DE3831624A1 - Gasbrenner - Google Patents
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- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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- F23D14/48—Nozzles
- F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
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- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23D2203/00—Gaseous fuel burners
- F23D2203/10—Flame diffusing means
- F23D2203/101—Flame diffusing means characterised by surface shape
- F23D2203/1012—Flame diffusing means characterised by surface shape tubular
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft einen gebläseunterstützten, überstöchiome
trisch vormischenden Gasbrenner mit einer zwischen einem Brennraum
und einem Gemischraum angeordneten Trennwand, die Durchtrittsöff
nungen für das Gemisch aufweist, und mit einer im Gemischraum
stromauf der Trennwand angeordneten Drossel.
Ein derartiger Gasbrenner ist aus der EP-PS 00 92 838 bekannt. Dort
ist als Trennwand eine Brennerplatte vorgesehen. Stromauf dieser
Platte ist ein Stück gekrümmtes Blech in den Gemischkanal angeord
net, um Brennerschwingungen durch Drosselwirkung zu unterdrücken.
Das bloße Vorsehen dieses Bleches ist allerdings von der Wirkung
her noch nicht voll befriedigend.
Der Erfindung liegt daher die
Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner der eingangs genannten Art der
art weiterzuentwickeln, daß die Drossel ihrer Bestimmung voll ge
recht werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach langwierigen Untersuchungen
über Ursache und Beseitigung der aufgetretenen Brennerschwingungen
darin, daß die Drossel zur schwingungsmäßigen Abkopplung des Brenn
raumes vom Gemischraum mindestens eine Drosselöffnung mit einem
Gesamtquerschnitt definiert, der 2 bis 10%, vorzugsweise 2 bis
5%, des Gesamtquerschnitts der Durchtrittsöffnungen der Trennwand
beträgt. Diese Regel stellt eine nachhaltige Abhilfemaßnahme dar,
indem die Drossel einen hohen Druckverlust des mit Überdruck geför
derten Gas-Luftgemisches hervorruft und dadurch die schwingungs
mäßige Trennung des Gemischraumes vom Brennraum in verstärktem Maße
bewirkt.
Überraschenderweise bewirken die erfindungsgemäßen Merkmale, die
inzwischen mit Erfolg erprobt wurden, die reproduzierbare Unter
drückung der Brennerschwingungen praktisch über den gesamten Luft
zahl- und Leistungsbereich bei beliebiger Brennerkonstruktion.
Pfeif- und Heultöne verschwinden dabei gänzlich. Auch eine deut
liche Verbesserung der Gemischverteilung tritt ein, so daß auf
entsprechende Verteileinbauten verzichtet werden kann. Besonders
vorteilhaft ist, daß die Pressung üblicher Gebläse für eine ein
wandfreie Funktion des Gasbrenners voll ausreicht und somit nach
erfolgter Mischung des Brenngases mit der Luft noch genug Druck
übrig bleibt, um den durch die Drosselung hervorgerufenen Druck
verlust störungsfrei verkraften zu können.
Diese Vorteile treten betont hervor, wenn die Drossel in einem Ab
stand von ca. 5 bis 30 mm zur Trennwand angeordnet ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform für die Verwendung in
Gasheizkesseln mit zylindrischer Brennkammer besteht darin, daß die
Trennwand und die Drossel als zylindrische Bauteile ausgebildet
sind, die an ihrem einen Ende von einem mischerseitigen Übergangs
stück gehalten werden und an ihrem anderen Ende an einen Brenner
deckel angeschlossen sind. Eines der zylindrischen Bauteile ist
sowohl mit dem Übergangsstück als auch mit dem Brennerdeckel fest
verbunden, während das andere zylindrische Bauteil mit mindestens
einem Ende längsverschieblich in eine Führung des Übergangsstücks
bzw. des Brennerdeckels eingreift. Durch diese Anordnung können
sich die Bauteile bei den vorkommenden starken Temperatur-Wechsel
beanspruchungen ungehindert ausdehnen. Dadurch werden Schäden durch
Wärmespannungen vermieden.
Die Trennwand ist beidseitig mit Rückschlagsicherungen zu versehen.
Hierzu können vorteilhafterweise feuerbeständige weiche Dichtungen
in die Führungen eingelegt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Trennwand dasjenige zylin
drische Bauteil darstellt, welches sowohl mit dem Übergangsstück
als auch mit dem Brennerdeckel fest verbunden ist.
Eine weitere Verbesserung der Gemischverteilung wird erreicht, wenn
man den hohen Gemischaustrittsimpulsen Hindernisse entgegensetzt,
so daß die Gemischstrahlen nicht unmittelbar auf die Durchtritts
öffnungen der Trennwand treffen. Diesbezüglich ist es zweckmäßig,
der Drosselöffnung stromab ein Prallelement gegenüberzustellen.
Dieses kann vorteilhafterweise als gesondertes Bauteil zwischen der
Drossel und der Trennwand angeordnet sein.
Erfindungsgemäß weist das Prallelement Durchlaßöffnungen auf, die
relativ zu den Drosselöffnungen der Drossel versetzt angeordnet
sind.
Versuche haben gezeigt, daß es besonders günstig ist, wenn die
Durchlaßöffnungen des Prallelements einen Gesamtquerschnitt von
mindestens 30%, vorzugsweise 40 bis 70% des Gesamtquerschnitts
der Durchtrittsöffnungen der Trennwand aufweisen.
Vorteilhafterweise ist als Prallelement mindestens ein zylindri
sches Bauteil vorgesehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß das als zylin
drisches Bauteil ausgebildete Prallelement an seinem einen Ende von
dem Übergangsstück gehalten wird und an seinem anderen Ende an den
Brennerdeckel angeschlossen ist, wobei das Prallelement mit minde
stens einem Ende längsverschieblich in eine Führung des Übergangs
stücks bzw. des Brennerdeckels eingreift. Auf diese Weise werden
auch bei diesem Bauteil Schäden durch Wärmespannungen vermieden.
Eine Alternativausführung besteht darin, daß man unter Weglassung
des gesonderten Blechzylinders als Prallelement den Brennermantel
selbst wirken läßt, indem man ungelochte Abschnitte an dem Bren
nermantel bestehen läßt.
Ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau des Gasbrenners
ergibt sich, wenn zur Bildung der Trennwand ein zylindrischer Bren
nermantel mit vorzugsweise 0,5 bis 1,3 mm Stärke vorgesehen ist,
der sich an den Mischer mit einem rotationssymmetrischen Übergangs
stück anschließt, an seinem Ende von einem Brennerdeckel verschlos
sen ist und mit den Durchtrittsöffnungen, die einen hydraulischen
Durchmesser von 0,8 bis 1,5 mm aufweisen, in Hexagonalanordnung
versehen ist, wobei als Drossel ein innerhalb des Brennermantels
zwischen dem Übergangsstück und dem Brennerdeckel angeordneter Zy
linder dient, der die Drosselöffnungen in Kreisreihen aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen sche
matisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen zylindrischen Gasbrenner im Schnitt durch die Zy
linderachse,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des zylindrischen Gasbren
ners im der Fig. 1 entsprechenden Schnitt,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des zylindrischen Gasbrenners
im der Fig. 1 entsprechenden Schnitt,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 und
Fig. 7 eine vierte Ausführungsform des zylindrischen Gasbrenners
im der Fig. 1 entsprechenden Schnitt.
Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform des zylindrischen Gasbrenners
in der Fig. 3 entsprechendem Schnitt.
In den Fig. 1 bis 6 verdeutlichen zifferlose Pfeile den Strö
mungsverlauf eines überstöchiometrischen Gas-Luftgemisches, das mit
Überdruck im Sinne der Zeichnung von unten in einen Zylinder 1 ein
tritt, dessen Drosselöffnungen 2 durchsetzt, die in Kreisreihen 3
übereinander angeordnet sind, und zuletzt im wesentlichen radial
aus Durchtrittsöffnungen 4 eines zylindrischen Brennermantels 5
austritt und dort gleichmäßig verbrennt, wie dies teilweise in den
Fig. 2, 4 und 6 mit Pfeilköpfen dargestellt ist. Der Zylinder 1
und der Brennermantel 5 sind oben durch einen gemeinsamen Brenner
deckel 6 abgeschlossen.
In den Fig. 1 bis 4 ist eine derartige Anordnung getroffen, daß
der drosselnde Zylinder 1 einen koaxialen Abstand bis zu 30 mm von
dem Brennermantel 5 hält und der Gesamtquerschnitt der Drosselöff
nungen 2 2 bis 10%, vorzugsweise 2 bis 5%, von dem Gesamtquer
schnitt der Durchtrittsöffnungen 4 ausmacht, um Brennerschwingungen
vorzubeugen. Damit die Gemischstrahlen in ihren Impulsen gehemmt
werden, die sie bei der hochgradigen Drosselung erhalten, ist zwi
schen dem Zylinder 1 und dem Brennermantel 5 ein Prallelement vor
gesehen. Dieses besteht nach den Fig. 3 und 4 aus einem einzi
gen, an den Enden abgefangenen Blechzylinder 7 mit Durchlaßöffnun
gen 8, die sowohl in der Höhe als auch in der Umfangsrichtung ver
setzt zu den Drosselöffnungen 2 angeordnet sind. Die Durchlaßöff
nungen 8 weisen einen Gesamtquerschnitt von mindestens 30%, vor
zugsweise 40 bis 70% des Gesamtquerschnitts der Durchtrittsöff
nungen 4, der Trennwand 5 auf. Nach den Fig. 1 und 2 besteht das
Prallelement aus mehreren Blechzylindern 7 a, die ringförmig jeweils
eine Kreisreihe 3 der Drosselöffnungen 2 abdecken und durch Ab
standshalter 9 an dem Zylinder 1 befestigt sind.
Zur Vorbeugung von Brennerschwingungen ist die Konstruktion nach
den Fig. 5 und 6 ähnlich aufgebaut wie die vorbeschriebenen Aus
führungen. Der drosselnde Zylinder 1 ist allerdings diesmal in ei
nem Abstand von nur 5 mm von dem Brennermantel 5 vorgesehen. Als
Prallelement dienen ungelochte senkrechte Abschnitte 7 b des Bren
nermantels 5, die den übereinanderliegenden Drosselöffnungen 2 ge
genüberstehen.
Entsprechend den Fig. 7 und 8 strömt das Brenngas durch die Gas
düse 10 in eine Kammer 11 eines als Lochmischer ausgebildeten Mi
schers 12. Die Verbrennungsluft wird mit Hilfe eines nicht darge
stellten Gebläses der Kammer 11 zugefügt. Das Gemisch strömt durch
Bohrungen 12 a (nur eine dargestellt) und ein sich konisch erwei
terndes Übergangsstück 13 in den Zylinder 1, der innerhalb des
Brennermantels 5 im Sinne der Fig. 5 angeordnet ist. Die Stärke
des Brennermantels 5 liegt zwischen 0,5 und 2 mm. Der Brennerman
tel 5 weist die Durchtrittsöffnungen 4 in Hexagonalanordnung auf,
deren hydraulischer Durchmesser 0,8 bis 1,5 mm beträgt. Durch die
hexagonale Anordnung dieser Öffnungen wird ein hoher Perforations
grad und damit eine niedrige Austrittsflächenbelastung bei hoher
Gesamtflächenbelastung erreicht.
Fig. 8 unterscheidet sich von Fig. 7 nur dadurch, daß als Prall
element der Blechzylinder 7 dient und durch die Art der Halterung
der drei zylindrischen Elemente 1, 5 und 7. Der Brennerdeckel 6
bzw. das Übergangsstück 13 weisen Führungen 14 auf, in die der
Brennermantel 5, der Blechzylinder 7 und der Zylinder 1 eingreifen.
Die Führungen sind zur besseren Darstellung brennerdeckelseitig
ohne die zylindrischen Elemente 1 und 7 dargestellt. Der Brenner
mantel 5 ist mit dem Brennerdeckel 6 und dem Übergangsstück 13
rückschlagsicher verschraubt. Der Zylinder 1 und der Blechzylinder
7 werden längsverschieblich in den Führungen 14 gehalten.
Die in den Zeichnungen dargestellten Brenner können je nach Ver
wendungszweck sowohl hängend, d. h. mit dem Brennerdeckel nach
unten weisend, als auch stehend, d. h. mit dem Brennerdeckel nach
oben weisend, eingebaut werden.
Die hängende Einbauweise ist besonders vorteilhaft für Gasheizkes
sel mit Abgaskondensation, da das Kondensat abtropfen kann, ohne
dabei den Brenner zu tangieren.
Claims (12)
1. Gebläseunterstützter, überstöchiometrisch vormischender Gas
brenner mit einer zwischen einem Brennraum und einem Gemisch
raum angeordneten Trennwand (5), die Durchtrittsöffnungen (4)
für das Gemisch aufweist, und mit einer im Gemischraum strom
auf der Trennwand angeordneten Drossel (1), dadurch gekenn
zeichnet, daß die Drossel (1) zur schwingungsmäßigen Abkopp
lung des Brennraumes vom Gemischraum mindestens eine Drossel
öffnung (2) mit einem Gesamtquerschnitt definiert, der 2 bis
10%, vorzugsweise 2 bis 5%, des Gesamtquerschnittes der
Durchtrittsöffnungen (4) der Trennwand (5) beträgt.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drossel (1) in einem Abstand von ca. 5 bis 30 mm zur Trenn
wand (5) angeordnet ist.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennwand (5) und die Drossel (1) als zylindrische Bautei
le ausgebildet sind, die an ihrem einen Ende von einem mischer
seitigen Übergangsstück (13) gehalten werden und an ihrem an
deren Ende an einen Brennerdeckel (6) angeschlossen sind, wo
bei eines der zylindrischen Bauteile (1 oder 5) sowohl mit dem
Übergangsstück (13) als auch mit dem Brennerdeckel (6) fest
verbunden ist, während das andere zylindrische Bauteil (1
oder 5) mit mindestens einem Ende längsverschieblich in eine
Führung (14) des Übergangsstück (13) bzw. des Brenner
deckels (6) eingreift.
4. Gasbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trennwand (5) dasjenige zylindrische Bauteil darstellt, wel
ches sowohl mit dem Übergangsstück (13) als auch mit dem Bren
nerdeckel (6) fest verbunden ist.
5. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Drosselöffnung (2) stromab ein Prallelement
(7, 7 a) gegenübersteht.
6. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
Prallelement ein gesondertes Bauteil zwischen der Drossel (1)
und der Trennwand (5) angeordnet ist.
7. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Prallelement (7) Durchlaßöffnungen (8) aufweist, die relativ
zu den Drosselöffnungen (2) der Drossel (1) versetzt angeord
net sind.
8. Gasbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Durchlaßöffnungen (8) einen Gesamtquerschnitt von mindestens
30%, vorzugsweise 40 bis 70% des Gesamtquerschnitts der
Durchtrittsöffnungen (4) der Trennwand (5) aufweisen.
9. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Prallelement mindestens ein zylindrisches
Bauteil (7, 7 a) vorgesehen ist.
10. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das als zylindrisches Bauteil (7) ausgebildete
Prallelement an seinem einen Ende von dem Übergangsstück (13)
gehalten wird und an seinem anderen Ende an den Brennerde
ckel (6) angeschlossen ist, wobei das Prallelement mit min
destens einem Ende längsverschieblich in eine Führung (14) des
Übergangsstücks (13) bzw. des Brennerdeckels (6) eingreift.
11. Gasbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein
ungelochter Abschnitt (7 b) der Trennwand (5) das Prallelement
darstellt.
12. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Bildung der Trennwand ein zylindrischer
Brennermantel (5) mit zwischen 0,5 und 2,0 mm, vorzugsweise
zwischen 0,5 und 1,3 mm, liegender Stärke vorgesehen ist, der
sich an den Mischer (12) mit einem rotationssymmetrischen
Übergangsstück (13) anschließt, an seinem Ende von einem Bren
nerdeckel (6) verschlossen ist und mit den Durchtrittsöffnun
gen (4), die einen hydraulischen Durchmesser von 0,8 bis
1,5 mm aufweisen, in Hexagonalanordnung versehen ist, wobei
als Drossel ein innerhalb des Brennermantels zwischen dem
Übergangsstück und dem Brennerdeckel angeordneter Zylinder (1)
dient, der die Drosselöffnungen (2) in Kreisreihen (3) auf
weist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883831624 DE3831624A1 (de) | 1987-09-26 | 1988-09-17 | Gasbrenner |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3732482 | 1987-09-26 | ||
DE19883831624 DE3831624A1 (de) | 1987-09-26 | 1988-09-17 | Gasbrenner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3831624A1 true DE3831624A1 (de) | 1989-04-06 |
Family
ID=25860184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883831624 Withdrawn DE3831624A1 (de) | 1987-09-26 | 1988-09-17 | Gasbrenner |
Country Status (1)
Country | Link |
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