DE2706043C2

DE2706043C2 - Strahlungsbrenner

Info

Publication number: DE2706043C2
Application number: DE2706043A
Authority: DE
Inventors: Herbert 4050 Mönchengladbach Baumanns
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-12
Filing date: 1977-02-12
Publication date: 1982-09-16
Also published as: FR2380495B1; NL7801539A; US4269590A; DE2706043A1; FR2380495A1; JPS53101731A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsbrenner mil einem Brennergehäuse, einer Zuführung des Brenngases und der Luft bzw. des Brenngas-Luft-Gemisches zu dem Gehäuse, mit Brennerplatten sowie einem Austrittsöffnungen für die Abgase aufweisenden Gehäuseschirm, wobei oberhalb der Austrittsöffnungen Wärmeübertragungselemente als Rippen, Rohre u. dgl. zum Erwärmen des BrenngaS'Luft»Gemisches vorgese« hen sind.

Um den Wirkungsgrad Von solchen Strahlungsbren« nern zu verbessern und die Wärmeenergie der Abgase nutzbar zu machen, ist es aus dei DE'PS 20 15 908 bekannt, die Zuführungsleitung für die Verbrennungs* luft bzw; das Brenngas'Luft-Geriiisch unmittelbar oberhalb der Austrittsöffnungen am Gehäuseschirm und längsverlaufenci zu diesen anzuordnen. Die in dem Brenner entstehenden Abgase gelangen durch die Austrittsöffnungen beim Austritt in das Freie unmittelbar zu der Zuführungsleitung für die Verbrennungsluft bzw. das Brenngas-Gemisch und strömen die Zuführungsleitung für das Brenngas-Gemisch u. dgl. an. Die Abgase werden auf einfache Weise nutzbar gemachL Man erzielt dadurch eine Energieeinsparung und eine Wirkungsgradsteigerung. Dabei wirkt die außerhalb des Brennergehäuses befindliche Zuführungsleitung für Luft bzw. das Gemisch als Wärmeaustauscher.

Die DE-AS 11 64 059 beschreibt einen Wärmestrahler mit flammenloser Oberflächenverbrennung, insbesondere zur Raumheizung, bei dem oberhalb der Wärmeplatte ein domartiges Gehäuse als Verteilerkammer angeordnet ist, in die das brennbare Gasgemisch geführt wird. Die domartige Kammer ist von einem Mantel umgeben, der zur Bildung eines ringförmigen Zwischenraums im Abstand um die Verteilerkammer herumgeführt ist und in einen Abgasstutzen ausläuft. Die Verbrennungsgase sollen hierbei das domartige Gehäuse innerhalb des Manieis umstreichen und das in der Verteilerkammer befindliche Gasgemisch vorwärmen. Das zugeführte Gasgemisch entspannt sich in der domartigen Verteilerkammer, in der eine Strömung nicht mehr stattfindet bzw. äußerst gering ist. Dadurch kann kein entscheidender WärmeLbertragungseffekt erreicht werden, auch wenn die Abgase, denen in dem Ringraum eine sehr große Fläche zur Verfügung steht, an der Außenseite der Kammer entlang streichen. Bei den sehr großer. Flächen, die für die Wärmeübertragung herangezogen werden, ergibt sich eine erhebliche Bauhöhe des Wärmestrahlers im ganzen.

Aus der US-PS 32 99 938 ist ein Strahlungsbrenner in Form einer Kochplatte zu entnehmen, bei dem der Raum oberhalb der Brennerplatte durch eine Platte abgeschlossen ist. Die Abgase werden hierbei gezwungen, entgegen der Wärmeströmung nach unten zu strömen. Die Zuführung des Brenngas-Luft-Gemisches erfolgt zu einer Kammer, deren Ringraum verhältnismäßig groß ist und ebenfalls zur Entspannung des zugeleiteten Gemisches führt, wobei die Brenngasführung und die Ableitung der Abgase im Gegenstrom zueinander vorgesehen sind. Rohrleitungen. Kammer und Mantel sind ineinander geschaltet angeordnet, wodurch sich ein verhältnismäßig großes Gehäuse ergibt, um einen Wärmeübertragungseffekt erreichen zu können. Durch die Abdeckung des Raumes d^r Brennerplatte bildet sich ein Abgasstau, der die Flamme des Brenners beeinträchtigen kann, was /u einer Verminderung der Temperatur der Abgase führen kann. Aufgabe der Erfindung ist es.den Wärmeaustauscher effekt für die Erwärmung des den Brennerplatten zuzuführenden Brenngases bzw. Brenngas Luft-Gemisches wesentlich zu vergrößern und zu intensivieren. Bei einem Strahlungsbrenner der anfangs genannten Art zeichnet sich die Erfindung dadurch aus. daß lie über den Austrittsöffnungen vorgesehenen Wärmeubertra gungselemente sich in den vor, dem Brenngas-Luft-Ge misch durchströmten Raum erstrecken und daß in diesem Raum eine gegen die Brennerplatte abschließen de Leitvorrichtung zur zwängsweisen Führung des Brenngas-Luft'Gemisches zu den Wä'rmeüberträgüngselementen angeordnet ist, z. B. in Gestalt eines Leitbleches, wobei ein in Höhenrichtung des Brennergehäuses verlaufender Schenkel der Leitvorrichtung vor dem oberen Abschluß des Bferinefgehäuses endet.
Durch eine solche Ausbildung des Strahlungsbrenner

in bezug auf die Wärmeübertragungsteile läßt sich der Nutzeffekt zur Ausnutzung der Abgaswärme im hohen Maße steigern. Man erzielt eine Intensivierung der Ausnutzung der Wärme der Abgase bei guter Raumausnutzung und kleiner Bauhöhe.

Es werden die Wärmeübertragungselemente sowohl auf der einen Seite als auch auf der anderen Seite, d. h. von den Abgasen und auch von dem Brenngasgemisch umströmt, wobei die anzuströmende Fläche nicht nur die Gehäusefläche ist, sondern durch die in besonderer Weise ausgebildeten Wärmetauscherelemente eine wesentliche Vergrößerung erfahren. Dabei ist dafür gesorgt, daß das in die Kammer eintretende Ga's-Luft-Gemisch zu den Wämetauscherelementen direkt hingeleitet wird. Zugleich wird der vorhandene Raum des Brennergehäuses für die Zwecke des erhöhten Wärmeaustauschs genutzt, ohne daß das Gehäuse und der Strahlungsbrenner größer als bisher ausfällt. Der Platzbedarf bleibt bei wesentlicher Steigerung des Wirkungsgrades des Strahlungsbrenners praktisch derselbe. Bei der Konstruktion sind die wesentlichen Vorteile an sich integrierend vereinigt, und zwir sowohl auf der Abgasseite als auch auf der Zuführungsseite des Brenngases. Durch die Leitvorrichtung wiro das an einer oder mehreren Stellen des Brennergehäuses 2s zugeführte Brenngas-Luft-Gemisch davon abgehalten, unmittelbar die Brennerplatten zu beaufschlagen. Das Brenngas-Gemisch kann nur in dem kurz vorher unmittelbar erwärmten Zustand zu den Brennerplatten gelangen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Wärmeübertragungselemente, die hohl ausgebildet sind, in Richtung zu den Austrittsöffnungen des Gehäuseschirms offen. Die im Brennergehäuse liegenden Hohlkörperteile können nach außen, gegebenenfalls zu einer gemeinsamen Abgasleitung, führen. Hierdurch werden die sich in dem Brennergehäuse befindenden Wärmeübertragungsteile unmittelbar von den Abgasen erhitzt. Dies führt zu einer direkten Wärmeübertragung auf das im Brennergehäuse befindliehe Brenngas-Luft-Gemisch. Erst nach Abgabe ihrer Wärmeenergie an das Brenngas-Luft-Gemisch innerhalb des Brennergehäuses werden die Abgase abgeführt. Die Wärmeübertragungselemente können in Wellenform oder in Mäanderform ausgebildet sein.

Bei einer weiteren Ausführungsfc-m der Erfindung können geschlossene Leitungen von den Austrittsöffnungen des Gehäuseschirms zu den im Inneren des Brennergehäuses angeordneten hohlen Wärmeübertragungselementen führen, njes hat den Vorteil, daß die Abgase unmittelbar beim Austritt gefangen und direkt zugeleitet werden.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen nachstehend erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Strahlungsbrenner gemäß der Erfindung irn Quersc hnitt und im Schema

Fig. 2 stellt eine Draufsicht auf den Strahlungsbrenner der F i ρ 1. /um Teil im Schnitt, nach der Linie Uli der Fig. 1 und im Schema dar.

F' i g. 3 veranschaulicht eine Weitere Ausführungsföfm des Strahlungsbrenners gemäß der Erfindung bei Verwendung Von Wärmeübertragungsteilen als Hohlkörper für die Abgase im Aufriß Und Schnitt »cliematisch.

Fig.4 veranschaulicht eine Draufsicht auf den Strahlungsbrenner der Fig.3, insbesondere auf den Wärmeübertragungsteil als Hohlkörper, schematisch.

Der Strahlungsbrenner 1 weist ein Brennergehäuse 2 mit einer Zuführung 3 für Brenngas, Luft bzw. Brenngas-Luft-Gemisch, Brennerplatten 4 und einrn Gehäuseschirm 5 auf. In dem Gehäuseschirm 5 sind an geeigneter Stelle über die Länge des Schirmes verteilt Austrittsöffnungen 6 zum Abströmen der innerhalb des Gehäuseschirms 5 sich ansammelnden Abgase vorgesehen.

Oberhalb der Abgas-Austrittsöffnungen 6 sind Wärmeübertragungsteile 7 vorgesehen, die zum Teil in dem aufsteigenden Abgasstrom außerhalb des Brennergehäuses 2 liegen und zum anderen Teil in das Innere des Brennergehäuses 2 hineinragen. Bei diesen Wärmeübertragungsteilen kann es sich um einzelne Rippen aus gut wärmeleitendem Material handeln, die quer und/oder längs zum Brennergehäuse 2 verlaufend angeordnet sind. Statt besonderer Wärmeübertragungsteile 7 kann die Längswand 8 des Brennergehäuses 2 — im Grundriß gesehen — wellenförmig oder mäanderförmig verlaufen, so daD sich ein Teil der Wellungen außerhalb des Brennergehäuses 2 und der andere'. i\ dieser innerhalb desselben befindet. Durch die nach aLÜen hin freien Räume der Wellungen strömen d'e heißen Abgase, während durch die zum Innern des Brennergphäuses freien Räume der Wellungen das Brenngas-Luft-Gemisch \ ->n oben nach unten strömen kann. Die Tiefe der Wellungen richtet sich nach der Größe des Brennergehäuses 2. Innerhalb des Brennergehäuses 2 ist vorteilhaft eine Leitvorrichtung 9 vorgesehen. Diese kann ein Leitblecn 10 od. dgl. sein. Durch die Leitvorrichtung 10 bzw. das Leitblech, die den Einlaß- und Verteilungsraum 11 für das Brenngas-Luft-Gemisch od. dgl gegen die Brennerplatten 4 unter Belassung eines Zwischenraumes 12 zwischen Leitvorrichtung 9 und Brennerplatt'jn abschloßt, wird das in das Innere des Brennergehäuses 2 eintretende Brenngas-Luft-Gemisch od. dgl. davon abgehalten, unmittelbar /u den Brennerplatten zu strömen. Vielmehr wird das Brenn gas-Luft-Gemisch veranlaßt, zunächst durch dit War meübertragungselemente 7 zu strömen und sich dann in dem Zwischenraum 12 zur gleichmäßigen Beauhchla gung der Brennerplatten 4 zu verteilen. Zweckmäßig weist die Leitvorrichtung 9 einen in Höhenrichtung des Brennergehäuses sich erstreckenden Schenkel 10a auf. der im Abstand von dem oberen Abschluß des Brennergehauses 2 endet. Dadurch wird das Brenngas· Luft-Gemisch gezwungen, aus dem Verteilungs- und Entspannungsraum 11 über den Schenkel 10a der Leitvorrichtung 9 gemäß dem dargestellten Pfeil /u strömen, so daß die Gewähr gegeben ist. daß das Brenngas Luft-Gemisch in der ganzen Höhe den Wärmt austauscher umspült, ehe es in den weiteren Zwischenraum 12 gelangt. Auf diese Weise erhält man eine v/eitestgehende Ausnutzung der von den Abgasen an den äußeren Teil 7a der Wärmeübertragungselenente 7 abgegebenen Wärme, die durch Wärmeleitung infolge des wärmeleitenden Materials der Übertragungselemente 7 auf die im Innern des Brennergehäuses 2 befindlichen Wj>Tneübertragungselemente Tb über geht. Die Ausnutzung der Abgaswärme für das Brenngas-Luf^Gemisch ist bei dieser Anordnung sehr erheblich, Beispielsweise wenn die Abgase eine Temperatur Von etwa 340⁰C aufweisen, kann eine Erwärmung des Bfenngas-Luft-Gemisches in dem Brennergehäuse 2 r.uf ca. 320⁰C erzielt werden. Die Unmittelbarkeit des Wärmeüberganges und der Wärmeübertragung führt zu dem hohen Effekt.
'Zweckmäßig sind die Wärmeübertragungselemente

Ta von einer kastenartigen Verkleidung 13 umgeben. Von diesem Abgassammeikasten 13 führt eine Abgasleitung 14 ins Freie od. dgl., wobei eine Regelklappe 15 vorgesehen ist. Die Regelklappe 15 od. dgl. kann mittels eines Thermostats od. dgl. gesteuert werden. Wenn die Temperatur in der Abgasleitung 14 zu hoch wird, schließt die Klappe 15 mehr oder weniger den Querschnitt der Abgasleitung, um die Verweilzeit der Abgase an den Wärmeübertragungselementen Ta zur besseren Ausnutzung der Abgaswärme mehr oder weniger zu vergrößern.

Bei dem Brennergehäuse la der Fig.3 sind die Wärmeübertragungselemente 17 als Hohlkörper, z.B. als hohle Rippen, ausgebildet, zu deren Innerem die Abgase von den Auslrillsöffnungert 6 des Gehäuseschirms 5 geführt werden. Dies kann beispielsweise unmittelbar in der Weise erfolgen, daß sich an die Austrittsöffnungen 6 Rohre 18 anschließen, die zu einem gemeinsamen Sammelkasten 19 führen. Von dem Sammelkasten 19 sind Verbindungsleiiungen 20 zu den hohlen Rippen 17 vorgesehen, wobei die Teile 18,19,20 sich über die Länge des Brennergehäuses erstrecken bzw. über die Länge desselben verteilt vorgesehen sind. Am oberen Ende der hohlen Rippen 17 ist ein weiterer Sammelkasten 21 vorgesehen, an dessen einem Ende die Abgasleitung 14 mit dem Kasten 14a angeordnet ist. Bei dieser Ausbildung der Wärmeübertragungselemente 17 werden die im Innern des Brennergehäuses 2 befindlichen Elemente unmittelbar von den Abgasen beaufschlagt, die aus den Auslriltsöffnungen 6 des Gehäuseschirms 5 strömen. Dadurch wird noch eine verbesserte Aufheizung des BfenngaS-Luft-Gemisches im Innern des Brennergehäuses 2 erzielt. Die Wdrmeübertragungselemente als Hohlkörper können die verschiedenste Formgebung aufweisen. Die Elemente können quer und/oder längs zum Brennergehäuse 2 verlaufen. Sie können Wellenform oder auch Mäanderform besitzen, wobei der Hohlraum sich mäanderförmig von einem Ende zum anderen Ende auf der Länge des Brennergehäuses 2 erstreckt. Die hohlen Wärmeübertragungselemente können auch Rohrstücke sein. Es ist ferner möglich, daß der Sammelkasten 19 nach unten offen ist, wobei die Teile 18 fortfallen, so daß der aufsteigende Abgasstrom sich in dem Sammelkasten 19 fängt und zu den im Innern des Brennergehäuses 2 befindlichen hohlen Wärmeübertragungseiementen 17 durch die Leitungen 20 gelangt.

Für die Zuführung des Brenngases bzw. Brenngas-Lutl-Geffiisches kann ein Venturirohr 23 mit trompetenartiger Mündung vorgesehen sein. Das Zuführen des Brenngases bzw. Brenngas-Luft^Gemisches kann von der Stirnseite oder der Längsseite des Brennergehäuses 2 erfolgen. Auf der Längsseite des Brennergehäuses befinden sich zweckmäßig mehrere Zuführungen für das Brenngas bzw. Brenngas-Luft-Gemisch. Hierbei kann das Brennergehäuse in Querrichtung durch Schottwände od. dj*l. unterteilt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strahlungsbrenner mit einem Brennergehäuse, einer Zuführung des Brenngases und der Luft bzw. des Brenngas-Luft-Gemisches zu dem Gehäuse, mit Brennerplatten sowie einem Austrittsöffnungen für die Abgase aufweisenden Gehäuseschirm, wobei oberhalb der Austrittsöffnungen Wärmeübertragungselemente als Rippen, Rohre u.dgl. zum Erwärmen des Brenngas-Luft-Gemisches vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Austrittsöffnungen (6) vorgesehenen Wärmeübertragungselemente (7) sich in den von dem Brenngas-Luft-Gemisch durchströmten Raum (2) erstrecken und daß in diesem Raum (2) eine -5 gegen die Brennerplatte (4) abschließende Leitvorrichtung zur zwangsweisen Führung des Brenngas-Luft-Gemisches zu den Wärmeübertragungselementen angeordnet ist, z. B. in Gestalt eines Leitbleches (10, 10a/ wobei ein in Höhenrichtung des Brennergehäuse (2) verlaufender Schenke! (10a,/ der Leitvorrichtung (9) vor dem oberen Abschluß des Brennergehäuses (2) endet

2. Strahlungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohl ausgebildeten Warmeübertragungselemente in Richtung zu den Austrittsöffnungen (6) des Gehä:,seschirms (5) offen sind und die im Brennergehäuse liegenden Hohlkörperteile (17) nach außen, gegebenenfalls zu einer gemeinsamen Abgasleitung (14) führen.

3. Strahlungsbrenner nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß von den Austrittsöffnungen (6) des Gehäuseschirms (5) geschlossene Leitungen (18, 19, 20) zu den im Inneren des Brennergehäuses (2) angeordneten hohlen Wärnrübertragungselementen (17) führen.

4. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß über den Austrittsöffnungen (6) des Gehäuseschirms (5) eine kastenartige Verkleidung (13) vorgesehen ist, an die eine Abgasleitung (14) anschließbar ist.

5. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung, wie bekannt, eine Regelklappe (15) angeordnet ist. die thermostatisch steuerbar ist.

6. Strahlungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragungselemente in Wellenform oder in Mäanderform ausgebildet sind.

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