DE9103563U1

DE9103563U1 - Vormischgasbrenner

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Publication number: DE9103563U1
Application number: DE9103563U
Authority: DE
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1991-03-21
Publication date: 1991-06-20
Anticipated expiration: 2001-03-22
Also published as: IT1245564B; GB9106581D0; GB2242514B; ITMI910756A1; CH682951A5; FR2660414B1; PT97143A; NL9100526A; FR2660414A1; DE4109580A1; GB2242514A; ITMI910756A0; ES2056756A6; BE1004667A6

Description

2 0. März

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 931

Vormischgasbrenner

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vormischgasbrenner mit wenigstens einer Gasdüse und wenigstens einem Mischrohr.

Solche Vormischgasbrenner sind in einer Vielzahl von Ausführungen atmosphärisch brennend bekannt, das heißt, das Gas wird durch eine Düse unter Vordruck (Erdgas, Flüssiggas oder Stadtgas) zugeführt, und die Luft wird über den Spalt zwischen Gasdüse und Eingang des Mischrohres durch den Gasstrahlimpuls mitgerissen und eingemischt.

Es hat sich herausgestellt, daß das Mischungsverhältnis zwischen Gas- und Primärluft in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Brenners, das heißt je nach Höhe des Gasstrahlimpulses und der Temperatur des Brenners schwankt.

Bei steigenden Anforderungen an Flammenstabilität und schadstoffarmer Verbrennung besteht die Erfordernis, das Mischungsverhältnis zwischen Brenngas und Primärluft sehr präzise und konstant über den gesamten Last- und Betriebsbereich des Brenners einzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde nach der A 706/90 vorgeschlagen, eine selbständige Abstandssteuereinrichtung zur Variierung des Abstandes (s) von der Gasdüse zum Einlaß des Mischrohres in Abhängigkeit von einer vom Brenner abgeleiteten Temperatur vorzusehen.

Durch diese Maßnahmen gelingt es, das Gas-/Primärluftgemisch sehr präzise und konstant einzustellen und damit niedrige Schadstoffemissionen an 0_&khgr;&EEgr; , &Ngr;0_&khgr; und CO zu realisieren.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Abstandssteuereinrichtung als Dehnstoffelement ausgebildet ist, dessen Geber dem Brennraum oder dem vom Brennraum erhitzten Medium und dessen Stellglied dem Mischrohr oder der Gasdüse zugeordnet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es für einen erfindungsgemäßen Brenner eine besonders einfache Konstruktion für die Verstelleinrichtung vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß zur Veränderung des Abstandes das Mischrohr von der Gasdüse quer zu deren Längsachsen gegeneinander verschiebbar sind.

Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfache Konstruktion, wobei es auch möglich ist, bereits vorhandene Brenner der eingangs erwähnten Art umzurüsten. Außerdem ergibt sich dabei

auch der Vorteil, daß bei einem Brenner mit mehreren parallel liegenden Mischrohren mit einem einzigen Stellorgan das Auslangen realisiert werden kann.

Durch die gegenseitige Verschiebung der Gasdüsen und der Mischrohre ändert sich der Abstand zwischen der Mündung der Gasdüse und dem Zentrum des Einlasses des Mischrohres. Außerdem kommt es auch zu einer Änderung der Strömungsverhältnisse, wodurch sich die Wirkung der Veränderung des Abstandes verstärkt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Gasdüse an einer quer zur Längsachse der Gasdüse verschiebbaren Leitung gehalten ist und von dieser Leitung schwenkbar gehaltene Drosselbleche abstehen.

Dadurch ergibt sich auf eine sehr einfache Weise eine Verbindung der Gasdüsen und eine gemeinsame Verstellung der Düsen, wodurch sich eine sehr einfache konstruktive Lösung ergibt. Grundsätzlich könnten auch die Mischrohre miteinander verbunden und gemeinsam verstellt werden. Allerdings erfordert dies aufgrund der größeren Masse der Mischrohre, verglichen mit der Masse der Gasdüsen einen größeren konstruktiven Aufwand.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Drosselbleche mit ortsfesten Anschlägen zusammenwirken.

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Auf diese Weise ergibt sich durch ein Verschieben der Leitung eine Veränderung der Stellung der Drosselbleche.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Drosselbleche aus einem Bimetallstreifen gebildet sind, oder mit einem solchen verbunden sind.

Bei dieser Lösung kommt es zu einer direkten Beeinflussung der Stellung der Drosselbleche durch die im Brennraum herrschende Temperatur und damit zu einer Beeinflussung der Strömung im Bereich zwischen der Gasdüse und dem Mischrohr, die sich auf den Betrieb des Brenners auswirkt.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den weiteren Unteransprüchen beziehungsweise der nachfolgenden Beschreibung hervor, die Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutern.

Es zeigen:

Figur 1 einen atmosphärischen Gasbrenner mit einem einzelnen Brennrohr für einen Kessel beziehungsweise Wasserspeicher,

Figur 2 einen Rostbrenner mit einer Vielzahl von Brennerkammern, die von je mindestens einer Mischdüse gespeist sind für einen Umlaufwasserheizer und

Figur 3 einen Vormischgasbrenner für einen Raumheizofen

Figur 4 eine Draufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen Vormischgasbrenners, und

Figur 5 schematisch einen Vormischgasbrenner.

Ein atmosphärischer Vormischgasbrenner besteht gemäß Figur 1 aus einem Brennrohr beziehungsweise einer Brennerkammer 1, die in einem bestimmten Bereich 2 an der Oberseite Brenngemisch-Austrittsöffnungen 3 aufweist, an denen Brennerflammen 4 entstehen. In den Innenraum 5 der Brennerkammer mündet ein Mischrohr 6 , dessen Einlaß 7 trichterförmig verengt ist. In einem Abstand S ist dem Einlaß 7 des Mischrohres 6 eine Gasdüse 8 zugeordnet, dessen Längsmittelachse 9 mit der Längsmittelachse des Mischrohres 6 fluchtet. Die Gasdüse 9 ist an eine Gaszuleitung 10 für Stadtgas, Flüssiggas oder Erdgas angeschlossen.

In dieser Leitung 10 ist ein von einem Elektromagneten 11 beherrschtes Magnetventil 12 angeordnet. Mittels des Elektromagnetventils 11/12 kann der Gasdurchsatz durch die Düse zwischen den Werten 0 und einer Teillast sowie der Vollast stetig oder stufenweise eingestellt werden.

Der Abstand S zwischen dem Auslaß der Gasdüse 8 und dem Einlaß 7 des Mischrohres 6 ist nun erfindungsgemäß abstandseinstellbar. Hierzu ist eine Abstandssteuereinrichtung 13 vorgesehen, der ein Soll-Wertgeber 14 zugeordnet ist. Ein Ist-Wert wird der Abstandseinstellvorrichtung 13 über einen Temperaturfühler 15 und eine Meßleitung 16 vorgegeben, wobei der Temperaturfühler im Rahmen des Ausführungsbeispiels der Figur 1 die Temperatur der Brennerkammer 1 mißt, vorzugsweise die Temperatur des Teils der Brennerkammer abfühlt, der im Bereich 2 der Brenngemisch-Austrittsöffnungen 3 zugeordnet ist.

Die Abstandssteuerungseinrichtung arbeitet so, daß bei kaltem Brenner der Abstand S ein Minimum wird, während er bei betriebsheißem Brenner unter Maximallast zu einem Maximum wird. Bei Teillastwerten wird der Abstand S zwischen diesen beiden Werten stetig oder in Stufen gesteuert.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist die Gasdüse 8 einem Gehäuse starr zugeordnet, in das sie eingeschraubt ist. Der Einlaß 7 des Mischrohres 6 ist bezüglich des Gehäuses abstandseinstellbar beweglich gelagert. Hierbei kann, muß aber nicht, das gesamte Mischrohr mit der Brennerkammer 1 beweglich sein, es reicht auch, wenn ein Teil des Mischrohres abstandseinstellbar zur Düse 8 ist. Hierbei kann dann der restliche Brenner starr stehenbleiben, es muß dann nur für das Gas-Luft-

Gemisch im Innenraum 5 des Mischrohres 6 eine Faltenbalkdichtung oder eine Schiebedichtung vorhanden sein.

Eine solche Schiebedichtung ist in Form einer Manschette 18 bei Figur 1 angedeutet. In diesem Fall kann dann der oder die Brennerkammer(n) im Gehäuse angeordnet sein, insbesondere wenn das Gehäuse den Brennraum, in dem die Brennkammer(n) angeordnet ist (sind), mit umschließt.

Im Rahmen der Figur 2 ist eine Variante der Erfindung näher erläutert:

Hier wird die Erfindung auf einen Umlaufwasserheizer angewandt, dessen Wärmetauscher 19 über eine Umwälzpumpe 20 an die Rücklaufleitung 21 und eine mit dem Temperaturfühler 15 versehene Vorlaufleitung 22 angeschlossen ist. Der Temperaturfühler 15 fühlt hier eine vom Brenner abgeleitete Temperatur, nämlich die Vorlauftemperatur des vom atmosphärischen Vormischgasbrenner 23 erhitzten Wassers ab. Es handelt sich bei diesem atmosphärischen Vormischgasbrenner um einen sogenannten Rostbrenner, der eine Vielzahl einzelner Brennerkammern 1 nebeneinander aufweist. Jede einzelne Brennerkammer ist von einem Mischrohr 6, das als Injektor ausgebildet ist, gespeist, deren Einlaß 7 im Abstand S je einer Gasdüse 8 gegenübersteht. Die einzelnen Gasdüsen 8 sind je einem Gasverteilrohr 24 zugeordnet, alle stromab des Ventiles 12 von der Gasleitung 10 abgehend, die Gasdüsen sind gleitend auf jeweils ihrem Gasver-

teilerrohr angeordnet. Die Abstandssteuereinrichtung 13, die in Abhängigkeit von der Temperatur der Vorlaufleitung den Abstand S zwischen Gasdüse und Einlaß des Mischrohres variert, arbeitet bei diesem Ausführungsbeispiel an jeder Düse. Zweckmäßigerweise wird im Falle einer Gasdüse diese, im Falle mehrerer Gasdüsen werden alle gemeinsam in Richtung auf die ortsfeste angeordneten Mischrohreinlässe verschoben. Hierzu wird ein Düsenträger vorgesehen, der alle Düsen trägt, die dann alle gemeinsam verschoben werden. Die Bemessung für den Abstand ist die gleiche, wie im Rahmen der Fig. 1 geschildert. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß nicht die Summe der relativ schweren Brennerkammern 1 des atmosphärischen Vormischgasbrenners 23 verschoben werden müssen, sondern daß nur die relativ leichte Düse beziehungsweise die relativ leichten Düsen verschoben werden müssen.

Die Abstandssteuervorrichtung 13 ist als Dehnstoffelement ausgebildet, wie es zum Beispiel aus einem Thermostatventil einer Heizungsanlage bekannt ist. Das Dehnstoffelement ist mit einem Geber ausgestattet, der dem Temperaturfühler 15 entspricht, die Verbindung zwischen Geber und Dehnstoffelement ist durch eine Kapillare gebildet,die der Leitung 16 entspricht. Je höher der Kopf erhitzt wird, um so größer ist der Stellbereich eines Kolbens des Dehnstoffelementes, diese Stellbewegung wird im Sinne eines Stellgliedes auf das Mischrohr 6 beziehungsweise die Düse 8 gegeben.

Beiläufig bemerkt ist noch ein Regler 25 vorhanden, dem ein Außentemperaturfühler 26 über eine Meßleitung 27 zugeordnet ist, der Regler arbeitet in seinen Ausgängen auf den Elektromagneten 11 beziehungsweise einen Antriebsmotor 28 der Pumpe 20.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 handelt es sich um die Anwendung der Erfindung auf einen Luftheizer. Der Wärmetauscher 19 ist als Abgas-Luft-Wärmetauscher ausgebildet, dem Frischluft über eine Lufteinlaßleitung 30, in der ein von einem Motor 31 angetriebener Ventilator 32 zugeordnet ist, zugeführt wird und dem die erwärmte Frischluft über eine Luftauslaßleitung 33 zur Beheizung eines oder mehrerer Wohnräume abgezogen wird. Der andere Teil des Wärmetauschers liegt im Abgaspfad 34 eines Brennraumes 35, der von dem atmosphärischen Vormischgasbrenner 23 beheizt ist. Dem Abgaspfad 34 ist der Temperaturfühler 15 zugeordnet, dessen Kapillare 16 einem oder mehrerer Mischrohre 6 des Brenners 23 zugeordnet ist. Hier wird der gesamte Brenner von der Abstandssteuervorrichtung 13 verschoben, er ist gleitend gelagert und im Sinne des Weges S verstellbar. Die Gasdüse(n) 8 ist (sind) ortsfest im Gehäuse 15 gelagert.

Es sei an dieser Stelle betont, daß die Entscheidung, ob die Gasdüse und/oder die Mischrohre 8 verschoben werden, unabhängig von der Art der Anwendung ist. Jede der beiden Abstandseinstellbarkeiten ist bei jedem der Ausführungsbeispiele nach

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den Fig. 1 bis 3 möglich. Weiterhin ist es für die Erfindung gleichgültig, ob eine oder mehrere Düsen 8 oder ein oder mehrere Mischrohre 6 vorhanden sind. Es ist auch gleichgültig, ob der gesamte Brenner beziehungsweise das gesamte Mischrohr oder nur ein Teil, nämlich der Einlaß verschoben wird.

Schließlich kann auch statt der hydraulisch arbeitenden Abstandseinstelleinrichtung eine elektromotorisch arbeitende oder eine pneumatisch arbeitende oder rein mechanisch aufgebaute Verbindung verwendet werden, es kann der Antrieb der Abstandseinstellvorrichtung zum Beispiel auch über ein Bimetall erfolgen. Weiterhin kann ein Schrittschaltmotor eingesetzt werden. Schließlich ist es auch möglich, die Abstandseinstellung vom Verbrennungsergebnis her zu steuern, hier wäre dann ein Abgasfühler vorzusehen, der die Schadstoffemission mißt. Der Abstand wird dann nach einem Minimum der Schadstoffe gesteuert .

Bei dem erfindungsgemäßen Brenner nach den Fig. 4 und 5 ist das Mischrohr 6 in dessen Einlaßbereich mit einem sich zur Gasdüse nach außen zu erweiternden Abschnitt 40 versehen, der in einen weiteren sich gegen den in der Fig. 4 nicht weiter dargesellten Brenner zu erweiternden Abschnitt 41 übergeht. Dabei sind in einem zwischen diesen Bereichen liegenden zylindrischen Bereich 42 Fenster 43 in Form von Durchbrechungen der Wand dieses Abschnittes 42 angeordnet.

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Im Anschluß an den Abschnitt 42 ist ein sich gegen den Brenner zu erweiternder Abschnitt 41 vorgesehen. Dabei ist im Übergangsbereich des Abschnittes mit dem Abschnitt im Inneren des Mischrohres 6 eine Halterung 44 für einen Staukörper angeordnet.

In der Ausgangsstellung des Brenners, d.h. bei kaltem Brenner fluchtet die Achse des Mischrohres 6 mit der Achse der Gasdüse 8, die an einer Leitung 10 angeordnet ist.

Diese Leitung 10 ist mittels des Stellgliedes 13, das von der mit dem Fühler 15 gemessenen Temperatur des Brenners und
dessen Belastung beeinflußt ist, gesteuert.

Dabei ist die Leitung 10 in dessen axialer Richtung verschiebbar gehalten (Pfeil) und um das Maß S von der Ausgangsstellung, in der die Achsen der Gasdüse 8 und des Mischrohres 6 miteinander fluchten, verschiebbar ist, wie dies in
der Fig. 5 angedeutet ist.

Weiters ist auf der Leitung 10 ein Drosselblech 46 schwenkbar gehalten. Dieses wirkt mit ortsfesten Anschlägen 47 zusammen. Dadurch kommt es bei einer Verschiebung der Leitung 10 zu
einer Änderung der Lage des Drosselbleches 46 und damit zu
einer Veränderung der Strömungverhältnisse im Bereich zwischen der Mündung der Gasdüse 8 und dem Einlaß des Mischrohres 6,
die den Betrieb des Brenners verändern.

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Dabei wird die Leitung 10 mit steigender Temperatur des Brenners mehr und verschoben, sodaß die Gasdüse 8 mehr und mehr aus der fluchtenden Lage zum Mischrohr 6 auswandert, sodaß sich der Abstand S zwischen Mittelpunkten der Mündung der Gasdüse und dem Zentrum des Einlasses des Mischrohres 6 vergrößert.

Außerdem kommt es durch die Verschiebung der Gasdüse 8 zu einer Verlagerung des Anlegebereiches des aus der Gasdüse 8 austretenden Gasstrahles 49, wodurch sich ebenfalls eine günstige Beeinflussung des Betriebsverhaltens des Brenners ergibt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Brenners sind auch im Einlaßbereich des Mischrohres 6 weitere Drosselbleche 48 angeordnet, die durch Bimetallstreifen gebildet sind und ihre Lage entsprechend der in diesem Bereich herrschenden Temperatur ändert und damit die Strömungsverhältnisse der zum Einlaß des Mischrohres 6 strömenden Frischluft beeinflußt.

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Claims

2 O. Harz I GM 931 Joh. Vaillant GmbH. u. Co. -P--A NSPRÜCHE

1. Vormischgasbrenner mit wenigstens einer Gasdüse und wenigstens einem Mischrohr, gekennzeichnet durch eine selbständige Abstandssteuereinrichtung (13) zur Variierung des Abstandes (s) von der Gasdüse (8) zum Einlaß (7) des Mischrohres (6) in Abhängigkeit von einer vom Brenner (23) abgeleiteten Temperatur.

2. Vormischgasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandssteuereinrichtung einen Geber (15) und ein Stellglied (13) aufweist, wobei der Geber den Brennraum (35) oder einem vom Brenner (1) erhitzten Medium und dessen Stellglied (13) dem Mischrohr (6) oder der Gasdüse (8) zu geordnet ist.

3. Vormischgasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Abstandssteuereinrichtung als Dehnstoff element ausgebildet ist, dessen Geber (15) über eine Kapillare einer Brennerkammer (1), einer Vorlaufleitung (22) oder einem Abgaspfad (34) des Vormischgasbrenners (23) und dessen Stellglied einer verschiebbaren Gas-

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düse (8) oder einem verschiebbaren Einlaß (7) eines Mischrohres 86) zugeordnet ist.

4. Vormischgasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandssteuereinrichtung einen Schrittschaltmotor oder einen Bimetallantrieb umfaßt.

5. Vormischgasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (7) des Mischrohres (6) mit dem Mischrohr (6) abstandseinstellbar über eine Manschette, Faltenbalg oder dergleichen verbunden ist.

6. Vormischgasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Abstandes (S'), das Mischrohr (6) von der Gasdüse (8) quer zu deren Längsachsen gegeneinander verschiebbar sind.

7 Vormischgasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (8) an einer quer zur Längsachse der Gasdüse (8) verschiebbaren Leitung (10') zur Zufuhr des Gases gehalten ist und von dieser Leitung (10') schwenkbar gehaltene Drosselbleche (46) abstehen.

8. Vormischgasbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbleche (46) mit ortsfesten Anschlägen (47) zusammenwirken.

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9. Vormischgasbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbleche aus einem Bimetallstreifen gebildet sind, oder mit einem solchen verbunden sind.

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