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Brenner für gasförmige Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf
einen Brenner für gasförmige Brennstoffe der im Oberbegriff &es Anspruchs 1
genannten Art.
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Bei den bekannten Brennern dieser Art wird beim Einstellen der gewünschten
Leistung durch axiales Verstellen der Stauscheibe nur der Gemischdurchtrittsquerschnitt
am Mundstück des Brennerrohres verändert, wogegen der Äusströmquerschnitt des zwischen
Stauscheibe und Gasregelglied gebildeten inneren Ringspalts im wesentlichen unverändert
bleibt. Das hat den Nachteil einer schlechten Gasverteilung und demzufolge einer
unzureichenden Vorvermischung. In der Folge ergibt sich bedingt durch eine falsche
Flamnenform eine nicht rezirkulierende Flamme. Diese Nachteile treten im wesentlichen
im Klein- bis Mittellastbereich auf.
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Bei den bekannten Brennern ist das Gasregelglied ausserdem keelförjnig
ausgebildet, so dass das Gas in einen spitzen
Winkel zur Stauscheibe
hin ausströmt. Ausserdem wird das ausströmende Gas noch zusätzlich durch die Luftströmung
zur Längsachse hin abgelenkt. Die Vermischung des Brennstoffes mit der Verbrennungsluft
wird deshalb zur Randzone in der Luftzuleitung hin mangelhaft, so dass hier nur
noch ein mageres Gas-Luftgemisch zustande kommt, wodurch die Flammenstabilität nachteilig
beeinflusst wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln innerhalb
des Regelbereiches bis zu einer Grundlast herab eine stabile Flamme mit gutem Flammenbild
zu erzielen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.
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Durch diese Merkmale ist erreicht, dass bei jeder Einstellung der
Leistung der äussere und der innere Ringspalt für den Gemischdurchtritt im gleichen
Sinne verändert wird. Dies gewährleistet eine grössere Stabilität der Brennerflamme,
da auch im unteren Leistungsbereich eine günstige Gasverteilung und damit eine gute
Vorvermischung stattfindet. Es wird eine auch im Kleinbis ittellastbereich rezirkulierende
und dadurch stabile Brennerflamme erzielt. Mit der erfindungsgemässen Ausbildung
des Brenners lassen sich verschiedenartige technische Brenngase über einen grossen
Leistungsbereich einwandfrei und mit annähernd konstanten hygienischen Verbrennungswerten
verbrennen. Zum Rückbrennen neigende Gase werden trotz guter Vorvermischung nicht
in den Vormischraum zurückbrennen, da infolge der druckseitigen Gemischeinstellung
die Gemischströmungsgeschwindigkeit grösser als die Gemischzündgeschwindigkeit gehalten
werden kann.
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Eine' einfache Ausführung der Regelglieder und der Mittel zu deren
Verstellung ergibt sich, wenn die Stauscheibe mit einer stromauf angeordneten Gegenschulter
gemäss Anspruch 2 zusammenarbeitet.
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Eine besonders gute und gleichmässige Gemischbildung ergibt sich,
wenn das Gas gemäss Anspruch 3 radial aus dem-Gaszuführung-srohr aus tritt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gasregelglied als Hohlzylinder
gemäss Anspruch 4 ausgebildet.
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Der Ringrand des Hohlzylinders begrenzt mit dem Rand der Zentralöffnung
der Stauscheibe den inneren Ringspalt für den I)urchtritt des Brennstoff-Luftgemisches,
der sich bein Verstellen der Stauscheibe verändert. Die Länge des hohlzylindrischen
Gasregelgliedes kann so bemessen werden, dass sich für die verschiedenen Stellungen
der Stauscheibe immer ein bestimmtes optimales Verhältnis der Gemischdurchtrittsquerschnitte
des äusseren und inneren Ringspalts ergibt. In der Schliesstellung der Stauscheibe
kann dieselbe mit ihrer Zentralöffnung auf den Rohlzylinder aufgeschoben sein, so
dass die Zentralöffnung praktisch ganz verschlossen ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Boden des hohlzylindrischen
Gasregelglied eine ebene Aussenfläche, welche mit der Mündung und der Stirnfläche
der Gaszuleitung zusammenwirkt. Die ebene Aussenfläche des Bodens bildet mit den
Stirnrand der Gaszuleitung einen Ringspalt, aus welchem das Gas radial austritt.
Dadurch ergibt sich eine gute, über den gesamten Querschnitt der Luftzuleitung homogene
Vermischung des Gases mit der vom Gebläse zugeführten Verbrennungsluft.
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Zum Verstellen der Stauscheibe kann diese zweckmässig durch Streben
mit einem auf der Gaszuleitung verschiebbar gelagerten Schlitten verbunden sein.
Der Schlitten und damit die Stauscheibe können mittels einer Betätigungsstange,
welche ausserhalb des Brennergehäuses nit einer RänuelrYut--ter für Handbetätigung
versehen ist, für die gewählte Leistung einstellbar sein.
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Auf diese leise werden die Gemischiurchtrittsspalte durch Verstellen
der Stauscheibe in einem bestimmten Verhältnis zueinander eingestellt.
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Schliesslich ist die Stauscheibe mit einer Elektrode zum Zünden des
Gas-Luftgemisches verbunden und mit anderen in den Ansprüchen 10 bis 15 angeführten
Merkmalen versehen.
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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäss ausgebildeten Brenners für
gasförmige Brennstoffe ist in jeder eingestellten Leistungsstufe innerhalb des Regelbereiches
einwandfrei, da in jeder-Leistungsstufe das Verhältnis der Gemischdurchtrittsquerschnitte
aufeinander abgestimmt ist. Auch in einer Xleinbrandstellung als Grundlast arbeitet
der Brenner mit einer stabilen Flamme, da in der Schliesstellung der Stauscheibe
auch ihre Zentralöffnung erfindungsgemäss durch das Gasregelglied verschlossen ist
und den Durchtritt von Gemisch in dieser Stellung verhindert.
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Der Anwendungsbereich des Brenners ist breit gefächert, da die Stabilität
der Brennerflamme für einen grossen Leistungsbereich gewährleistet ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Gebläsebrenners
für gasförmige Brennstoffe im Schnitt.
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In einem Brennerrohr 10 als Luftzuleitung für die von einem nicht
dargestellten Gebläse zugeführte Verbrennungsluft ist konzentrisch eine rohrförmige
Gaszuleitung 11 angeordnet, welche über einen ebenfalls nicht dargestellten Anschlusstutzen
an die Gas zufuhr angeschlossen ist. Das Brennerrohr 10 ist mit einem Mundstück
12 versehen, an welchem ein Plamtnkopf 13 gehaltert ist. Der Mündung 14 der Gaszuleitung
11 ist ein Gasregelglied 15 zugeordnet, welches nittels einer I'ührungsstnge 16
von Hand axial verstellbar ist.
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Die Sührungsstange 16 ist dazu aus dem Brennergehäuse herausgeführt
und beispielsweise mit einer von Hand zu betätigenden Randelmutter versehen. Das
Gasregelglied 15 ist als einseitig abgeschlossener Hohlzylinder ausgebildet, dessen
Boden 17 eine radiale Aussenfläche 18 aufweist, welche mit der Zündung 14 der Gaszuleitung
11 zusammenwirkt und den austretenden Gasstrom radial ablenkt. Durch den radial,
quer zum Luftstrom in der Luftzuleitung 10 austretenden Gasstrom ergibt sich eine
homogene Vermischung des Gases mit der Verbrennungsluft über den gesamten Querschnitt
des Brennerrohres. Das Gasregelglied 15 hat noch eine Zündgasaustrittsöffnung 19.
Auf der FeueLraumseite ist zum Regeln des Gemischaustrittes eine Stauscheibe 20
vorgesehen, welche durch Streben 21 mit einem Schlitten 22 als Pührungsorgan verbunden
ist.
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Der Schlitten 22 ist auf der Gaszuleitung 11 längsverschiebbar gelagert
und kann zum Regeln des Gemischaustrittes mittels einer Betätigungsstange 23 längsverschoben
werden. Die Stauscheibe 20 hat eine Zentralöffnung 24, deren Innendurchmesser dem
Aussendurchmesser des hohlzylindrischen Gasregelgliedes 15 entspricht, und Radialschlitze
25, welche teilweise durch Vorsprünge 26 abgedeckt sind. Der äussere Rand der Stauscheibe
20 bildet eine feuerraumseitige Krempe 27 zum Halten der Plamme. Der Rand der Stauscheibe
20 wirkt mit den Ilundstück 12 des Brennerrohres 10 zum Regeln des Gemischaustrittes
zusammen, welche den Gemischdurchtrittsquerschnitt S 1 bilden. Mit Hilfe der Betäti>ungsstange
23 kann die Stauscheibe 20 verstellt und in ihrer Schliesstellung am Mundstück 12
zum Anliegen gebracht werden.
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Das Gasregelglied 15 der Gaszuleitung 11 ist erfindungagemäss derart
ausgebildet, dass es als Regelorgan einerseits den Gasstrom radial ablenkt und andererseits
gleichzeitig nit der Zentralöffnung 24 der feuerrawnseitigen Stauscheibe 20 als
Regelorgan für den Gemischdurchtritt derart zusammerwirkt, dass bei der Leistungseinstellung
durch axiales Verstellen des Gasregelgliedes 15 und der Stauscheibe 20 jeweils ein
bestimrotes
Verhältnis zwischen den Gemischdurchtrittsquerschnitten
S 1 und S 2 einstellbar ist. Bei Jeder Einstellung der Leistung wird der äussere
und der innere Ringspalt S 1 und S 2 für den Gemischdurchtritt im gleichen Sinne
verandert. Dies gewährleistet eine grössere Stabilität der Brennerflamme. Die Anordnung
kann so getroffen sein, dass bei Grundlasteinstellung sowohl der äussere Ringspalt
S 1 als auch der innere Ringspalt S 2 annahernd verschlossen sind.
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Schliesslich ist noch eine Elektrode 28 vorgesehen, welcheeiner seits
an einen Zündspannungsschalter angeschlossen ist und andererseits im Brenner eine
Funkenstrecke bildet, an welcher bei der Inbetriebnahme ein Zundfunke überschlägt
und das Gas-Luftgemisch zündet.
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Die Elektrode 28 ist gemeinsam mit der Stauscheibe 20 längsbeweglich,
durch welche die Elektrode 28 in die Feuerraumseite isoliert hindurchragt und in
Windschatten der Stauscheibe 20 mit ihrem frexn Ende 31 eine gegenüber der Gemischströmung
abgeschirmte Funkenstrecke bildet, an welche mittels einer an der Stauscheibe 20
befestigten Zündgasleitschiene 29 Zündgas herangeführt ist.
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Die Elektrode 28 ist in einem seitlichen Ausleger 30 des auf der Gaszuleitung
11 längsverschiebbar gelagerten Führungsschlittens 22 der Stauscheibe 20 axial verstellbar
gehaltert.
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Die Elektrode 28 ist durch ein entsprechendes Loch in der Stauscheibe
20 isoliert hindurchgestreckt und feuerraumseitig ist ihr freies Ende 31 zum Bilden
einer Funkenstrecke mit der Zundgasleitschiene 29 als Gegenelektrode 32 umgebogen.
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Die Zündgasleitschiene 29 ist am Innenrand der Zentralöffnung 24 der
Stauscheibe 20 befestigt und ragt in den Mischraum bis in die Höhe einer Zündgasaustrittsöffnung
19 des Gasregelgliedes 15 hinein. Die Zindgesleitschiene 29 ist dabei an der Stauscheibe
20
derart angebracht, dass das hohlzylindrische Gasregelglied 15
beim Verschliessen der Zentralöffnung 24 in dieselbe einschiebbar ist. Das feuerraumseitige
Ende der Zündgasleitschiene 29 ist dabei als Gegenelektrode 32 zur Elektrode 31
hin abgebogen. Es -ist vorteilhaft, diese flächenförmige Gegenelektrode 32 mit einer
Bohrung 37 zu versehen, an deren Rand der Zundfunke stabiler brennt. Sofern eine
grössere Zündenergie erforderlich ist, sind zwei die Funkenstrecke bildende Elektroden
vorzusehen.
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Die Wirkungsweise des Brenners ist folgende. Das Gasregelglied 15
der Gaszuleitung 11 und die Stauscheibe 20 werden in eine der geriinschten Leistung
entsprechende Offenstellung innerhalb des Regelbereiches gebracht. Diese Einstellung
erfolgt stufenlos von Hand durch Betätigen der Buhr1mssstange 16 des Gasregelgliedes
15 und der Betätigungsstange 23 der Stauscheibe 20 von ausserhalb des Brennergehäuses
beispielsweise mittels Rändelmuttern, die auf Gewindeabschnitten der Stangen 16
und 23 sitzen und gegen axiales Verschieben gesichert sind, und den gewünschten
Vollastbetrieb entspricht. Bei @eder Leistungseinstellung wird erfindungagemäss
durch das Gasregelglied 15 nicht nur der Gasaustrittsquerschnitt S 3 bestirir:',
sondern in Zusammenwirkung mit der gleichzeitig eingestellten Stauscheibe 20 ein
Gemischdurchtrittsquerschnitt S 2 mit den Rand der Zentralöffnung 24 der Stauscheibe
20 derart gebildet, dass sich für jede Leistungseinstellung jeweils ein bestimmtes
Verhältnis zwischen den Genischdurchtrittsauerschnitten S 1 und S 2 ergibt.
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Dieses sich der Jeweiligen Leistungseinstellung anpassende Verhältnis
der Querschnitte 51 und 5 2 gewährleistet die Stabilität der Flamme und damit eine
eineandfreie Arbeitsweise des Brenners.
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Die Kleinbrandstellung des Brenners entspricht einer Grundlast, für
welche die Stauscheibe 20 in ihre Schliesstellung am Brennermundstück 12 gebracht
ist. In dieser Stellung verschliesst des
hohlzylindrische Gasregelglied
15 annähernd die Zentralöffnung 24 der Stauscheibe 20. Dadurch bildet sich eine
auch im Klein- bis Mittellastbereich rezirkulierende und dadurch stabil brennende
Flamme.
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Die Inbetriebnahme erfolgt-in an sich bekannter Weise, indem der Steuerautomat
eingeschaltet wird, welcher die Steuerung des Ablaufes der vorprogrammierten Inbetriebnahme
übernimmt.
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Zuerst wird nur das Gebläse für die Dauer einer bestimmten Vorbelüftung
des Brenners eingeschaltet. Nach der erforderlichen Vorlüftung erfolgt eine gewisse
Freigabe der Gaszufuhr durch das Magnetventil und die Zündung durch Einschalten
der Elektrode 28. Erst nach den Zustandekommen eines Überschlages an der Funkenstrecke
von den freien Ende 31 der Elektrode 28 zur Gegenelektrode 32 wird die Gas zufuhr
durch das vorgeschaltete Magnetventil für den eingestellten Vollastbetrieb freigegeben.
Das Gas gelangt über die Gaszuleitung 11 zum Gasregelglied 15. ueber den Gasaustrittsquerschnitt
S 3 zwischen dem Gasregelglied 15 und der Mündung 14 der Gaszuleitung 11 gelangt
das Gas in die Luftzuleitung 10. Erfindungsgenäss wird der Gasstrom durch die radiale
Aussenfläche18 des Bodens -17 des Gasregelgliedes 15 radial nach aussen abgelenkt,
wodurch sich eine gute, homogene Vermischung mit der im rechten Winkel auftreffenden
vom Gebläse zugeführten Verbrennungsluft ergibt.
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Das Gas-Luftgenisch gelangt, wie durch Pfeile angedeutet, aus dem
Ilischraum auf der Rückseite der Stauscheibe 20 über die Gemischdurchtrittsquerschnitte
S 1 und S 2 sowie über die Radialschlitze 25 der Stauscheibe 20 auf die Feuerraumseite
der Stauscheibe 20.
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In der Kleinbrandstel11lng des Brenners tritt das Gemisch für die
Kleinbrandflamme im wesentlichen über die Radialschlitze 25 der Stauscheibe 20 aus,
da die Stauscheibe 20 am Brennermundstück 12 anliegt und die Zentralöffnung 24 durch
das in sie eingeGrumgene hohlz--li;sdrische Gasregelglied 15 annähernd verschlossen
ist.
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Der Brenner wird einfach durch Abschalten der Steuerautomatik ausser
Betrieb gesetzt, welche das Gebläse und das Magnetventil abschaltet, wobei durch
letzteres die Gaszufuhr abgesperrt wird.