DE4108296A1 - Gasbrenner, insbesondere fuer haushaltsgeraete, mit sicherheitsvorkehrungen gegen die auswirkung starker druckschwankungen der primaerluft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner, insbesondere für Haushaltsgeräte wie Kochherde oder Kochplatten, mit einem Brennerkörper, der eine mit Flammöffnungen versehene umlaufende Seitenwand besitzt, die so gestaltet ist, daß sie wenigstens einen nach außen offenen Raum begrenzt, in dem wenigstens eine Zuführungsöffnung mündet, deren Querschnitt so bemessen ist, daß er eine Ausflußgeschwin­ digkeit der Luft-Gas-Brennstoffmischung ermöglicht, die gleich oder nahezu gleich der Ausflußgeschwindigkeit durch die anderen Flammöffnungen ist, wobei das Volumen dieses Raums so bemessen ist, daß er eine derartige Entspannung der Gasmischung ermöglicht, daß der Druck im Inneren des Raums gleich oder nahezu gleich dem stati­ schen Druck ist, und wobei der Querschnitt der Ausgangs­ öffnung dieses Raums so bemessen ist, daß die Ausflußge­ schwindigkeit der sie durchdringenden Gasmischung etwa 7 bis 12mal kleiner ist als die Ausflußgeschwindigkeit des die Flammöffnungen speisenden Gases.

Bekanntlich können plötzliche Druckänderungen der Primär­ luft, die in einen Gasbrenner eintritt und dort mit dem Gas gemischt wird, das Erlöschen der Flammen des Brenners hervorrufen, wenn dieser mit kleiner Flamme brennt.

Es wurde bereits vorgeschlagen (FR-PS 25 98 486), diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß man in Höhe der Umfangswand des Brennerkörpers, in der sich Flammöffnun­ gen befinden, einen nach außen offenen Raum vorsieht, in dem wenigstens eine Zuführungsöffnung mündet, deren Querschnitt so bemessen ist, daß sie eine Ausflußgeschwin­ digkeit der Luft-Gas-Mischung ermöglicht, die gleich oder nahezu gleich der Ausflußgeschwindigkeit durch die ande­ ren Flammöffnungen ist, wobei das Volumen dieses Raums so gewählt ist, daß es eine Entspannung der Gasmischung ermöglicht, derart, daß der Druck im Inneren des Raums gleich oder nahezu gleich dem statischen Druck ist, und wobei die Ausgangsöffnung dieses Raums so bemessen ist, daß die Ausflußgeschwindigkeit der sie durchdringenden Gasmischung etwa 7 bis 12mal kleiner ist, als die Aus­ flußgeschwindigkeit der die Flammöffnungen speisenden Gasmischung.

Eine derartige Anordnung arbeitet zufriedenstellend, solange die Druckänderung der Primärluft vergleichsweise klein ist. Ursache für solche Druckänderungen sind bei­ spielsweise das plötzliche Öffnen oder Schließen der Backofentür eines Küchenherds, der zwischen anderen Küchenmöbeln eingebaut ist, oder auch ein Luftstrom mittlerer Heftigkeit.

Die erwähnte Anordnung hat sich jedoch als unwirksam erwiesen, wenn die Druckänderung der Primärluft sehr spontan und sehr stark ist. Solche Druckänderungen ent­ stehen beispielsweise durch einen sehr heftigen Luft­ strom, der über den Brenner streicht, oder auch durch das Zusammenwirken eines Luftstroms und eines Druckanstiegs, der durch das Schließen oder Öffnen der Backofentür hervorgerufen wird.

Ziel der Erfindung ist es, Gasbrenner der eingangs be­ schriebenen Art so zu verbessern, daß die Flammenstabili­ tat vergrößert wird, wobei eine Brennerkonstruktion beibehalten werden soll, die einfach und ohne merkliche Mehrkosten herzustellen ist.

Dieses Ziel wird bei einem Gasbrenner der eingangs be­ schriebenen Art dadurch erreicht, daß weiterhin wenig­ stens eine hinter der Zuführungsöffnung des genannten Raums liegende Kammer vorgesehen ist, die ihrerseits eine Zuführungsöffnung für die Gasmischung besitzt, deren Querschnitt etwa gleich oder größer ist als derjenige der Zuführungsöffnung des genannten Raums, wobei diese Kammer so ausgebildet ist, daß die Luft-Gas-Mischung, die sich dort befindet, einen Puffer bildet, der plötzliche Druck­ änderungen der in den Brenner eintretenden Primärluft eliminiert oder dämpft, so daß die Flamme in dem genann­ ten Raum aufrecht erhalten wird.

Somit ist dem nach außen offenen Raum, in dem eine "wei­ che" Flamme brennt, die nicht erlöschen soll, eine Puf­ ferkammer zugeordnet, die mit einer einen Puffer bilden­ den Menge an Gasmischung gefüllt ist, die alle Druck­ schwankungen der Primärluft dämpft. Die "weiche" Flamme eines in dieser Weise ausgebildeten Brenners ist also in wesentlich größerem Maße als bei derzeit bekannten Bren­ nern den störenden Einflüssen von Druckschwankungen der Primärluft entzogen, so daß sie in der Mehrzahl der üblichen "Anblasfälle" nicht erlischt. Damit ist das Wiederzünden des Brenners gewährleistet, und die Funk­ tionssicherheit wird ganz beträchtlich erhöht.

Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Raum zwei Zuführungsöffnungen für die Gasmischung aufweist und daß zwei Kammern vorgesehen sind, die jeweils hinter diesen beiden Zuführungsöffnungen angeordnet sind, wobei jede dieser Kammern ihre eigene Zuführungsöffnung für die Gasmischung besitzt.

Vorzugsweise liegen die beiden Kammern symmetrisch zu beiden Seiten des Raums und werden teilweise von der Seitenwand des Brennerkörpers begrenzt. Man erhält somit eine Struktur, die mechanisch robust ist und ebenso wie bekannte Strukturen leicht als Gußteil herzustellen ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Kammer außerdem mit wenigstens einer Flammöffnung in der Seiten­ wand des Brennerkörpers ausgestattet, wobei die Zufüh­ rungsöffnung jeder Kammer so bemessen ist, daß sie einen Durchsatz der Luft-Gas-Mischung ermöglicht, der groß genug ist, um sowohl den Raum als auch die zugehörige Flammöffnung für die "harte" Flamme zu speisen. Obwohl das Vorhandensein der beiden Pufferkammern den Raumbedarf des Systems zur Erzeugung der "weichen" Flamme vergrößert, wird dadurch die Gesamtzahl der Flammen des Brenners nicht beeinträchtigt, insbesondere bei Brennerkonfigura­ tionen, die mit mehreren (zum Beispiel 2 oder 4) Räumen zur Erzeugung einer weichen "Flamme" ausgestattet sind. In diesem Fall müssen die Zuführungsöffnungen der Puffer­ kammer oder der Pufferkammern infolgedessen einen größe­ ren Querschnitt haben. Der Querschnitt der Zuführungsöff­ nung jeder Pufferkammer ist vorteilhafterweise 1,65mal so groß wie der Querschnitt der Eintrittsöffnung des Raums für die "weiche" Flamme.

Der Nutzen der erfindungsgemäßen Anordnung ist umso größer, je kleiner der Abstand zwischen der Düse und den Flammen ist, mit anderen Worten, je kleiner das Zwischen­ volumen zwischen Düse und Flammen ist. Deshalb ist die Erfindung von ganz besonderem Vorteil für Flachbrenner, wie sie insbesondere in Kochplatten verwendet werden, die einen Brennerkörper besitzen, der einen axialen, vertika­ len, zylindrischen Durchgang für die Gaszufuhr besitzt und der eine Gasdüse aufnimmt und mit einer Kappe abge­ deckt ist, wobei die die Mündungsöffnung des Durchgangs zur Gaszufuhr umgebende ringförmige Fläche des Brenner­ körpers und/oder die dieser gegenüberliegende Oberfläche der Kappe kegelstumpfförmig ausgebildet sind, so daß sie ein ringförmiges Diffusorsystem begrenzen, das sich annähernd transversal zu dem Gasstrom erstreckt und wobei zwischen diesem Diffusorsystem und der mit Flammöffnungen ausgestatteten Seitenwand eine ringförmige Dekompressions­ kammer vorgesehen ist.

Im folgenden sei die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert.

Fig. 1 zeigt eine als Diametralschnitt längs der Linie I- I von Fig. 2 ausgeführte partielle Halbansicht eines als Flachbrenner ausgeführten Gasbrenners gemäß der Erfin­ dung,

Fig. 2 zeigt eine entsprechende Linie II-II von Fig. 1 ausgeführte Teilansicht des Brenners von Fig. 1 von unten.

In Fig. 1 sind nur die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Organe des Brenners dargestellt.

Der in Fig. 1 und 2 fragmentarisch dargestellte Brenner umfaßt im wesentlichen einen Brennerkörper 1 und eine Kappe 2, die diesen abdeckt.

Der Brennerkörper 1 besitzt einen axialen, vertikalen Durchgang 3 für die Gaszufuhr, der zylindrisch ausgebil­ det und an seiner Basis mit einer (nicht dargestellten) Gasdüse ausgestattet ist. Die ringförmige Oberseite 4 des Brennerkörpers 1, der die obere Öffnung des vertikalen Durchgangs 3 umgibt, ist in radialer Richtung vom Zentrum nach außen von oben nach unten geneigt, so daß sie eine kegelstumpfförmige Fläche bildet. Der Brennerkörper 1 besitzt ferner eine umlaufende Seitenwand 5, die nach oben ragt und als Träger der Kappe 2 dient. Diese Seiten­ wand wird von Öffnungen 6 für die Heizflammen 7 durch­ drungen.

Zwischen der kegelstumpfförmigen Ringfläche 4 und der Seitenwand 5 befindet sich ein ringförmiger vertiefter Teil 8.

Bei einem solchen Flachgasbrenner bestimmen die kegel­ stumpfförmige Fläche 4 und die Unterseite 10 der Kappe 2 ein ringförmiges Diffusorsystem 9, während der vertiefte Teil 8 eine Dekompressionskammer für das Gasmisch bildet.

Gemäß der Anordnung in dem oben erwähnten französischen Patent FR 25 98 486 ist in der Kontur des Brennerkörpers ein nach außen offener Raum 11 vorgesehen, der über wenigstens eine Zuführungsöffnung 13 mit dem Innenraum des Brennerkörpers in Verbindung steht. Dieser Raum 11 wird von einem annähernd halbkreisförmigen, nach innen gerichteten Versatz 12 der Seitenwand 5 des Brennerkör­ pers begrenzt. Außerdem ist der Querschnitt der Zufüh­ rungsöffnung 13 so gewählt, daß sie eine Ausflußgeschwin­ digkeit der Gasmischung gewährleistet, die so groß oder annähernd so groß ist wie die Ausflußgeschwindigkeit durch die Flammöffnungen 6. Das Volumen des Raums 11 ist so bemessen, daß er eine Entspannung der Gasmischung zuläßt, so daß der Druck im Inneren des Raums 11 gleich oder nahezu gleich dem statischen Druck ist. Schließlich ist der Querschnitt der Ausgangsöffnung 14 des Raums 11 so bemessen, daß die Ausflußgeschwindigkeit der Gasmi­ schung etwa 7 bis 12mal kleiner ist als die Ausflußge­ schwindigkeit der die Flammöffnungen 6 speisenden Gasmi­ schung.

Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Kammer 15 vorgesehen, die hinter der Zuführungsöffnung 13 des Raums 11 liegt und eine eigene Zuführungsöffnung 16 besitzt, deren Querschnitt etwa mit demjenigen der Öffnung 13 überein­ stimmt.

Die Kammer 15 wird so mit einer Menge an Gasmischung gefüllt, die als Puffer dient zwischen der entflammten Gasmischung in dem Raum 11, wo sie eine "weiche" Flamme 17 liefert, und dem Innenraum des Brenners, wo die Pri­ märluft, die dem durch die Düse gelieferten Gas zugemischt wird, plötzlichen und großen Druckänderungen unterliegen kann.

Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Stabilität der "weichen" Flamme 17 noch verbessert wird, wenn man dem Raum 11 zwei Pufferkammern 15 zuordnet, die jeweils eine eigene Zuführungsöffnung 16 haben und jeweils über eine Öffnung 13 mit dem Raum 11 in Verbindung stehen.

Um den Innenraum des Brennerkörpers soweit wie möglich zu verkleinern und eine mechanisch widerstandsfähige Struk­ tur zu erhalten, die durch herkömmliche Gußverfahren leicht herzustellen ist, liegen die beiden Kammern 15 zu beiden Seiten des Raums 11 unmittelbar hinter der Um­ fangswand 5 des Brennerkörpers 2, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Es ist dann möglich, in dem die einzelnen Pufferkammern 15 begrenzenden Teil der umlaufenden Wand jeweils eine Flammöffnung 6a vorzusehen, die von der in der jeweiligen Pufferkammer 15 vorhandenen Gasmischung gespeist wird. Daraus ergibt sich zwar eine geringfügige Druckverringe­ rung im Innern der Pufferkammer, die jedoch ohne merkli­ che Auswirkung auf die Bildung der "weichen" Flamme 17 und deren Stabilität ist. Diese Anordnung bietet somit den Vorteil, daß die Anzahl der Heizflammen 7 nicht verringert und somit die Wirksamkeit des Brenners im Normalbetrieb nicht beeinträchtigt wird.

Versuche, die an einem nach der Darstellung in Fig. 1 und 2 ausgeführten Brenner durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß das Volumen der Pufferkammer 15 nicht kritisch ist und daß die Stabilität der "weichen" Flamme gewährleistet war bei einem von 25% bis 60% variierenden Verhältnis zwischen dem Volumen der Pufferkammer 15 und dem Volumen des Raums 11. Andererseits hat es sich als notwendig erwiesen, daß der Querschnitt der Zuführungsöffnung 16 für jede Pufferkammer 15 wenigstens etwa 1,65mal so groß ist, wie der Querschnitt der Eintrittsöffnung 13 des Raums 11, so daß die Luft-Gas-Mischung im Normalbetrieb mit jeweils geeigneten Durchsatzmengen den Öffnungen 6a und 14 zugeführt werden, um die Aufrechterhaltung der "harten" Flammen 7a bzw. der "weichen" Flamme 17 sicher­ zustellen.

Es wurden vergleichende Blasversuche mit einem Pendel nach den Richtlinien der Normen NF D32-321 und D32-322 durchgeführt. Bei einem herkömmlichen Brenner ohne Raum mit "weicher" Flamme wurden die Flammen nach einem einzi­ gen Durchgang des Pendels, das anfänglich um 30° ausge­ lenkt war, gelöscht. Bei einem Brenner mit einem Raum mit "weicher" Flamme nach FR-PS 25 98 486 brannte die "weiche" Flamme nach einem einzigen Durchgang des anfänglich um 30° oder wenig mehr ausgelenkten Pendels weiter, wurde jedoch durch einen stärkeren Luftzug (Pendel mit einer spürbar größeren Anfangsauslenkung) gelöscht. Bei einem Brenner gemäß vorliegender Erfindung schließlich brannte die "weiche" Flamme bei jeder Neigung des Pendels weiter, sogar nach einem doppelten Durchgang des Pendels bei einer Anfangsauslenkung von 90° oder mehr.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es also, eine "weiche" Flamme zur Reaktivierung des Brenners auch unter schwierigen Betriebsbedingungen des Brenners aufrechtzu­ erhalten, wobei diese Bedingungen beispielsweise einem heftigen Luftzug entsprechen können, der über den Brenner streicht, oder einer plötzlichen Druckänderung der Pri­ märluft, die beispielsweise durch das Öffnen oder Schließen der Tür eines darunterliegenden Backofens verursacht wird.

Der Nutzen der erfindungsgemäßen Anordnung ist umso größer, je kleiner der Abstand zwischen der Düse und den Flammen ist. Mit anderen Worten, die Anordnung gemäß der Erfindung ist bei allen Typen von Gasbrennern anwendbar, jedoch von ganz besonderem Vorteil bei flachen Gasbren­ nern der oben beschriebenen und in den Zeichnungsfiguren dargestellten Bauart.

Die Erfindung ist selbstverständlich keineswegs auf das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle Varianten, die von demselben Grundprinzip Gebrauch machen.

Claims (6)

1. Gasbrenner, insbesondere für Haushaltsgeräte wie Kochherde oder Kochplatten, mit einem Brennerkörper (1), der eine mit Flammöffnungen (6) versehene umlaufende Seitenwand besitzt, die so gestaltet ist, daß sie wenigstens einen nach außen offenen Raum (11) begrenzt, in dem wenigstens eine Zuführungsöffnung (13) mündet, deren Querschnitt so bemessen ist, daß er eine Ausflußgeschwindigkeit der Luft-Gas-Brennstoff­ mischung ermöglicht, die gleich oder nahezu gleich der Ausflußgeschwindigkeit durch die anderen Flammöffnun­ gen ist, wobei das Volumen dieses Raums (11) so bemes­ sen ist, daß er eine derartige Entspannung der Gasmi­ schung ermöglicht, daß der Druck im Inneren des Raums gleich oder nahezu gleich dem statischen Druck ist, und wobei der Querschnitt der Ausgangsöffnung (14) dieses Raums (11) so bemessen ist, daß die Ausflußge­ schwindigkeit der sie durchdringenden Gasmischung etwa 7 bis 12mal kleiner ist als die Ausflußgeschwindigkeit des die Flammöffnungen speisenden Gases, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin wenigstens eine hinter der Zuführungsöffnung (13) des genannten Raums (11) liegende Kammer (15) vorgesehen ist, die ihrerseits eine Zuführungsöffnung (16) für die Gasmischung besitzt, deren Querschnitt etwa gleich oder größer ist als derjenige der Zufüh­ rungsöffnung (13) des genannten Raums (11), wobei diese Kammer so ausgebildet ist, daß die Luft-Gas- Mischung, die sich dort befindet, einen Puffer bildet, der plötzliche Druckänderungen der in den Brenner eintretenden Primärluft eliminiert oder dämpft, so daß die Flamme in dem genannten Raum (11) aufrecht erhal­ ten wird.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (11) zwei Zuführungsöffnungen (13) für die Gasmischung aufweist und daß zwei Kammern (15) vorgesehen sind, die jeweils hinter diesen beiden Zuführungsöffnungen angeordnet sind, wobei jede dieser Kammern (15) ihre eigene Zuführungsöffnung (16) für die Gasmischung besitzt.

3. Gasbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (15) symmetrisch zu beiden Seiten des Raums (11) angeordnet sind und teilweise von der Seitenwand (5) des Brennerkörpers (1) begrenzt werden.

4. Gasbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (15) außerdem wenigstens eine Flamm­ öffnung (6a) in der Seitenwand (5) des Brennerkörpers aufweist und daß die Zuführungsöffnung jeder Kammer (15) so bemessen ist, daß sie einen genügend großen Durchsatz an Luft-Gas-Mischung ermöglicht, um den genannten Raum (11) und die Flammöffnung (6a) zu speisen.

5. Gasbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Zuführungsöffnung (16) jeder Kammer (15) wenigstens 1,65mal so groß ist wie der Querschnitt der Eintrittsöffnung (13) des Raums (11).

6. Flachgasbrenner, insbesondere für Haushaltsgeräte, mit einem Brennerkörper, der einen axialen, vertikalen, zylindrischen Durchgang (3) für die Gaszuführung aufweist, in dem eine Gasdüse aufgenommen ist, sowie mit einer Kappe (12), die den Brennerkörper abdeckt, wobei die ringförmige Fläche (4) des Brennerkörpers, die die Mündungsöffnung des genannten Durchgangs (3) zur Gaszuführung umgibt und/oder die dieser Fläche gegenüberliegende Fläche (10) der Kappe (2) kegel­ stumpfförmig ausgebildet sind und somit ein ringförmi­ ges Diffusorsystem (9) begrenzen, das annähernd trans­ versal zu dem Gasstrom verläuft, wobei ferner zwischen diesem Diffusorsystem (9) und der mit Flammöffnungen (6) ausgestatteten Seitenwand (5) eine ringförmige Dekompressionskammer (8) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß er nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.