DE19708218C2

DE19708218C2 - Gasbrenner

Info

Publication number: DE19708218C2
Application number: DE19708218A
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Klouda; Maarten Joannes Botmann
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2017-03-01
Also published as: ATE232950T1; EP0863366B1; US5931657A; DE59709350D1; JP3657766B2; EP0863366A3; JPH1137422A; EP0863366A2; DE19708218A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Üblicherweise wird im Bereich der Umlenkvorrichtung ein Gemisch aus Luft und ei nem Brenngas erzeugt, das anschließend in die Brennkammer eingeleitet wird. Dabei führt die Umlenkung des aus der Richtung des Luftzuführkanals kommenden Gasstroms, der entweder aus Luft oder einem Gemisch aus Luft und Brenngas bestehen kann, in die Richtung der Brennkammer dazu, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Luft/Brenngas-Gemisches, das in die Brennkammer eintritt, auf der Außenseite der Brennkammer, also der Seite, welche, bezogen auf die Strömungsrichtung in dem Luft zuführkanal, weiter von dem Luftzuführkanal entfernt ist, größer ist als auf der gegen überliegenden Innenseite. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Verbrennung, bezogen auf einen Querschnitt der Brennkammer senkrecht zu der Richtung der Strömung darin.

Aus der GB 1,345,442 ist ein Gasbrenner mit einem Luftzuführkanal, der sich in zwei Zweige aufspaltet, nämlich zum einen für Primär-Luft und zum anderen für Sekundär- Luft, einer Brenngaszufuhr, die im wesentlichen senkrecht zum Luftzuführkanal im Be reich der Primär-Luft-Zuführung mündet, und einem Vormischrohr, in dem ein Luft- Gas-Gemisch in Richtung der Sekundär-Luft-Zuführung strömt, bekannt.

Die DT 23 19 194 offenbart einen Gasbrenner, bei dem die Luftzufuhr koaxial zur Gas zuleitung verläuft und Leitschaufeln in der Luftzufuhr sowie ein Luftstromverwirbeler im Bereich des Gasaustritts zur effektiven Verwirbelung des Luftstroms angeordnet sind.

In der FR 1,232,372 ist ein Gasbrenner beschrieben, bei dem ein Luftzuführkanal in ei nem Winkel zu einer Brenngaszufuhr angeordnet ist, wobei im Bereich des Brenngas austritts eine Helix und stromabwärts der Helix sowie stromaufwärts einer Zuführung von Sekundär-Luft Schikanen zur Homogenisierung des Luft-Brenngas-Gemisches an geordnet sind.

Ein gattungsgemäßer Gasbrenner ist aus der EP 0 132 831 A2 bekannt, bei dem eine Strömungsausgleichseinrichtung durch Ausformung der Innenfläche einer rohrförmigen Vormischkammer mit Ringrippen zur Erzeugung einer Strömungsschraube in der Vor mischkammer bereitgestellt ist. Solch eine Strömungsausgleichseinrichtung führt zu keinem gleichmäßigen Geschwindigkeitsprofil im Bereich des Gasbrenners senkrecht zum Strom der Luft-Gas-Mischung, was auch insbesondere den Strömungswiderstand in diesem Bereich nachteilhafter groß sein läßt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den gattungsgemäßen Gasbrenner derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden wer den, um eine gleichmäßige Verbrennung in der Brennkammer, bezogen auf einen Quer schnitt senkrecht zu der Richtung der Strömung darin, insbesondere durch Vergleich mäßigung des Geschwindigkeitsprofils am Brennerausgang, zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens von An spruch 1 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschrei bung eines Ausführungsbeispiels ersichtlich, das anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert wird.

Fig. 1a zeigt einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Gas brenners.

Fig. 1b zeigt dieselbe Querschnittsansicht wie Fig. 1a, jedoch mit eingezeichne ten Strömungspfeilen.

Fig. 2a zeigt eine Draufsicht eines in dem erfindungsgemäßen Gasbrenner ange ordneten Ablenkelements.

Fig. 2b zeigt eine Vorderansicht des in Fig. 2a darge stellten Ablenkelements.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gas brenners umfaßt einen Luftzuführkanal 1 und eine rohrförmige Brennkammer 3, welche über eine Umlenkvorrichtung verbunden sind, welche allgemein mit 5 bezeichnet ist. Die Umlenkvorrichtung 5 enthält ein Vormischrohr 7 und einen das Vormischrohr 7 umgebenden Sekundärluftkanal 9, wobei das Vormischrohr 7 und der Sekundär luftkanal 9 im wesentlichen konzentrisch zueinander sind. Das Vor mischrohr 7 ist im wesentlichen rechtwinklig ausgebildet, wobei ein Schenkel 11 parallel zu dem Luftzuführkanal 1 verläuft und mit der Wand des Luftzuführkanals 1 eine Eintrittsöffnung für den Se kundärluftkanal 9 bildet. Der andere Schenkel 13 des Vormischrohrs 13 liegt parallel zu der Richtung des Gasstroms in der Brennkammer 3, also parallel zu der Längsrichtung der Brennkammer 3. In das Vormischrohr 7 ist eine Zuleitung für Brenngas 15 geführt, welches über eine Brenngasdüse 17 in den Luftstrom in dem Vormischrohr 7 abgeben und mit diesem vermischt wird. An der Mündung des Vor mischrohrs 7 in die Brennkammer 3 ist eine Zündelektrode 19 zum Zünden des austretenden fetten Luft/Brenngasgemisches vorgesehen. Neben der unmittelbaren Verbrennung dieses Brennstoffgemischs fin det eine Sekundärverbrennung mit der über den Sekundärluftkanal 9 zugeführten Sekundärluft statt.

Zur Vergleichmäßigung der aus dem Vormischrohr 7 austretenden Gas strömung ist in dem Schenkel 13 ein Umlenkelement 30 eingesetzt, das in den parallel zu dem Luftzuführkanal 1 verlaufenden Schenkel 11 hineinragt.

Das Ablenkelement 30 weist in einem oberen Bereich 30a vier kreuz förmig angeordnete ebene Flächen 31 parallel zu der Richtung des Schenkels 13 auf, wobei die Enden dieses Kreuzes an den Wänden des Schenkels 13 des Vormischrohrs anliegen. In einem unteren Bereich 30b geht der kreuzförmige Querschnitt in abgewinkelte ebene Schaufelabschnitte 32 über. Diese Schaufelabschnitte bilden mit der entsprechenden Fläche in Abschnitt 30a einen stumpfen Winkel und sind rotationssymmetrisch nach Art eines Propellers angeordnet, so daß sie dem aus sie auftreffenden Gasstrom jeweils einen Drehim puls oder Drall in die gleiche Richtung verleihen. Die Schaufelab schnitte 32 müssen nicht eben sein, sondern können auch, etwa nach Art einer Turbinenschaufel, gekrümmt sein.

Das Ablenkelement 30 hat eine doppelte Funktion. Durch den kreuz förmigen Teil in dem Bereich 30a, welcher in den Bereich des Schenkels 11 des Vormischrohrs 7 hineinragt, wird der Anteil der Gasströmung in dem Vormischrohr 7 begrenzt, der zu der Außenseite der Brennkammer 3 geführt wird. Dieser Anteil ist umso kleiner, je weiter das Element 30 in den Schenke 11 hineinragt. Dadurch wird das Ungleichgewicht kompensiert, das ansonsten zwischen der Strö mung auf der Außen- und der Innenseite der Brennkammer 3 existie ren würde. Die schaufelförmigen Abschnitte 32 verleihen dem je weils auf sie auftreffenden Gasstrom einen Drehimpuls, jeweils in dieselbe Richtung, so daß ein Wirbel mit einer Rotationsachse im wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung in der Brennkammer 3, also parallel zu deren Längsachse, entsteht. Dadurch findet eine weitergehende Vergleichmäßigung der aus dem Vormischrohr 7 austretenden Gasströmung statt, welche letztendlich bewirkt, daß ein weitgehend gleichmäßiger Austritt des Luft/Brenngas-Gemischs und damit eine gleichmäßige Verbrennung, bezogen auf den Quer schnitt senkrecht zur Strömungsrichtung in der Brennkammer 3, stattfindet.

In dem Sekundärluftkanal 9 sind Luftleitflächen 40 und 42 angeord net, welche in Fig. 1a und 1b mit gestrichelten Linien dargestellt sind. Diese Luftleitflächen haben die Aufgabe, den Hauptanteil der Luftströmung in dem Sekundärluftkanal 9 zu der Mündung des Vor mischrohrs 7 in die Brennkammer 3 zu konzentrieren, so daß die Sekundärverbrennung optimiert wird. Demgegenüber wird die Strömung der Luft. In dem Sekundärluftkanal 9 zu den Wänden der Brennkammer hin minimiert.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind in dem Sekundärluftkanal zusätzliche Mittel zur Erzeugung eines Dralls der Gasströmung mit einer Rotationsachse parallel zu der Strömungsrichtung in der Brennkammer 3 vorgesehen. Der so erzeugte Drall ist jedoch entgegengesetzt zu dem Drall, der durch die schaufelförmigen Abschnitte 32 des Ablenkelements 30 erzeugt wird. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Vermischung der Sekundär luft mit dem austretenden Brennstoffgemisch.

Die in der vorangehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl ein zeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Luftzuführkanal

3

Brennkammer

5

Umlenkvorrichtung

7

Vormischrohr

9

Sekundärluftkanal

11

erster Schenkel des Vormischrohrs

13

zweiter Schenkel des Vormischrohrs

15

Brenngaszufuhr

17

Brenngasdüse

19

Zündelektrode

30

Ablenkelement

30

a oberer Abschnitt des Ablenkelements

30

b unterer Abschnitt des Ablenkelements

31

kreuzförmige Luftleitflächen des Ablenkelements

32

schaufelförmiger Abschnitt des Ablenkelements

40

,

42

Luftleitflächen

Claims

1. Gasbrenner, insbesondere zur Verwendung in der Küchentechnik, mit einem Luftzufuhr kanal (1), einer Brenngaszufuhr (15), einer Umlenkvorrichtung (5) und einer Brennkammer (3), wobei
der Luftzuführkanal (1) und die Brennkammer (3) in einem Winkel zueinander angeordnet sind,
die Umlenkvorrichtung (5) zwischen dem Luftzuführkanal (1) und der Brennkammer (3) an geordnet ist,
die Umlenkvorrichtung (5) eine Vormischkammer (7) und einen Sekundärluftkanal (9) um faßt,
die Vormischkammer (7) einen ersten Abschnitt (11) parallel der Längsrichtung des Luftzu führkanals (1) und einen zweiten Abschnitt (13) parallel der Längsrichtung die Brennkammer (3) aufweist,
die Brenngaszufuhr (15) in den ersten Abschnitt (11) der Vormischkammer (17) mündet, und eine Strömungsausgleichseinrichtung (30, 40, 42) zumindest zum Teil innerhalb der Umlenk einrichtung (5) und stromabwärts der Mündungsöffnung der Brenngaszufuhr (15) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Strömungsausgleichseinrichtung (30, 40, 42) zum einen ein Aufteilen des Stroms aus ei ner Luft-Brenngas-Mischung in zumindest zwei Teilströme durch ein Ablenkelement (30), das zumindest ein Ende (30a) quer zur Strömungsrichtung und zu dem Luftzuführkanal (1) weisend mit Leitflächen (31) parallel zur Strömungsrichtung in der Brennkammer (3), sich von dem ersten Abschnitt (11) in den zweiten Abschnitt (13) der Vormischkammer (7) er streckend, aufweist, und
zum anderen stromab davon ein Einprägen einer Impulskomponente parallel und/oder entge gengesetzt zu der Strömungsrichtung in zumindest einen Teil des Stroms aus der Luft- Brenngas-Mischung zur Vergleichmäßigung der Strömung in der Brennkammer (3), senk recht zur Strömungsrichtung, bewirkt.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsausgleichseinrichtung (30, 40, 42) den Strom aus der Luft-Brenngas-Mischung vor der Strömungsumlenkung aufteilt und einen ersten, kleineren Teilstrom zu der Außen seite der Brennkammer (3) und einen zweiten, größeren Teilstrom zu der Innenseite der Brennkammer (3) führt, wobei die Außenseite der Brennkammer weiter von dem Luftzuführ kanal (1) weg als die Innenseite der Brennkammer (3) angeordnet ist.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsausgleichseinrichtung (30, 40, 42) nach der Strömungsumlenkung zumindest ein Prallblech (40, 42) umfaßt, das vorzugsweise zumindest teilweise spiralförmig ausgebildet ist, wobei die Spiralachse parallel zur Strömungsrichtung in der Brennkammer (3) verläuft.

4. Gasbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsausgleichseinrichtung (30, 40, 42) eine Einrichtung (30b, 32) zum Erzeugen einer Rotationsverwirbelung nach der Strömungsumlenkung aufweist, wobei die Achse der so erzeugten Rotation im wesentlichen parallel zu der Richtung der Strömung in der Brenn kammer (3) ist.

5. Gasbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitflächen (31) kreuzförmig angeordnet sind.

6. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kreuzförmig angeordneten Leitflächen (31) des Ablenkelements (30) an dem anderen, zu der Brennkammer (3) weisenden Ende (30b) abgewinkelt sind, so daß abgewinkelte Ab schnitte (32) anstehen, die bezogen auf eine Rotation um die Längsachse des Ablenkelements (30) in die gleiche Richtung weisen.

7. Gasbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vormischkammer (7) und/oder in dem Sekundärluftkanal (9) Mittel zur Vergleichmä ßigung der Strömung in der Brennkammer (3), senkrecht zur Strömungsrichtung in der Brennkammer (3), vorgesehen sind.

8. Gasbrenner nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vormischkammer (7) und in dem Sekundärluftkanal (9) Mittel zur Erzeugung eines Dralls der Strömung mit einer Rotationsachse parallel zu der Strömungsrichtung in der Brennkammer (3) vorgesehen sind, wobei der in der Vormischkammer (7) aufgegebene Drall entgegengesetzt zu dem Drall ist, welcher in dem Sekundärluftkanal (9) aufgegeben wird.

9. Gasbrenner nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Ablenkeinrichtung (40, 42) in dem Sekundärluftkanal (9), welche einen größeren Anteil der Sekundärluft zu dem Bereich der Mündung der Vormischkammer (7) in die Brennkammer (3), und einen kleineren Anteil der Sekundärluft zu der Außen- beziehungsweise der Innen seite der Brennkammer (3) lenkt.

10. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormischkammer (7) winkelförmig ausgebildet ist und die Mittel zur Vergleichmäßigung des Gasstroms in der Brennkammer (3) in einem Bereich im wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung in der Brennkammer (3) angeordnet sind.