DE69315152T2

DE69315152T2 - Brennereinrichtung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE69315152T2
Application number: DE69315152T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Ishikawa; Masaaki Nakaura; Hideo Okamoto; Kazuo Yagi
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1992-09-11
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2013-09-14
Also published as: DE69315152D1; EP0587456B1; US5525054A; US5661905A; EP0587456A1; AU666034B2; AU4623993A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Brennervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Brennervorrichtungen, die als Heizquellen für Wasserhitzvorrichtungen verwendet werden können.
In einer für eine Wassererhitzvorrichtung verwendeten Brennervorrichtung bildet ein zweiter Brenner eine zweite Feueröffnung, die in einer Weise vorgesehen ist, bei der eine erste Feueröffnung eines ersten Brenners, wie in JP-A-03263505 des Patent Abstract of Japan, Band 16, Nr.77 (M-1214), dargestellt, sandwichartig umschlossen wird. In der Wassererhitzvorrichtung ist eine Reihenanordnung von Brennervorrichtungen in regelmäßigen Abständen angeordnet, bei welcher ein Luft- /Brennstoffgemisch durch einzelne Düsen sowohl der ersten Feueröffnung als auch der zweiten Feueröffnung zugeführt wird.
Die erste Feueröffnung verbrennt vorrangig einen luftreichen Brennstoff der magerer als ein stöchiometrisches Luft-/Brennstoffgemisch ist, während die zweite Feueröffnung ein brennstoffreiches Gemisch verbrennt, das reichhaltiger als das stöchiometrische Luft-/Brennstoffgemisch ist. Dies ermöglicht im wesentlichen das Beibehalten eines gleichmäßigen Luft-/Brennstoffgemischverhältnisses so daß im Vergleich mit dem Stand der Technik, bei dem die Emission bei etwa 120 ppm liegt, eme Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) auf 40 60 ppm gesenkt wird. Ferner ist es möglich, das brennstoffreiche Gemisch an der ersten Feueröffnung und den luftreichen Brennstoff an der zweiten Feueröffnung zu verbrennen, so daß die Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) gesenkt wird.
Bei dieser Art von Wassererhitzvorrichtung sind jedoch drei Ansaugöffnungen und drei Düsen erforderlich, um das Luft-/Brennstoffgemisch einer Reihe von drei Feueröffnungen zuzuführen. Dies erfordert aufgrund von Größenschwankungen bei den zusammengebauten Elementen komplizierte Verfahren zur Einstellung des Luft- /Brennstoffverhältnisses, so daß die gesamte Konstruktion komplexer wird und die Herstellungskosten erhöht werden.
In DE-A-3906795 wird eine Gasbrennervorrichtung offenbart, die sekundäre Brenner an jeder Seite jedes primären Brenners aufweist, welche unabhängig vom primären Brenner und voneinander mit Gas und Luft versorgt werden.
In EP-A-0,33 1,037 wird eine Gasbrennervorrichtung offenbart, die abwechselnde Gruppen von ersten Feueröffnungen und zweiten Feueröffnungen aufweist, welche durch Lammieren einer großen Anzahl flacher Platten gebildet werden. Die erste und zweite Feueröffnung wird durch separate Zuführwege mit Gas und Luft versorgt.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Brennervorrichtung mit einem einfachen Luft-/Brennstoffzufuhrsystem vorzusehen, bei der das Luft- /Brennstoffverhältnis einfach eingestellt werden kann und deren Herstellungskosten niedriger sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Brennervorrichtung, die leicht herzustellen ist, zur Hand zu geben, um die Herstellungskosten zu senken.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Brennervorrichtung, die das den zwei zweiten seitlich des ersten Brenners vorgesehenen Feueröffnungen zugeführte Luft-/Brennstoffgemisch gleichmäßiger verteilen kann, zur Hand zu geben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennervorrichtung, die den vom Brenner erzeugte Geräuschpegel senken kann, zur Hand zu geben.
Erfindungsgemäß wird eine Gasbrennervorrichtung zur Hand gegeben, die folgendes umfaßt:
- einen ersten Brenner mit mindestens einer ersten Feueröffnung und
- einen zweiten Brenner mit mindestens einem Paar zweiter Feueröffnungen, wobei ein bzw. jedes Paar der zweiten Feueröffnungen aufjeder Seite der oder einer ersten Feueröffnung angeordnet ist, und mit einer gemeinsamen Saugöffnung, durch die Heizgas und Primärluft zu den zweiten Feueröffnungen unabhängig von der Zufuhr von Heizgas und Primärluft zu dem ersten Brenner zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß:
- der zweite Brenner durch eine sich auf beiden Seiten des ersten Brenners erstreckende und damit die zweiten Feueröffnungen bildende Metallplatte gebildet wird.
Erfindungsgemaß wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Gasbrennervorrichtung zur Hand gegeben, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
- Symmetrisches Ausschneiden einer ersten Metallplatte und aufwölbendes Verformen dieser, so daß sie einen ersten Zwischenzuschnitt bildet;
- Biegen des ersten Zwischenzuschnitts an seiner Mitte, um eine erste Brennerflußstrecke vorzusehen, und gleichzeitig Verbinden der nicht gewölbten Teile, um einen ersten Brenner mit mindestens einer ersten Feueröffnung zu bilden;
- Ausschneiden einer zweiten Metallplatte und deren symmetrisches aufwölbendes Verformen, so daß sie einen zweiten Zwischenzuschnitt bildet:
- Biegen des zweiten Zwischenzuschnitts an seiner Mitte, um eine Abdeckplatte zu bilden;
- Anordnen der Abdeckplatte um mindestens ein oberes Ende des ersten Brenners, um zweite Feueröffnungen an jeder Seite der bzw. einer ersten Feueröffnung zu bilden, und gleichzeitig Bilden einer zweiten Brennerflußstrecke zwischen den zweiten Feueröffnungen und einer gemeinsamen Ansaugöffnung, in die Heizgas und Primärluft unabhängig von der Zuführ zu dem ersten Brenner zugeführt werden kann, um einen zweiten Brenner zur Hand zu geben.
Mit der bei dem zweiten Brenner vorgesehenen gemeinsamen Öffnung ist es möglich, das Luft-/Brennstoffgemisch zwei an beiden Seiten des ersten Brenners angebrachten zweiten Feueröffnungen mittels einer einzigen Düse zuzuführen. Dies ermöglicht wegen der verringerten Anzahl an Düsen und Ansaugöffnungen die Einstellung des Luft-/Brennstoffgemisches in einem einfachen Arbeitsgang.
Bei den durch das Umkleiden des ersten Brenners durch eine Metallplatte vorgesehenen zwei Umkleidungsfeueröffnungen ist es möglich, die Umkleidungsfeueröffnungen bei verringerten Herstellungskosten einfach herzustellen.
Mit der durch die axial angeordnete Reihe kleiner Öffnungen geschaffenen Verbindungsöffnung ist es möglich, dem zweiten Brenner das Luft-/Brennstoffgemisch entlang der zwei Umkleidungsfeueröffnungen gleichmäßig zuzuführen, so daß die Stabilität des Brennzustands verbessert wird.
Durch Verwirklichen der ersten Feueröffnung als eine Vielfachreihe von Schlitzen ist es möglich, eine Verbrennungskraft pro Schlitz zu senken, was die Flammenvibration aufgrund teilweisen Verbrennens bei Betrieb mit magerer Luft-/Brennstoffbegrenzung verringert. Das verringert die Vibrationsenergie der Flamme pro Schlitz, was die Geräuschbildung durch Flammenvibration reduziert.
Durch Vorsehen der ersten Feueröffnung als ausgedehnt verteilte kleine Öffnungen ist es möglich, die Größe der Öffnungen weiter zu verringern, so daß das durch Flammenvibration bedingte Geräusch weiter reduziert wird.
Wenn der luftreiche Brennstoff mittels des Verbindungswegs dem die Verbrennungsgrenze überschreitenden brennstoffreichen Gemisch zugeführt wird, so daß es auf ein brennbares Luft-/Brennstoffverhältnis verdünnt wird, werden die Flammen nur dorthin gezogen, wo das brennbare Gemisch gegeben ist, selbst wenn der Fluß des brennstoffreichen Gemisches sich zum Betriebszeitpünkt mit einer niedrig brennenden Last verlangsamt. Dies ermöglicht es, die peripheren Elemente der Brennervorrichtung vor einer Überhitzung zu schützen, und macht es ferner möglich, eine Kohlenstoffablagerung, einen Flammenrückschlag und eine Geräuschbildung im Brenner zu verhindern, um so die Sicherheit zu gewährleisten.
Wenn das verengte Halsteil in etwa an der oberen Reichweite der Umkleidungsfeueröffnung vorgesehen ist, wird ein Flammenrückschlag an dem verengten Halsteil gestoppt, wenn der Fluß des Luft-/Brennstoffgemisches sich von der Umkleidungsfeueröffnung verlangsamt, so daß der Flammenrückschlag zum Betriebszeitpunkt bei einer niedrig brennenden Last bewirkt wird. Dies ermöglicht es, die peripheren Elemente der Brennervorrichtung vor einer Überhitzung zu schützen, und macht es ferner möglich, eine Kohlenstoffablagerung, einen Flammenrückschlag und eine Geräuschbildung im Brenner zu verhindern, um so die Sicherheit zu gewährleisten.
Wenn ein Verschlußdeckel zur teilweisen Abdeckung der Umkleidungsfeueröffnung und zu deren Unterteilung in eine Vielzahl von Flammenöffnungen vorgesehen ist, ist es möglich, die Geschwindigkeit des Gas-/Brennstoffgemisches zu erhöhen, so daß ein Flammenrücksehlag und eine Verformung der Umkleidungsfeueröffnung unter dem Umstand, in dem die brennstoffreiche Verbrennung häufig zur Verursachung eines Flammenrückschlags und einer ungleichmäßigen Verbrennung in der Umkleidungsfeueröffnung neigt, vermieden wird. Dies macht es möglich, die peripheren Elemente der Brennervorrichtung vor einer Überhitzung zu schützen, und macht es ferner möglich, eine Kohlenstoffablagerung, einen Flammenrückschlag und eine Geräuschbildung im Brenner zu verhindern, um so die Sicherheit zu gewährleisten.
Durch Herstellung des Verschlußdeckels einstückig mit dem Umkleidungsbrenner ist es möglich, die Herstellungskosten zu verringern.
Wenn die erste Feueröffnung durch eine Vielzahl von kleinen, in der Form einer planaren Konfiguration angeordneten Feueröffnungen ausgebildet ist, ist es möglich, die Feueröffnungen so zu verringern, daß der Geräuschpegel weiter gesenkt wird.
Wenn die erste Feueröfihung zwischen den Bandmetallen vorgesehen ist, wird die Notwendigkeit eines Schweißvorgangs unnötig gemacht, so daß die größenmäßige Schwankung aufgrund thermischer Spannung verringert wird.
Die Trennzone ist zwischen der ersten Feueröffnung und der zweiten Feueröffnung vorgesehen.
Die Erfmdung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Begleitzeichnungen, die nur der Veranschaulichung dienen, noch verständlicher. Hierbei sind:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Wassererhitzapparats, in dem eine Gasbrennervorrichtung gemaß einer ersten erfindungsgemaßen Ausführung integriert ist;
Fig. 2a eine Seitenansicht eines Hauptbrenners;
Fig. 2b eine Seitenansicht des Gasbrenners;
Fig. 2c eine Fig. 2b ähnelnde Ansicht gemaß einer abgeänderten Form der ersten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 3a eine Querschnittansicht der Breite eines Hauptbrenners entlang der Linie I-I aus Fig. 2b;
Fig. 3b eine Querschnittansicht der Breite des Gasbrenners entlang der Linie II-II aus Fig. 2b;
Fig. 4 eine schematische Ansicht des Wassererhitzapparats, in dem die Gasbrennervorrichtung integriert ist;
Fig. 5a eine Seitenansicht des Hauptbrenners nach einer zweiten erfindungsgemaßen Ausführung;
Fig. 5b eine Seitenansicht der Gasbrennervorrichtung nach der zweiten erfindungsgemaßen Ausführung;
Fig. 6a eine Seitenansicht des Hauptbrenners nach einer dritten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 6b eine Seitenansicht der Gasbrennervorrichtung nach der dritten erfindungsgemaßen Ausführung;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Gasbrennervorrichtung nach einer vierten erfindungsgemaßen Ausführung;
Fig. 8 eine Seitenansicht der Gasbrennervorrichtung nach der vierten erfindungsgemaßen Ausführung;
Fig. 9a eine Seitenansicht des Hauptbrenners nach der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 9b eine Draufsicht auf den Hauptbrenner nach der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 9c eine Rückansicht des Hauptbrenners nach der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 10a eine Seitenansicht einer Abdeckplatte nach der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 10b eine Draufsicht auf die Abdeckplatte nach der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 10c eine Rückansicht der Abdeckplatte nach der vierten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 11a eine Draufsicht auf die Gasbrennervorrichtung nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 11b eine Ansicht der Abdeckplatte nach einer fünften erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 12 eine Draufsicht auf die Gasbrennervorrichtung nach einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 13a bis 13d Ansichten von Bestandteilen des Hauptbrenners für die Gasbrennervorrichtung nach der sechsten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 14 eine Draufsicht auf die Gasbrennervorrichtung nach einer siebten erfindungsgemaßen Ausführung;
Fig. 15a und 15b Diagramme, die einen Bereich der Verbrennungsstabilität angeben;
Fig. 16a eine Draufsicht auf eine Gasbrennervorrichtung nach einer abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 16b eine Vorderansicht einer Gasbrennervorrichtung nach einer abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 16c eine Längsquerschnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 16a;
Fig. 16d eine Längsquerschnittansicht entlang der Linie B-B aus Fig. 16a;
Fig. 16e eine vergrößerte Längsquerschinttansicht einer Hauptfeueröffnung der Gasbrennervorrichtung nach der abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausfürung;
Fig. 16f eine Vorderansicht der Hauptfeueröffnung der Gasbrennervorrichtung nach der abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 16g eine Draufsicht auf die Hauptfeueröffnung der Gasbrennervorrichtung nach der abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 16h eine Rückansicht der Hauptfeueröffnung der Gasbrennervorrichtung nach der abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 16i eine perspektivische Ansicht der Hauptfeueröffnung der Gasbrennervorrichtung nach der abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 16j ein Diagramm, das den von der Gasbrennervorrichtung verursachten Geräuschpegel anzeigt;
Fig. 16k eine Längsquerschnittansicht der Gasbrennervorrichtung nach einer achten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 17a eine Draufsicht auf die Gasbrennervorrichtung nach einer neunten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 17b eine Längsquerschnittansicht der Gasbrennervorrichtung entlang der Linie III- III aus Fig. 17a;
Fig. 18 eine Längsquerschnittansicht der Gasbrennervorrichtung nach einer zehnten erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 19a eine Längsquerschnittansicht der Gasbrennervorrichtung nach einer elften erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 19b ein Plan der Gasbrennervorrichtung nach der elften erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 20a eine Längsquerschnittansicht der Gasbrennervorrichtung nach einer zwölften erfindungsgemäßen Ausführung;
Fig. 20b ein Plan der Gasbrennervorrichtung nach der zwölften erfindungsgemaßen Ausführung;
Fig. 21a eine Längsquerschnittansicht der Gasbrennervorrichtung nach einer dreizehnten erfindungsgemaßen Ausführung und
Fig. 21b ein Plan der Gasbrennervorrichtung nach der dreizehnten erfindungsgemaßen Ansführung.
Unter Bezug auf Fig. 1, die eine Brennervorrichtung 100 für einen Wassererhitzapparat nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung zeigt, ist die Brennervorrichtung 100 durch einen (nicht abgebildeten) Rahmen getragen und weist eine in regelmäßigen Abständen angeordnete Erhitzquelle 200 auf. An einem oberen Ende jeder der Brennervorrichtungen ist eine längliche Hauptfeueröffnung 11 vorgesehen, die als erste Feueröffnung dient. An einer Seite jeder der Brennervorrichtungen ist ein Hauptbrenner 1 der flachen Art (erster Brenner) vorgesehen, der eine Ansaugöffnung 12 aufweist, durch die ein Luft/Brennstoffgemisch gezogen wird. In der Nähe der beiden Seiten der Hauptfeueröffnung 11 sind schlitzähnliche Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 vorgesehen, die jeder von ihnen als zweite Feueröffnung dienen. An einem unteren Ende jeder der Brennervorrichtungen ist ein Umkleidungsbrenner 2 (zweiter Brenner) vorgesehen, der eine gemeinsame Ansaugöffnung 22 aufweist. In der Ansaugöffnung 12 des Hauptbrenners 1 und der Verbindungsöffnung 22 des Umkleidungsbrenners 2 ist ein Dämpfer 3 vorgesehen, der eine Drosselöffnung 31(32) zur Einstellung der Primärluft jedes der Brenner aufweist. Bei der Herstellung des Hauptbrenners 1 wird eine Vielfachreihe von Schlitzen aus einer Metallplatte ausgestanzt, um die Hauptfeueröffnung 11 an einer zentralen Position der Hauptfeueröffnung 11 zu bilden, wahrend gewölbte Teile 1A, 1B symmetrisch auf einer Metallplatte 1M mit einer Mittellinie X als symmetrische Ebene, wie in Fig. 2a, 2b dargestellt, vorgesehen werden. Mit Ausnahme des Teils, in dem die Hauptfeueröffung 11 vorhanden ist, ist die Metallplatte 1M in einer U-förmigen Konfiguration gebogen, wobei ein oberes Ende als Mittellinie X ein flaches Teil 1C der Metallplatte 1M überlappt Das überlappte flache Teil 1C wird mittels Punktschweißen, wie in Fig. 2a, 3a und 3b gezeigt, verbunden. Es wird darauf hingewiesen, daß ein Randende des flachen Teils 1C vorzugsweise nach innen gedreht ist, um ein U-förmiges Ende zu bilden, so daß die Unterbindung eines Gasaustritts sichergestellt wird. Dadurch wird die Hauptfeueröffnung 11 auf ihrem oberen Ende gebildet, welches eine Vielfachreihe an Schlitzen 111 aufweist, und ein Ende des gewölbten Teils 1A bildet die Ansaugöffnung 12 für das Luft-/Brennstoffgemisch, während eine Innenseite des gewölbten Teils 1A eine Flußstrecke 13 bildet, welche die Ansaugöffnung 12 mit der Hauptfeueröffnung 11 verbindet, wie in Fig. 2a, 3a und 3b dargestellt. Durch die Schaffung des gewölbten Teils 1B werden jeweils eine Ansaugöffnung 14, ein Halsteil 15 und ein Halsauslaß 16 des Umkleidungsbrenners 2 über einem oberen Ende der Ansaugöffnung 12 gebildet. Es wird festgestellt, daß der Hauptbrenner statt mit einer Blechplatte durch Schweißen, Schmieden oder andere Herstellverfahren hergestellt werden kann. Es wird festgestellt, daß eine Mehrzahl schlitzähnlicher Verbindungsdurchgänge 3b in einer oberen Seite der Metallplatte 1M vorgesehen werden können, um eme Flußstrecke des Brenners 1 mit der Umkleidungsfeueröffnung 21, wie in Fig. 2c dargestellt, zu verbinden.
Andererseits wird der Umkleidungsbrenner 2 wie folgt gefertigt:
Eine Mehrzahl rechteckiger Zuschnitte 20a werden in einer zentralen Position eines Blechs 1N gebildet, und ein gewölbtes Teil 1A wird an beiden Seiten des Blechs 1N symmetrisch vorgesehen. Dann wird das Blech 1N in eine U-förmige Konfiguration gebogen, wobei ein oberes Ende als eine Mittellinie Y dient, um eine Abdeckplatte 20, wie in Fig. 2b, 3a und 3b dargestellt, vorzusehen. Die Abdeckplatte 20 wird so zusammengebaut, daß sie den Hauptbrenner 1 so umgibt, daß ein flaches Teil 28 der Abdeckplatte 20 mit dem flachen Teil 1C des Hauptbrenners 1 überlappt. Die überlappten flachen Teile 1C, 2B werden mittels Punktschweißen, wie in Fig. 2b 3a und 3b dargestellt, verbunden. Es wird festgestellt, daß ein Randende des flachen Teils 2B vorzugsweise nach innen gedreht wird, um ein U-förmiges Ende zu bilden, um die Unterbindung eines Gasaustritts sicherzustellen. In diesem Fall umkleidet ein gewölbtes Teil 2A die Hauptfeueröffnung 11, die Ansaugöffnung 12 und die Flußstrecke 13 des Hauptbrenners 1 und bildet die schlitzartigen Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 und die gemeinsame Ansaugöffnung 22. An beiden Seiten des Hauptbrenners list eine Flußstrecke 23 ausgebildet, die die gemeinsame Ansaugöffnung 22 mit den Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 verbindet.
Die Hauptfeueröffnung 11 und die Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 sind so positioniert, daß sie in die rechteckigen Zuschnitte 20a hinaufbucken. Die Ansaugöffnung 14, das Halsteil 15 und der Halsauslaß 16 des Umkleidungsbrenners 2 werden in die gemeinsame Ansaugöffnung 22 eingepaßt. Mit dieser Konstruktion werden Luft und Brennstoffgas aus der gemeinsamen Ansaugöffnung 22 angezogen und an dem Halsteil 15 gemischt, so daß diese den Halsauslaß 16 erreichen, in dem das Gemisch aus Luft und Brennstoffgas gleichinäßig zu den zwei Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 verteilt wird. Wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, sind die Brennstoffgaszuführleitungen 4, 5 so angeordnet, daß sie den Drosselöffnungen 31, 32 des Dämpfers 3, der in der Ansaugöffnung 12 des Hauptbrenners 1 und der Ansaugöffnung des Umkleidungsbrenners 2 angebracht ist, entsprechen. Die Brennstoffgaszuführleitungen 4, 5 besitzen einzelne Düsen 41, 51. Das von der Düse 41 zugeführte Brennstoffgas trifft an der Drosselöffnung 31 auf die Primärluft und erreicht so die Flußstrecke 13 mittels der Ansaugöffnung 12, so daß es an der in Fig. 3 dargestellten Hauptfeueröffnung 11 verbrennt. Das von der Düse 51 zugeführte Brenngas trifft an der Drosselöffnung 32 die Primärluft und erreicht so den Flußweg 23 mittels der Ansaugöffnung 22 und des Halsteils 15, so daß es sich zu beiden Seiten der Hauptfeueröffnung 11 gabelt, um an den Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 zu verbrennen.
in diesem Fall wird das luftreiche Brennstoffgemisch dem Hauptbrenner 1 zugeführt. Das Luftverhältnis des Gemisches liegt zur Veranschaulichung bei 1,4. Andererseits wird das brennstoffreiche Gemisch dem Umkleidungsbrenner 2 zugeführt. Das Luftverhältnis des brennstoffreichen Gemisches beträgt beispielsweise 0,8. Aufgrund des hohen Luftverhältnisses des luftreichen Brennstoffgemisches emittiert der Hauptbrenner 1 weniger Stickstoffmonoxid (NOx). Aufgrund des niedrigen Luftverhälmisses des brennstoffreichen Gemisches emittiert auch der Umkleidungsbrenner 2 weniger Stickstoffmonoxid (NOx).
Durch Ausbilden der Hauptfeueröffnung 11 als Vielfachreihe von Schlitzen ist es möglich, die Verbrennungsmenge pro Schlitz zu verringern, wodurch es möglich wird, die Flammenvibration zu verringern, welche häufig aufgrund teilweiser Verbrennung zum Betriebszeitpunkt in dem Bereich des mageren Luft-/Brennstoffverhältnisses aufiritt. Dies führt weiterhin zur Geräuschverringerung aufgrund der Flammenvibration, da die Vibrationsenergie der Flamme an jedem der Schlitze 111 abnimmt. Mit dieser Konstruktion ist es möglich, die Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) bei etwa 120 ppm liegt, wenn das Luft- /Brennstoffgasgemisch mit einem Luftverhältnis von 1,2 verbrennt, auf 40 60 ppm zu senken.
Das Vorhergehende zeigt, daß es wichtig ist, das Luft-/Brennstoffverhältnis des sowohl dem Hauptbrenner 1 als auch dem Umkleidungsbrenner 2 zugeführten Gemisches einzustellen, um die Emission von Sfickstoffmonoxid (NOX) zu reduzieren. Die Einstellung des Luft-/Brennstoffverhältnisses umfaßt das zweckmäßige Konfigurieren von Durchmesser und Position der Düse 41, 51 und von Durchmesser und Position der Drosselöffnungen 31, 32. Wenn die einzelne gemeinsame Ansaugöffnung 22 den Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 das Gemisch zuführt, ist es möglich, die Anzahl der Düsen 51 und der Drosselöffnungen 32 des Umkleidungsbrenners 2 zu verringern, so daß das Luft-/Brennstoffverhältnis schnell eingestellt werden kann. Dies erlaubt es, die Elemente bei der Herstellung der Gasbrennervorrichtung schnell zusammenzubauen. Weiterhin ist der Umkleidungsbrenner 2 aus dem Blech 1N mittels einer Presse gefertigt und wird so zusammengebaut, daß er den Hauptbrenner 1 umkleidet, wodurch es möglich wird, die Gasbrennervorrichtung kostengünstig herzustellen.
Die Ansaugöffnung 12 des Hauptbrenners list unterhalb der Ansaugöffnung 22 des Umkleidungsbrenners 2 positioniert, da eine relativ lange Flußstrecke für das vollständige Mischen der Luft und des Brennstoffgases erforderlich ist.
Es versteht sich, daß das brennstoffreiche Gemisch dem Hauptbrenner 1 zugeführt werden kann, während der luftreiche Brennstoff dem Umkleidungsbrenner 2, wie in Fig. 5 dargestellt, zugeführt werden kann. In diesem Fall ist es vorzuziehen, die Ansaugöffnung 12 des Hauptbrenners 1 gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung oberhalb der Ansaugöffnung 22 des Umkleidungsbrenners 2 anzubringen. In Fig. 5 dient ein gewölbtes Teil 1D als gewölbtes Teil 1B in Fig. 2.
Fig. 6a, 6b zeigen eine dritte erfindungsgemäße Ausführung, in der ein Kerbteil 17 an dem Hauptbrenner 1 vorgesehen ist, was der Ansaugöffnung 14, dem Halsteil 15 und dem Halsauslaß 16 des Umkleidungsbrenners 2 entspricht. Weiterhin wird festgestellt, daß das Kerbteil 17 an dem gewölbte Teil 1D in Fig. 5 angebracht werden kann.
Wenn die Gasbrennervorrichtung 100 an einem Gasverbrennungsapparat, der die Verbrennungsmenge extensiv einstellt, angebracht ist, tritt der Flammemrückschlag häufig an dem Brenner auf, dem das brennstoffreiche Gemisch zugeführt wird. Um das Auftreten von Flammenrückschlag zu vermeiden, ist es wünschenswert, die Umkleidungsfeueröffnung 21 in eine Vielzahl von Flammenöffnungen zu unterteilen, die im wesentlichen eine Öffnungsfläche der Umkleidungsfeueröffnung 21 unterteilen, so daß sich Reihen kleiner Flammenöffnungen bilden. Die Umkleidungsfeueröffnung 21, die so in Reihen kleiner Flammenöffnungen unterteilt ist, kann beim Stanzen der Abdeckplatte 20 einfach hergestellt werden.
Fig. 7 - 10 zeigen eine vierte erfindungsgemäße Ausführung, bei der die Breite der Abdeckplatte 20 kleiner als die des Hauptbrenners list, wie beim Vergleich von Fig. 10a, 10b und 10c mit Fig. 9a, 9b und 9c offensichtlich ist. Dies macht es möglich, das untere Teil der Gasbrennervorrichtung 100 als Monokonstruktion zu fertigen, was zu geringem Gewicht und Kostenersparnis beiträgt. Wie in Fig. 9 dargestellt, bildet der Hauptbrenner 1 die Ansaugöffnung 12 an einem Ende der Flußstrecke 13 und weist ein Einlaßteil 13A auf, das sich von dem einen Ende zu dem anderen Ende der Ansaugöffnung 12 horizontal erstreckt. Der Hauptbrenner 1 weist ferner ein mittleres Teil 13B auf, das von dem anderen Ende des Einlaßteils 13A aufsteigt, und ein Auslaßteil 13C, das sich von einem oberen Ende des mittleren Teils 13B weit erstreckt, um so mit der Hauptfeueröffnung 11 in Verbindung zu stehen.
Das mittlere Teil 13B der Flußstrecke 13 wird durch die Dicke der Abdeckplatte 20 mittels eines mittleren Stufenteils 131 verjüngt, so daß eine Fläche 20A der Abdeckplatte 20 mit einer Fläche 10A des Hauptbrenners 1 bündig wird, wie in Fig. 8 dargestellt wird. Dies macht es möglich, die Gasbrennervorrichtung flach und dünn herzustellen, so daß die gesamte Konstruktion kompakt ausfällt und beim Zusammenbau der Gasbrennervorrichtung nicht andere Gegenstände beeinträchtigt. Das Auslaßteil 13C der Flußstrecke 13 ist mittels einer schrägen Stufe 132 gegen das mittlere Teil 13B verjüngt.
Zwischen einer Außenwand des Auslaßteils 13C und einer Innenwand der Abdeckplatte 20 ist die Flußstrecke 23 vorgesehen, durch die das Luft- /Brennstoffgemisch zu dem Umkleidungsbrenner 2 gezogen wird. Das Halsteil 15 dient als zylindrischer Körper, der mit einem nicht gewölbten Teil 18 zwischen dem Einlaßteil 13A des Hauptbrenners 1 und dem Auslaßteil 13C versehen ist. Das Halsteil 15 ist etwas in die Ansaugöffnung 12 des Hauptbrenners 1 eingezogen, während der Halsauslaß 16 als Verbindungsöffnung dient und aus axial angeordneten kleinen Öffnungen 161 besteht, von denen zwei an beiden Enden einer Neigung 19, die in dem Halsauslaß 16 angeordnet ist, symmetrisch vorgesehen sind.
Aufrund der schrägen Stufe 132 und der axial verteilten kleinen Öffnungen 161 ist es möglich, das Luft-/Brennstoffgemisch von dem Halsauslaß 16 ohne Erhöhung des Drucks in der Flußstrecke 23 zu verteilen, wodurch es möglich wird, das Luft- /Brennstoffgemisch gleichmäßig in die Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 zu gabeln. Dies macht die Notwendigkeit der Verengung der Flußstrecke 23 zur gleichmäßigen Gabelung des Luft-/Brennstoffgemisches unnötig, so daß die Erhöhung des Drucks in der Flußstrecke 23 umgangen wird. Dies beseitigt die Befürchtung, daß das Luft- /Brennstoffgemisch aus der Flußstrecke 23 austritt, wodurch es möglich wird, nur einen oberen Teil des Hauptbrenners 1 mit einer vertikalen Breite der Abdeckplatte 20 zu umkleiden.
Die Ansaugöffnung 14 des Umkleidungsbrenners 2 ist um etwa 3 mm in den gemeinsamen Einlaß 22 der Abdeckplatte 20 eingezogen, um die gemeinsame Ansaugöffnung 22 mit der Drosselöffnung 32 des Dämpfers 3, wie in Fig. 8 dargestellt, zu verbinden. Dies macht es möglich, das Austreten des Luft- /Brennstoffgemisches zwischen dem Hauptbrenner 1 und der Abdeckplatte 20 zu verhindern.
Es ist schwierig, das Luft-/Brennstoffgemisch beiden Seiten der Hauptfeueröffnung 11 gleichmäßig zuzulhhren, wenn sich das Luft-/Brennstoffverhältnis des Luft- /Brennstoffgemisches aufgrund der hohen Abflachung des Hauptbrenners 1 über einen Gesamtbereich von Verbrennung mit hoher Last zu Verbrennung mit niedriger Last erstreckt. Im allgemeinen ist das Luft-/Brennstoffgemisch an einer der Seiten der Hauptfeueröffnung 11 zu stark oder zu gering, so daß ein Flammenauftrieb und ein wiederholtes Erlöschen der Flammen bewirkt wird, wodurch eine nachteilige Geräuschentwicklung erzeugt wird.
Um den Geräuschpegel etwas zu verringern, ist es möglich, die Hauptfeueröffnung 11 durch die Reihe von Schlitze zu erzeugen, wie in Fig. 1, 7 dargestellt. In dem Fall, da der luftreiche Brennstoff mit einem Luft-/Brennstoffverhältnis von etwa 1,4 verwendet wird und der Gasbrenner in dem großen Bereich von einer Mindestheizleistung bis zu emer Maximalheizleistung betrieben wird, kann dies jedoch die ausreichende Verhinderung der Vibration der Flammen allein durch Erzeugen der Hauptfeueröffnung 11 mit der Reihe von Schlitzen erschweren.
Fig. 11a und 11b zeigen eine fünfte erfindungsgemäße Ausführung, wobei die Hauptfeueröffnung 11 aus einer Vielzahl von winzigen Feueröffnungen 6 besteht, die weit über eine obere Fläche des Hauptbrenners 1 verteilt sind. Die winzigen Feueröffnungen 6 erlauben die wirksame Verhinderung der Vibration der Flammen auf der oberen Fläche des Hauptbrenners 1. Zur Ausbildung der winzigen Feueröffnungen 6 sind zuvor matrixartige Öffnungen 61 auf dem Blech entsprechend der Position der Hauptfeueröffnung 11 erzeugt worden. Jede der Öffnungen 61 hat einen Durchmesser von 0,9 mm und ist bei einer Einteilung von 1,6 mm sowie vier Reihen in Breitenrichtung angeordnet. Es wird festgestellt, daß die Öffnungen elliptisch und in einem versetzten Muster angeordnet sein können. Durch die Anbringung der winzigen Feueröffnungen 6 ist es möglich, die Vibrationsenergie der Flammen zu zerstreuen, wodurch eine Ausbreitung der Vibration der Flammen nacheinander verhindert wird, so daß der Geräuschpegel verringert wird. Aus der Anzahl kleiner Öffnungen 161, die als Drosselauslaß 16 dienen, sind zwei kleine Öffnungen ausgelassen, die den an der gemeinsamen Ansaugöffnung 22 in der vierten erfindungsgemäßen Ausführung, wie in Fig. 8 dargestellt, positionierten Öffnungen entsprechen. Dies dient dazu, das Strömen eines unzureichenden Mischgrads des Luft-/Brennstoffgemisches in die Flußstrecke 23 aufgrund der verkürzten Strecke von der gemeinsamen Ansaugöffnung 22 zu den kleinen Öffnungen zu vermeiden.
Fig. 12 zeigt eine sechste erfindungsgemäße Ausführung, in der vier gewellte Metalle und drei flache Metalle 72 abwechselnd laminiert sind, um eine Vielzahl kleiner Feueröffnungen 7 zu schaffen. Die kleinen Feueröffnungen sind im Schnitt trapezförmig und sind in der Breitenrichtung in sieben Reihen angeordnet.
Fig. 13a bis 13d zeigen Elemente, die aus den kleinen Feueröffnungen 7 bestehen. In Fig. 13a bis 13d bezeichnet die Ziffer 73 eine zentrale flache Platte, 74 ist ein Wellplaffenverbindungsstück, das die zentrale flache Platte 73 sandwichartig umschließt. Die Ziffer 75 bezeichnet eine äußere Platte, die an einer äußeren Seite des Wellplattenverbindungsstücks 74 laminiert ist. Ziffer 76 bezeichnet eine äußere Platte, die an einer äußeren Seite der äußeren Platte 75 laminiert ist. Die laminierten Platten sind mittels Punktschweißen miteinander verbunden und in das obere Ende des Hauptbrenners 1 integriert, um die in Fig. 12 dargestellte Hauptfeueröffnung 11 zu bilden. Verglichen mit der kleinen Feueröffnung 6 der fünften erfindungsgemäßen Ausführung macht es diese Konstruktion möglich, die kleine Feueröffnung 7 so zu verlängern, daß der Flußwiderstand zweckmäßig eingestellt und auf einen laminaren Fluß begradigt wird. Wie insbesondere in Fig. 13b gezeigt wird, weisen die oberen und unteren Teile der äußeren Platte 75 ein gewelltes Teil 77 auf wänrend ein mittleres Teil der äußeren Platte 75 ein flaches Plattenteil 78 besitzt. Die Flußstrecke an sich kann sich auf den laminaren Fluß begradigen. Die Feueröffnung 7 der sechsten Ausführung bewirkt die Steuerung der Flammenvibration, neigt jedoch dazu, die Herstellkosten aufgrund ihrer komplizierten Konstruktion etwas zu erhöhen.
Fig. 14 zeigt eine siebte erfindungsgemaße Ausführung, in der ein Ablenkteil 8 in der Flußstrecke 23 vorgesehen ist, um das Luft-/Brennstoffgemisch gleichmäßig in die Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 in einem äußerst abgeflachten Umkleidungsbrennertyp zu verteilen. Das Ablenkteil 8 ist an einem zentralen Bereich des gewölbten Teils 2A der Abdeckplatte 20 in Form eines ringförmigen Rings 81, der mit einer äußeren Fläche des gewölbten Teils 1A des Hauptbrenners 1 eingreifen soll, ausgebildet. Das Ablenkteil 8 ermöglicht die gleichmäßige Zuführung des Luft- /Brennstoffgemisches zu den Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21, um so das Auftreten von Flammenrückschlag und der Flammenvibration, welche beide zu unbeständiger Verbrennung führen, wesentlich zu verringern.
Fig. 15a zeigt ein Diagramm, das einen Bereich konstanter Verbrennung angibt, wenn eine Gasbrennervorrichtung des Stands der Technik in einem Bereich niedriger Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) verwendet wird. Fig. 15b zeigt ein Diagramm, das einen Bereich konstanter Verbrennung angibt, wenn die Gasbrennervorrichtung 100 in einem Bereich niedriger Emission (unterhalb 60 ppm) von Stickstoffmonoxid (NOx) verwendet wird. Wie durch Vergleich der zwei Diagramme ersichtlich ist, ist es im Gegensatz zur Gasbrennervorrichtung des Stands der Technik möglich, die konstante Verbrennung in der Gasbrennervorrichtung in einem ausgedehnten Verbrennungsbereich mit einer Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) unterhalb von 60 ppm durchzuführen.
Fig. 16a bis 16i zeigen eine abgeänderte Form der siebten erfindungsgemaßen Ausführung, in der in der Brennervorrichtung 100 eine Trennzone 24 zwischen der Hauptfeueröffnung 11 und der Umkleidungsfeueröffnung 21 vorgesehen ist. Die Trennzone 24 erlaubt es, einen Teil des Luft-/Brennstoffgemisches in der Form von Wirbelstrom V durch die Hauptfeueröffnung 11 zu speien. Durch Erzeugung des Wirbelstroms V kann man das Luft-/Brennstoffgemisch aus der Umkleidungsfeueröffnung 21 so unter der Umkleidungsfeueröffnung 21 steuern, daß eine auf die Hauptfeueröffnung 11 gerichtete Flamme F2 gebildet wird. Dies ermöglicht die Verhinderung des Einflusses der Vibration der Flamme F1 auf die Flamme F2 in der Umkleidungsfeueröffnung 21, so daß die Flamme F2 stabilisiert wffd, wodurch die stabile Flamme F1 mit so wenig Geräusch wie erlaubt aufrechterhalten wird.
Eine Breite der Trennzone 24 beträgt in dieser Ausführung 1,3 mm, es ist jedoch bevorzugt, daß die Breite bei der Aufrechterhaltung der Flamme und der Dämmung des Geräuschpegels 1,0 mm übersteigt und daß die Breite bei der Stabilisierung der Hauptfeueröffnungsflamme durch die Umkleidungsfeueröffnungsflamme weniger als 2,0 mm beträgt.
Wie in Fig. 16c, 16d dargestellt, wird die Trennzone 24 durch Ausbilden seitlicher gewölbter Linien 25 innerseits des oberen Teils der beiden Seiten des Hauptbrenners 1 vorgesehen. Zwischen die gewölbten Linien 25 sind zwei Bandmetalle 9, 9 dazwischengesetzt. Durch Verwendung der gleichen Bandmetalle ist es möglich, die Anzahl der Teile vorteilhaft zu verringern. Jedes der Bandmetalle 9, 9 wird durch Laminieren der Bleche 92, 93, die einen Ansatz 91 senkrecht zu einer äußeren Fläche der Bleche 92, 93 aufweisen, hergestellt und wird durch Lammieren der zwei Sätze von Bandmetallen, wie in Fig. 16i dargestellt, verwendet.
Das Bandmetall 9 wird durch Ausstanzen eines Ausschnittblechs und durch Erzeugen des Ansatzes 91 mittels des Wölbevorgangs hergestellt und nach innen gebogen, damit die halben Stücke einander überlappen. Eine untere Kante des Bandmetalls 9 beinhaltet das äußere Rahmenblech 92 mit fünf Verbindungsstücken 90 entsprechend dem nach innen gewölbten Ansatz 91 und einschließlich des inneren Rahmenblechs 93 mit dem Ansatz 91 entsprechend den Verbindungsstücken 90 und den Auskragungsplatten 94, 94 an beiden Seiten des Blechs 93. Ein Paar Bandmetalle 9, 9 ist an einem oberen Teil des Hauptbrenners 1 dazwischengepaßt, wobei die Innenwände der inneren Rahmenbleche 93 miteinander greifen.
Die Trennzone 24 wird durch Verbinden einer Innenwand der gewölbten Linie 25 mit einer Außenseite des äußeren Blechs 92 als blinder Raum ausgebildet. Die Hauptfeueröffnung 11 umfaßt einen Raum zwischen den äußeren und inneren Rahmenblechen 92, 93, der durch den Abstandsansatz 91 geschaffen wird, und einen zwischen den zwei inneren Rahmenblechen 93, 93 vorgesehenen Raum.
An beiden Enden des oberen Hauptbrenners 1 sind fest haltende Spalten 95, 95 vorgesehen, in die die lammierten Auskragungsplatten 94, 94 gesetzt werden. An beiden Enden der Abdeckplatte 20 sind fest haltende Spalten 96, 96 derart vorgesehen, daß sie die fest haltenden Spalten 95, 95 umschreiben. An beiden Seiten der Abdeckplatte 20 ist ein gewölbtes Teil 26 zweckmäßig vorgesehen, um die Flußverteilung des Luft-/Brennstoffgemisches, das den Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 zugefüht wird, abzugleichen. Nach dem Einsetzen des Bandmetalls 9 in die Hauptfeueröffnung 11 werden die Auskragungsplatten 94, 94 zwischen die fest haltenden Spalten 95, 95 gesetzt, und das obere Ende des Bandmetalls 9 greift mit einer Brücke 20B, die an den beiden oberen Enden der Abdeckplaffe 20 vorgesehen ist.
Wie vorstehend beschrieben, sind die Auskragungsplatten 94, 94 von den fest haltenden Spalten 95, 95 durch Schweißen der oberen Enden P, P des Hauptbrenners 1 sandwichartig umschlossen, und die inneren und äußeren Rahmenbleche 92, 93 sind zwischen die gewölbten Linien 25, 25 des Hauptbrenners 1 gesetzt. Weiterhin sind die beiden Seiten des Hauptbrenners 1 zwischen die Seitenwände der Abdeckplatte 20 gesetzt und die zwei Bandmetalle 9,9 sind durch das Verbindungsstück 90 der Abdeckplatte 20 und einen Boden der fest haltenden Spalten 95, 95 fest in Längsrichtung angebracht. Dadurch kann die Notwendigkeit von Punktschweißen am Zwischenpunkt des Hauptbrenners 1 und der Abdeckplatte 20 umgangen werden und es wird somit ein Auftreten thermischer Spannung aufgrund von Punktschweißen gemieden. Dadurch kann der Raum zwischen den Wänden über die gesamte Breitenrichtung gleichmäßig gehalten werden und die Brennervorrichtung kann mit genauem Maß mühelos zusammengebaut werden.
Fig. 16j zeigt ein Diagramm mit den Geräuschmessungsdaten der Gasbrennervorrichtung ausgedrückt als A-Pegel-Kennlmien gemäß der Erfindung. Die Bezeichnung A steht fur eine Kennkurve, wenn lediglich das Brennergebläse ohne Verbrennung des Brennstoffgasgemisches betrieben wird. Die Bezeichnung B steht für eine Kennkurve, wenn die Brennervorrichtung gemäß der abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausführung verwendet wird. Die Bezeichnung C steht fur eine Kennkurve, wenn die Gasbrennervorrichtung gemäß der fünften erfindungsgemäßen Ausführung verwendet wird. Die Bezeichnung D steht für eine Kennkurve, wenn die Gasbrennervorrichtung gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführung verwendet wird. Das Diagramm von Fig. 16j zeigt, daß der Höchstgeräuschpegel der Kenkurven A, B, C und D jeweils bei 35 dB 38 dB, 44 dB und 54 dB liegt. Dies zeigt die Verringerung des Geräuschpegels gemäß der abgeänderten Form der siebten erfindungsgemäßen Ausführung.
Fig. 16k zeigt eine achte erfindungsgemäße Ausführung, in der ein Verbindungsdurchgang 3a in Form von einer Reihe von Schlitzen vorgesehen ist, der eme Flußstrecke des Hauptbrenners 1 mit den Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 des Umkleidungsbrenners 2 verbindet.
Zur Veranschaulichung wird eine Verbrennungsmenge in dem Hauptbrenner 1 auf die doppelte Menge des Umkleidungsbrenners 2 ausgelegt. Die von der Düse 41 zugeführte große Menge Brennstoffgas trifft auf eine große Menge Primärluft und läuft über die Ansaugöffnung 12 schnell in den Hauptbrenner 1. Dies bewirkt, daß ein Innendruck des Hauptbrenners 1 höher als der des Umkleidungsbrenners 2 ist. Die von der Düse 41 zugeführte kleine Menge Brennstoffgas trifft auf eine kleine Menge Primärluft und läuft über die Ansaugöffnung 22 langsam in den Umkleidungsbrenner 2 und wird in die Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 gegabelt. Dies bewirkt, daß ein Innendruck des Umkleidungsbrenners 2 niedriger als der des Hauptbrenners 1 ist. Es wird festgestellt, daß der niedrigere Druck durch Schaffung einer offenen Fläche der Umkleidungsfeueröffnung 21, die größer als die der Hauptfeueröffnung 11 ist, aufrecht gehalten wird.
In dem Hauptbrenner 1 wird das magere Luft-/Brennstoffgemisch mit einem Luftverhältnis von 1,4 verwendet. In dem Umkleidungsbrenner 2 wird das brennstoffreiche Gemisch verwendet, dessen Luftverhältnis außerhalb der brennbaren Grenze liegt, beispielsweise unter 0,6 bei Verwendung von Methan als Brennstoffgas. Der luftreiche Brennstoff wird aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem Hauptbrenner 1 und dem Umkleidungsbrenner 2 dem Umkleidungsbrenner 2 über den Verbindungsdurchgang 3a teilweise zugeführt. Aus diesem Grund weist das oberhalb des Verbindungsdurchgangs 3 a vorhandene Luft-/Brennstoffgemisch ein zündbares und brennbares Luft-/Brennstoffverhältnis auf, wodurch effektiv verhindert wird, daß em Flammemückschlag die Düse 41 erreicht.
Bei Verwendung des Wassererhitzapparats ändert sich die Verbrennungsmenge von 3.000 auf 30.000 Kalorien gemäß den erforderlichen Temperaturen des Heißwassers. Mit Abnahme der Verbrennungsmenge verlangsamt sich die Fließgeschwindigkeit des Luft-/Brennstoffgemisches derart, daß die Geschwindigkeit des brennstoffreichen Gemisches in der Umkleidungsfeueröffnung 21 unterhalb der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammen liegt. In diesem Fall dringen die Flammen F über die Umkleidungsfeueröffnung 21 in den Umkleidungsbrenner 2 ein. Die Flammen F dringen jedoch nicht tief in den Umkleidungsbrenner 2 ein, da das Luft- /Brennstoffgemisch unterhalb des Durchgangs 3a ein nicht zündbares Luft- /Brennstoffverhältnis aufiveist. Mit Zunahme der Verbrennungsmenge fließt das Luft- /Brennstoffgemisch schnell, um die Flammen F wieder in die Umkleidungsfeueröffnung 21 zu lenken. Der offene Bereich des schlitzartigen Verbindungsdurchgangs 3a beträgt in der Länge 3 4 mm und in der Breite weniger als 0,5 mm. Durch diese Größenanordnung kann verhindert werden, daß die Flammen F über den Verbindungsdurchgang 3a in den Hauptbrenner 1 eindringen.
Fig. 17a, 17b zeigen eine neunte erfindungsgemäße Ausführung, in der der Umkleidungsbrenner durch ein Blech gebildet ist. Die schlitzartigen Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 sind derart vorgesehen, daß sie die Hauptfeueröffnung 11 sandwichartig umkleiden. In jeder der Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 ist die Streifenplatte 32 vorgesehen, die eine Reihe von Schlitzen 31 aufweist, welche als verschließbare Schlitze 3c fungieren, um die Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 zu drosseln. In diesem Fall ist eine Seite der Streifenplatte 32 an einer Innenwand 2W des Umkleidungsbrenners 2 angeschweißt, wahrend die andere Seite der Streifenplatte 32 an einer Außenwand 1W des Hauptbrenners 1 angeschweißt ist.
Das von der Düse 41 zugeführte Luft-/Brennstoffgemisch trifft auf die Primärluft und bildet so den luftreichen Brennstoff und läuft über die Ansaugöffnung 12 schnell in den Hauptbrenner 1, um so wie in Fig. 17b dargestellt mager am Hauptbrenner 1 zu verbrennen. Das von der Düse 41 zugeführte Luft-/Brennstoffgemisch trifft auf die Primärluft und bildet so das brennstoffreiche Gemisch und läuft über die gemeinsame Ansaugöffnung 22 langsam in den Umkleidungsbrenner 2, um wie in Fig. 17b dargestellt an dem Hauptbrenner 1 zu verbrennen. An dem verschließbaren Schlitz 3c, der etwa an der oberen Reichweite der Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 positioniert ist, wird das Luft-/Brennstoffgemisch zeitweilig schneller. An der unteren Reichweite der Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 fließt das Luft-/Brennstoffgemisch jedoch langsam, so daß an den Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 konstante Flammen gebildet werden.
Durch Anbringung der gememsamen Ansaugöffnung 22 kann ein konstantes Luft- /Brennstoffverhältnis des durch die Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 laufenden Gemisches unabhängig von durch Zusammenbauprozesse und der Öffnungseinstellung der Ansaugöffnung verursachten Schwankungen im wesentlichen aufrecht erhalten werden.
In dem Hauptbrenner 1 wird das magere Luft-/Brennstoffgemisch mit einem Luftverhältnis von 1,4 verwendet, um am Hauptbrenner 1 mager zu verbrennen. In dem Umkleidungsbrenner 2 wird das brennstoffreiche Gemisch verwendet, dessen Verhältnis bei 0,8 liegt, um an dem Umkleidungsbrenner 2 zu verbrennen. Das nicht brennbare Brennstoffgas in dem brennstoffreichen Gemisch trifft auf die überschüssige Luft in den mager brennenden Flammen, um vollständig zu verbrennen. Dadurch kann die Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) bis zu 120 ppm beträgt, da das Luft- /Brennstoffgemisch mit dem anfangs als Konstante festgelegten Luftverhältnis verbrannt wird, auf 40 60 ppm verringert werden.
Bei Verwendung des Wassererhitzapparats ändert sich die Verbrennungsmenge von 3.000 auf 30.000 Kalorien gemäß den erforderlichen Temperaturen des bereitgestellten Heißwassers. Mit der Abnahme der Verbrennungsmenge fließt das Luft- /Brennstoffgemisch langsam, so daß das brennstoffreiche Gemisch in der Umkleidungsfeueröffnung 21 langsamer fließt als sich die Flammen ausbreiten. In diesem Fall dringen die Flammen F über die Umkleidungsfeueröffnung 21 in den Umkleidungsbrenner 2 ein. Die Flammen F dringen jedoch nicht tief in den Umkleidungsbrenner 2 ein, da das Luft-/Brennstoffgemisch schnell durch den verschließbaren Schlitz 3c fließt und ferner ein Flammenauslöscheffekt einer niedrigeren Wand des verschließbaren Schlitzes 3c vorliegt. Mit der Zunahme der Verbrennungsmenge fließt das Luft-/Brennstoffgemisch schnell, so daß es die Flammen F wieder in die Umkleidungsfeueröffnung 21 lenkt, da sich der verschließbare Schlitz 3c in der Umkleidungsfeueröffnung 21 befindet. Es wird festgestellt, daß eine Breite des verschließbaren Schlitzes 3c unter Berücksichtigung der Flammenrückschlaggrenze vorzugsweise weniger als 0,5 mm betragen kann. Weiterhin wird festgestellt, daß der verschließbare Schlitz in Form einer Reihe von winzigen Öffnungen mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 mm ausgebildet sein kann. Es wird festgestellt, daß die gegenüberliegenden Rippen 1V, 2V sowohl auf der Außenwand 1W des Hauptbrenners 1 als auch auf einer Irinenwand 2W des Umkleidungsbrenners 2 vorgesehen werden können, um den verschließbaren Schlitz 3c, wie in Fig. 18 dargestellt, zwischen den Rippen 1V, 2V auszubilden.
Fig. 19a, 19b zeigen eine elfte erfindungsgemäße Ausführung, bei der eine Deckelplatte 4P vorgesehen ist, die sich von einem oberen Ende des Umkleidungsbrenners 2 einstückig erstreckt. Die Deckelplatte 4P ist nach innen gedreht, um die Hauptfeueröffnung 11 und die Umkleidungsfeueröffnungen 21, 21 abzudecken. Die Deckelplatte 4P weist ein Fenster 3d auf das aus rechteckigen Zuschnitten 31 und einer Reihe von Flammenöffnungen 32, 32 besteht. Jeder der rechteckigen Zuschnitte 31 entspricht drei der schlitzartigen Hauptfeueröffnungen 11, während jede der Flammenöffnungen 32 auf die entsprechenden Umkleidungsfeueröffnungen 21 trifft, um deren offenen Bereich einzuengen. Jede der Flammenöffnungen 32 hat eine Länge von 3 4 mm und eine Breite von weniger als 0,5 mm. Mit Hilfe des durch eine Innenwand der Deckelplatte 4P bewirkten Flammenlöscheffekts kann mit der obigen Größenanordnung ein Ausbreiten der Flammen in den Umkleidungsbrenner 2 effektiv verhindert werden.
Das von der Düse 41 zugeführte Luft-/Brennstoffgemisch trifft auf die Primärluft, um über die Ansaugöffnung 12 in die Flußstrecke 13 zu fließen, um, wie in Fig. 19b gezeigt, an der Hauptfeueröffnung 11 zu verbrennen. Das von der Düse 41 zugeführte Luft-/Brennstoffgemisch trifft auf die Primärluft, um über die gemeinsame Ansaugöffnung 22 in die Flußstrecke 23 zu fließen, um an den Flammenöffnungen 32 zu verbrennen.
Dabei wird das magere Luft-/Brennstoffgemisch mit einem Luftverhältnis von 1,4 in dem Hauptbrenner 1 verwendet. In dem Umkleidungsbrenner 2 wird das brennstoffreiche Gemisch verwendet, dessen Luftverhältnis weniger als 0,5 beträgt. Diese Anordnung der Luftverhältnisse erlaubt die Verringerung der Emission von Stickstoffmonoxid (NOx) auf 40 60 ppm gegenüber dem Stand der Technik, bei dem die Emission von Stickstofftmonoxid (NOx) bis zu 120 ppm beträgt, da das Brennstoff- /Luftgemisch mit einem konstanten stöchiometrischen Luftverhältnis von 1 verwendet wird.
Bei Verwendung des Wassererhitzapparats ändert sich die Verbrennungsmenge von 3.000 auf 30.000 Kalorien gemäß den erforderlichen Temperaturen des Heißwassers. Mit Abnahme der Verbrennungsmenge wird ein langsames Fließen des Luft- /Brennstoffgemisches befurchtet, so daß die Geschwindigkeit des breunstoffreichen Gemisches in der Umkleidungsfeueröffnung 21 unterhalb der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammen liegt. Die Umkleidungsfeueröffnung 21 wird jedoch durch die Deckelplatte 4P derart verengt, daß das Auftreten von Flammenrückschlag verhindert wird. Dadurch kann die Geschwindigkeit des brennstoffreichen Gemisches unterhalb der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flammen gehalten werden, so daß die Flammen daran gehindert werden, tief in den Umkleidungsbrenner 2 einzudringen.
Fig. 20a, 20b zeigen eine zwölfie erfindungsgemäße Ausführung, in der eine Vielzahl von Brückenplatten 71 an Stelle der Deckelplatte 4P vorgesehen sind. Jede der Brückenplatten 71 deckt die Umkleidungsfeueröffnung 21 teilweise zu und unterteilt gleichzeitig die Umkleidungsfeueröffnung 21 in eine Reihe von Flammenöffnungen 32. In diesem Fall sind mindestens fünf Brückenplatten 71 in regelmäßigen Abständen positioniert. Jede der Brückenplatten 71 deckt die Umkleidungsfeueröffnung 21 soweit ab, daß das Auftreten von Flammenrückschlag verhindert wird.
Fig. 21a, 21b zeigen eine dreizehnte erfindungsgemäße Ausführung, in der die Deckelplatte 4P eine Vielzahl von Schlitzen 8 aufweist, die quer über die Hauptfeueröffnungen 11 des Hauptbrenners 1 vorgesehen sind. Beide Enden jedes Schlitzes 8 überlappen teilweise die Umkleidungsfeueröffnung 21, um so die Flammenöffnungen 32 zu bilden.
Es wird festgestellt, daß die Flußstrecke 13 mit der Hauptfeueröffnung 11 verbunden werden kann, während die Flußstrecke 13 mit der Umkleidungsfeuerstrecke 21 verbunden werden kann. Der Auslaß 16 der Flußstrecke 13 kann durch Schneiden des Blechs zum Zeitpunkt des Stanzens des Blechs hergestellt werden.

Claims

1. Gasbrennervorrichtung (100), welche folgendes umfaßt:

- einen ersten Brenner (1) mit mindestens einer ersten Feueröffnung (11) und

- einen zweiten Brenner (2) mit mindestens einem Paar zweiter Feueröffnungen (21), wobei eine bzw. jedes Paar der zweiten Feueröffnungen (21) auf jeder Seite der oder einer ersten Feueröffnung (11) angeordnet ist, und mit einer gemeinsamen Saugöffnung (32), durch die Heizgas und Primärluft zu den zweiten Feueröffnungen (21) unabhängig von der Zufuhr von Heizgas und Primärluft zu dem ersten Brenner (1) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

der zweite Brenner (2) durch eine sich auf beiden Seiten des ersten Brenners (1) erstreckende und damit die zweiten Feueröffnungen (21) bestimmende Metallplatte bestimmt wird.

2. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Brenner (1) eine Mehrzahl länglicher Seite an Seite angeordneter erster Feueröffnungen (111) umfaßt.

3. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Brenner (1) eine Mehrzahl länglicher in einer Linie angeordneter erster Feueröffnungen (7) umfaßt.

4. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Feueröffnungen (7) aus abwechselnd laminierten flachen und gewellten Platten (72) gebildet sind.

5. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichent, daß die ersten Feueröffnungen (7) aus zwei gegenüberliegenden Metallbändem mit Vorsprüngen (91) gebildet sind, die im wesentlichen senkrecht zu den Außenflächen hervorstehen.

6. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Brenner (1) eine Mehrzahl kleiner in einer Anordnung angeordneter erster Feueröffnungen (61) umfaßt.

7. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Feueröffnungen (11, 61) in einer flachen Platte ausgebildete Öffnungen sind.

8. Gasbrennervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Feueröffnungen (21) teilweise abgedeckt sind, um sie in eine Mehrzahl von Feueröffnungen (31) zu unterteilen.

9. Gasbrennervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem ersten Brenner (1) den zweiten Brenner (2) bestimmende Metallplatte eine Mehrzahl rechteckiger Zuschnitte und eine Mehrzahl kleiner auf beiden Seiten der rechteckigen Zuschnitte ausgebildete Öffnungen aufweist, wobei die die ersten Feueröffnungen (11, 61) und die Mehrzahl zweiter Öffnungen (31) teilweise abdeckenden rechteckigen Zuschnitte die zweiten Feueröffnungen (21) in eine Mehrzahl von Feueröffnungen unterteilen.

10. Gasbrennervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche weiterhin ein verengtes Halsteil (3c) in dem zweiten Brenner (2) nahe den zweiten Feueröffnungen (21) zur Verhinderung eines Flammenrückschlags umfaßt.

11. Gasbrennervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennungszone (24) zwischen den ersten und zweiten Feueröffnungen (11, 21) vorgesehen ist.

12. Gasbrennervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Brenner (1) eine erste Brennerflußstrecke (13) mit einer Ansaugöffnung (12) an einem ersten Ende der Flußstrecke, ein sich horizontal entlang der Länge des ersten Brenners (1) erstreckendes erstes Brennereinlaßteil (13A), ein von dem gegenüberliegenden Ende des Einlaßteils (13A) ansteigendes erstes Brennermittelteil (13B) und ein sich von einem oberen Ende des Brennermittelteils (138) erstreckendes erstes Auslaßteil (13C) zur Verbindung mit der bzw. jeder ersten Feueröffnung (11) aufweist, und dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Brenner (2) eine zweite Brennerflußstrecke (23) aufweist, welche einen horizontal angeordneten zylindrischen Körper (15), der mit einem eine zweite Brennersaugöffnung (22) bildenden Ende und an dem anderen Ende mit einer Verbindungsöffnung (16) ausgebildet ist, die mit den zweiten Feueröffnungen (21) in Verbindung steht.

13. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (16) eine Reihe kleiner Öffnungen (161) umfaßt, die an dem anderen Ende des zylindrischen Körpers (15) in einer axialen Richtung angeordnet sind.

14. Gasbrennervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsöffnung (16) zwei Reihen kleiner Öffnungen (6) umfaßt, die symmetrisch an dem anderen Ende des zylindrischen Körpers (15) angeordnet sind.

15. Verfahren zur Herstellung einer Gasbrennervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Symmetrisches Ausschneiden einer ersten Metallplatte und aufwölbendes Verformen dieser, so daß sie einen ersten Zwischenzuschnitt bildet;

- Biegen des ersten Zwischenzuschnitts an seiner Mitte, um eine erste Brennerflußstrecke vorzusehen, und gleichzeitig Verbinden der nicht gewölbten Teile, um einen ersten Brenner mit mindestens einer ersten Feueröffnung zu bilden;

- Ausschneiden einer zweiten Metallplatte und symmetrisches aufwölbendes Verformen, so daß sie einen zweiten Zwischenzuschnitt bildet;

- Biegen des zweiten Zwischenzuschnitts an seiner Mitte, um eine Abdeckplatte zu bilden;

- Anordnen der Abdeckplatte um mindestens ein oberes Ende des ersten Brenners, um zweite Feueröffnungen an jeder Seite der bzw. einer ersten Feueröffnung zu bilden, und gleichzeitig Bilden einer zweiten Brennerflußstrecke zwischen den zweiten Feueröffnungen und einer gemeinsamen Ansaugöffnung, in die Heizgas und Primärluft unabhängig von der Zufuhr zu dem ersten Brenner zugeführt werden kann, um einen zweiten Brenner zur Hand zu geben.