DE3323515C2 - Brenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen energiesparenden Brenner zur Erzielung einer vollständigen Verbrennung des Brennstoffs bei großer Variationsbreite der Wärmeleistung im Verhältnis zum Umfeld insbesondere als Gas-, Verdunstungs- und Sprühnebelbrenner z. B. in Kochgeräten, Erhitzern und Heizkesseln, bei dem die herkömmliche Mischvorrichtung für Brennstoff und Verbrennungsluft durch eine Brennkammer ergänzt ist, in welcher der Brennstoff verbrannt wird. Die Brennzone wird von der Brennkammer ausreichend umschlossen, welche die Wärme zur Erhöhung der Flammentemperatur zurück reflektiert. Die Dimensionierung der Verbrennungsluftzuführung ist so bemessen, daß nicht viel mehr als die zu einer vollkommenen Verbrennung notwendige Verbrennungsluft zur Flamme gelangt. Insbesondere bei den Sprühnebelbrennern ist innerhalb der Brennkammer in geringem konzentrischem Abstand von ihrer Wandung die Brennzone unmittelbar von einem Wärmetauschrohr aus hitzefestem Material umschlossen, das von der Flamme auf sehr hohe Temperatur aufgeheizt einen Teil der Verbrennungsgase, die zur Verdampfung des Brennstoffnebels von dem heißen Wärmetauschrohr auf hohes Temperaturniveau erwärmt zur Flammenwurzel rückgeführt werden.

Description

15

20

25

30

35

Die Erfindung betrifft einen Brenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Brenner ist aus der DE-PS 3 34 187 bekannt.

Bei herkömmlichen Gasbrennern und Verdunstungsbrennern, wie z. B. Spiritusbrenner, zu Koch- oder Heizzwecken verbrennt das Brenngas- bzw. Dampfluftgemisch in einen freien kühlen Luftraum hinein, was nicht nur eine Abkühlung der Brennzone durch Wärmeabstrahlung sondern auch eine zusätzliche Durchmischung der Randzonen der Flamme mit der kühlen Umluft und damit eine Abkühlung der Flamme zur Folge hat. Nun verbrennt aber ein Brennstoffluftgemisch um so besser, je höher die Temperatur der Brennzone ist. Insbesondere kleinvolumige Brennzonen in freier Umluft mit geringer Freisetzung von Wärmeenergie erleiden nach der Außenseite der Flamme zu eine starke Auskühlung, was hier eine unvollkommene Verbrennung mit Rußbildung zu Folge hat. Dies wird noch wesentlich durch den Einfluß des relativ kühlen zu erwärmenden Objekts, wie z. B. der Kochgeschirrboden, auf die Flamme verstärkt. Durch die unvollkommene Verbrennung geht ein wesentlicher Teil der in dem Brennstoff enthaltenen Verbrennungsenergie verloren. Außerdem werden Schadstoffe freigesetzt und die Temperatur der Verbrennungsgase durch zu hohen Luftüberschuß stark erniedrigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine einfache und billige Ausbildung von Gas- und Verdunstungsbrennern eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs bei großer Variationsbreite der Flammengröße und damit der Wärmeleistung im Verhältnis zum Umfeld mit. hoher Verbrennungsgastemperatur und damit großem Wirkungsgrad zu ermöglichen.

Diese Aufgabe ist bei einem Brenner der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Anwendung auf Kochgeräte die Brennkammer einen ringförmigen Querschnitt mit innerer und äußerer Brennkammerwand aufweist, innerhalb welcher der Brennstoff verbrennt. ·

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Brenner mit innerer Verbrennungsluftzuführung im Längsschnitt für den Einsatz in Kochgeräten.

In Fig.2 ist schematisch ein Brenner mit äußerer Verbrennungsluftzuführung im Längsschnitt für den Einsatz in Kochgeräten dargestellt.

Wie in den F i g. 1 bis 3 dargestellt, besteht der Brenner neben der Mischvorrichtung 6 im wesentlichen aus einer stromlinienförmig ausgebildeten Brennkammer 1, deren Wandungen 2 und 5 an der Brennkammerinnenseite mit einem hitzefesten, wärmedämmenden Material

3 ausgekleidet sind. Die Brennkammer 1 kann auch vollkommen aus solchem Material bestehen. Vorteilhaft ist eine Wärmedämmung aus faserigen Stoffen, z. B. Keramikfasern, deren Verbund sehr gut die Wärme isoliert. Dabei heizt sich nur die der Flamme 4 zugewandte Randzone des wärmeisolierenden Materials 3 auf sehr hohe Temperaturen auf und strahlt die aufgenommene Wärmeenergie zum größten Teil wieder in die Flamme

4 zurück, womit eine Auskühlung der Flamme 4 verhindert und eine hohe Verbrennungstemperatur gewährleistet ist. Außerdem wirken die in den Brennraum stehenden Faserenden der Wärmedämmung energiespeichernd und für die gefährdete Randzone der Flamme 4 somit wärmetauschend-temperaturausgleichend. Die hohe Flammentemperatur — auch die der Randzonen — gewährleistet bei ausreichender Verbrennungsluftzufuhr und entsprechend der maximalen Flammengröße angepaßten Querschnitt und Länge der Brennkammer 1 eine vollkommene Verbrennung des Brennstoffs.

Bei Brennern mit innerer Verbrennungsluftzuführung, wie z. B. bei dem in F i g. 1 dargestellten Gasbrenner, befindet sich in dem einen verschlossenen Stirnende der Brennkammer 1 die Mischvorrichtung 6, z. B. herkömmlicher Bauart, über die das Brenngas und die benötigte Verbrennungsluft zugeführt werden. Die Mischvorrichtung 6 kann bei vorteilhaft senkrecht stehender, nach oben offener Brennkammer 1 als herkömmlicher Gasbrenner ausgebildet sein, wobei die benötigte Verbrennungsluft aufgrund der thermischen Konvektion zusätzlich angesaugt wird. Durch das andere offene Ende 7 der Brennkammer 1 können die heißen Verbrennungsgase ins Freie treten, wo sie ihre Wärme abgeben. Um die Bauform des Brenners möglichst kurz zu halten, sind die Verbrennungsgase vorteilhaft zwangsgeführt, was ebenfalls der Wärmerückstrahlung zugute kommt.

Bei Brennern mit äußerer Verbrennungsluftzuführung, meist Verdunstungsbrenner wie z. B. bei dem in Fig. 2 dargestellten handelsüblichen Spiritusbrenner, wird die Verbrennungsluft an der Mischvorrichtung vorbei durch einen Ringspalt zugeführt, der vom Brennkopf bzw. dem Schraubring 22 und dem Stirnende der angenähert zylinderförmigen Brennkammerwand gebildet wird. Der Schraubring 22 ist leicht lösbar am

Brennkopf festgeschraubt und trägt über 3 Haltestreben 21, z. B. aus Rundmaterial, die äußere Brennkammerwand 2. Die innere Brennkammerwand 5 ist wegen der Stromlinienform z. B. als Kugel ausgebildet, die an einer abnehmbaren Traverse 51 vom oberen Rand der äußeren Brennkammerwand 2 in den Brennraum hängt und so eine Brennkammer 1 mit ringförmigem Querschnitt bildet. Die Brennkammer 1 steht vorteilhaft mit nach oben offener Seite senkrecht, weil dann die benötigte Verbrennungsluft durch den thermischen Auftrieb angesaugt wird.

Der Querschnitt und die Länge der Brennkammer 1 sind so bemessen, daß die vorgesehene maximale Größe der Flamme 4 gerade genügend Raum für die vollständige Verbrennung hat, also daß der gesamte Verbrennungsvorgang noch innerhalb der Brennkammer 1 stattfindet. Damit ist eine durch vorzeitige Auskühlung der Flamme 4 bedingte unvollkommene und mit Schadstoffen belastete Verbrennung des Brennstoffs ausgeschlossen. Zur Anpassung an den Teillastbetrieb kann die Flamme 4 in der Brennkammer 1 wesentlich mehr als eine offen brennende Flamme verkleinert werden, ohne die vollkommene Verbrennung wesentlich zu beeinträchtigen.

25

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Brenner für gasförmige und flüssige Brennstoffe, bei dem die Mischvorrichtung für den Brennstoff und die Verbrennungsluft durch eine an der Innenseite zur Flamme hin mit hitzefest-wärmeisolierendem Material ausgekleidete Brennkammer ergänzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Anwendung auf Kochgeräte die Brennkammer (1) einen ringförmigen Querschnitt mit innerer (5) und äußerer (2) Brennkammerwand aufweist, innerhalb welcher der Brennstoff verbrennt.

2. Brenner nach Anspruch 1," dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (1) stromlinienförmig ausgebildet ist.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Brennern mit innerer Verbrennungsluftzuführung die Brennkammerwände (2) und (5) am Mischerkopf (6) dicht abschließen.

4. Brenner nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei äußerer Verbrennungsluftzuführung am Brennstoffauslaß mindestens eine öffnung für den Verbrennungsluftzutritt vorgesehen ist.

5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Brennkammerwand (5) als Kugel ausgebildet ist.

6. Brenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel an einer Traverse (51) in die Brennkammer hängt.

7. Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (51) abnehmbar ist.

10