portion 10 owing to the A relatively large distance between the individual channels 8 is the free cross-section of the hole of the cylindrical channel sections 9 approximately only a tenth of the value of the known burner. In which The illustrated embodiment were excellent radiation performance with a favorable efficiency achieved by the largest diameter of the enlargement portion was 5.5 mm, during the Diameter of the cylindrical section 1 mm and

die Gesamtstärke der Brennerplatte 25 mm groß waren.the total thickness of the burner plate was 25 mm.

Mit Rücksicht auf die hohen Temperaturen des neuen • Brenners wird das Strahlgitter T aus einer entsprechend hochfeuerfesten Stahllegierung oder vorteilhaft aus einem keramischen Material mit großem Strahlungskoeffizienten hergestellt, das jedoch keinen nennenswerten pneumatischen Widerstand bietet.With regard to the high temperatures of the new burner, the jet grille T is made from a correspondingly highly refractory steel alloy or, advantageously, from a ceramic material with a high radiation coefficient, but which does not offer any significant pneumatic resistance.

Um die Brennerfläche so weitgehend wie möglich für die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe zu nutzen, sind die Erweiterungsabschnitte 10 so ausgeführt worden, daß sich benachbarte Mündungsränder wie vorgeschlagen in der Plattenebene einander berühren. Die verbleibenden Stege zwischen den Mündungen haben parabelförmige Querschnitte. Dank der geringen Maße dieser Stege kommt es nach der Zündung zu einer schnellen Erwärmung derselben infolge Steigerung des Wärmeüberganges durch Strahlung.In order to use the burner area as much as possible for the solution of the object according to the invention, the extension sections 10 have been designed so that adjacent mouth edges such as suggested touch each other in the plane of the plate. The remaining webs between the mouths have parabolic cross-sections. Thanks to the small size of these bars, there is one after ignition rapid heating of the same as a result of increased heat transfer through radiation.

Die Rückzündung wird bei dem erfindungsgemäßen Brenner insbesondere dadurch gewährleistet, daß das vorteilhaft aus Tonerde bestehende Strahlgitter eine etwa wabenförmige Struktur besitzt, wobei die Anzahl der Wabenzellen etwa mit der Anzahl der Kanäle übereinstimmt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß etwa jeder Kanal bzw. seine Erweiterung unter dem Strahlungseinfluß einer Wabenzellenwand liegt, so daß auch ein teilweises Erlöschen der Flamme bei z. B. Erdgasbeheizung verhindert wird. Es ist sehr zweckmäßig, wenn die ungefähr senkrecht zur Ebene der Brennerfläche stehenden Wabenzellenwände so dünnThe backfire is ensured in the burner according to the invention in particular that the advantageously consisting of alumina grating has an approximately honeycomb structure, the number of the honeycomb cells roughly corresponds to the number of channels. In this way it is guaranteed that about every channel or its enlargement is under the influence of radiation from a honeycomb cell wall, so that also a partial extinction of the flame at z. B. natural gas heating is prevented. It is very convenient when the honeycomb cell walls, which are approximately perpendicular to the plane of the burner surface, are so thin

ίο wie möglich ausgeführt werden. Es kommt nämlich lediglich darauf an, daß sie eine gute Strahlungswirkung entwickeln können, was in der Praxis dazu geführt hat, daß die genannten Lamellen bevorzugt weniger als etwa 1/4 mm gewählt werden. Dabei ist selbstverständlieh, wie schon dargestellt wurde, auch der pneumatische Widerstand des Strahlgitters äußerst gering. In Fig. la ist ein derartiges Strahlgitter, das anstelle des bereits beschriebenen Strahlgitters T verwendet werden kann, mit 7" bezeichnet.ίο be carried out as possible. It is only important that they can develop a good radiation effect, which in practice has led to the fact that the lamellas mentioned are preferably chosen to be less than about 1/4 mm. Of course, as has already been shown, the pneumatic resistance of the beam grille is also extremely low. In FIG. 1 a, such a beam grating, which can be used instead of the beam grating T already described, is denoted by 7 ″.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Brennerplatte aus insbesondere keramischen Material für die flammenlose Verbrennung von Brenngasen mit einer Vielzahl von zylindrischen Kanälen, die im Mündungsbereich einen zunehmenden Mündungsquerschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß sich benachbarte Mündungsränder in der Plattenebene einander berühren, und daß die verbleibenden Stege zwischen den Mündungen im Querschnitt die Form einer Parabel aufweisen.Burner plate made in particular of ceramic material for the flameless combustion of Combustion gases with a multitude of cylindrical channels that increase in the mouth area Have mouth cross-section, thereby characterized in that adjacent mouth edges touch one another in the plane of the plate, and that the remaining webs between the mouths in cross section have the shape of a parabola exhibit.