DE9108632U1 - burner - Google Patents
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Classifications
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- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
-
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2203/00—Flame cooling methods otherwise than by staging or recirculation
- F23C2203/20—Flame cooling methods otherwise than by staging or recirculation using heat absorbing device in flame
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Description
&Iacgr; O. JuI11991&Iacgr; O. July 11991
Joh. Vaillant GmbH u. Co.Joh. Vaillant GmbH u. Co.
GH 99 3GH 99 3
Brennerburner
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner mit mindestens einem Brennrohr, das mit einem brennbaren Gemisch beaufschlagt und mit radialen im wesentlichen entlang einer Mantellinie des Rohres angeordneten Auslaßöffnungen versehen ist, wobei oberhalb des Brennrohres in einem Abstand von diesem Flammenkühlstäbe angeordnet sind, die sich im wesentlichen parallel zum Brennrohr erstrecken.The invention relates to a burner with at least one combustion tube which is supplied with a combustible mixture and is provided with radial outlet openings arranged essentially along a surface line of the tube , wherein flame cooling rods are arranged above the combustion tube at a distance from it and extend essentially parallel to the combustion tube.
Bei solchen Brennern kommt es bei der Verbrennung des aus einem brennbaren Gas und Luft bestehenden, im Brennrohr ge führten und aus diesem aus einer Reihe von Auslaßöffnungen ausströmenden Gemisches zu einer Zumischung von Sekundärluft aus dem Brennraum, in dem das beziehungsweise die Brennrohre angeordnet sind.In such burners, during the combustion of the mixture consisting of a combustible gas and air, which is guided in the combustion tube and flows out of it through a series of outlet openings, secondary air is added from the combustion chamber in which the combustion tube(s) are arranged.
Die Flammenkühlstäbe bewirken dabei eine Abfuhr der Wärme aus dem Bereich der Flammen. Durch diese Maßnahmen wird somit eine entsprechende Kühlung der Flammen erreicht, wodurch die Bildung von NO weitgehend reduziert wird.The flame cooling rods dissipate heat from the area of the flames. These measures therefore achieve corresponding cooling of the flames, which largely reduces the formation of NO.
Bei den bekannten Brennern weisen die Flammenkühlstäbe einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Dabei hat sichIn the known burners, the flame cooling rods have an essentially circular cross-section.
90 03 632..90 03 632..
gezeigt, daß sich die Flammen bei solchen Brennern nur sehr langsam stabilisieren und durch kleinste Störeinflüsse aus dem Zustand einer stabilen Verbrennung gebracht werden können. shown that the flames in such burners only stabilize very slowly and can be brought out of the state of stable combustion by the smallest disturbances.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Brenner der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem ein hohes Maß an Stabilität bei der Verbrennung sichergestellt ist und bei dessen Betrieb der Ausstoß von Schadstoffen weitgehend vermieden wird.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a burner of the type mentioned at the outset, in which a high degree of stability during combustion is ensured and during whose operation the emission of pollutants is largely avoided.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die Flammenkühlstäbe plattenförmig ausgebildet und zu beiden Seiten der Reihen der Auslaßöffnungen angeordnet sind und den von den Flammen erfüllten Bereich seitlich begrenzen.According to the invention, it is therefore proposed that the flame cooling rods are plate-shaped and are arranged on both sides of the rows of outlet openings and laterally delimit the area filled with flames.
Durch die Anordnung der Platten wird eine sehr rasche Stabilisierung der Flammen erreicht, so daß der Brenner sehr rasch nach seiner Inbetriebnahme seinen stabilen Betriebszustand erreicht, wodurch ebenfalls der Ausstoß von Schadstoffen verringert wird, die besonders während des Überganges in den stabilen Betriebszustand entstehen.The arrangement of the plates allows the flames to stabilize very quickly, so that the burner reaches its stable operating state very quickly after it is started up, which also reduces the emission of pollutants that arise particularly during the transition to the stable operating state.
Die Querschnittsform der Platten kann in weiten Grenzen beliebig gewählt werden. So können neben einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Platten auch solche verwendet werden, die z.B. einen S-förmigen Querschnitt oder einen eine Wölbung aufweisenden Querschnitt aufweisen. Weiter könnenThe cross-sectional shape of the panels can be chosen freely within wide limits. In addition to panels with a rectangular cross-section, panels with an S-shaped cross-section or a curved cross-section can also be used.
90 08 632.90 08 632.
auch Platten verwendet werden, die im Querschnitt einen Knick oder aber ein Tragflächenprofil aufweisen. Plates can also be used which have a kink or an airfoil profile in the cross-section.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Verhältnis des Abstandes der Unterkanten der Platten von der obersten Mantellinie des Brennrohres zur Breite der Flammen in deren Ansatzbereich am Brennrohr im Bereich von 0,5 bis 13,4 liegt. According to a further feature of the invention , it can be provided that the ratio of the distance of the lower edges of the plates from the uppermost surface line of the combustion tube to the width of the flames in their attachment area on the combustion tube is in the range from 0.5 to 13.4.
Eine weitere vorteilhafte Dimensionierung ergibt sich, wenn das Verhältnis der Länge der Stirnseite der Platten zum Ab stand der Unterkanten der Platten von der obersten Mantelli nie des Brennrohres im Bereich von 0,2 5 bis 16 liegt. A further advantageous dimensioning results when the ratio of the length of the front side of the plates to the distance of the lower edges of the plates from the uppermost surface line of the combustion tube is in the range of 0.25 to 16.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Platten in einem Winkel zur Vertikalen angeordnet sind, wobei das Verhältnis zwischen dem lichten Abstand der Platten eines Brennrohres in deren unterstem Bereich zum lichten Abstand der Platten eines Brennrohres in deren oberstem Bereich in der Größe von 1,036 bis 10,238 liegt. Furthermore, it is advantageous if the plates are arranged at an angle to the vertical, wherein the ratio between the clear distance between the plates of a combustion tube in their lowest region to the clear distance between the plates of a combustion tube in their uppermost region is in the range of 1.036 to 10.238.
Weiter kann vorgesehen sein, daß der lichte Abstand der Plat ten eines Brennrohres in derem unterstem Bereich der Breite der Flamme in deren Ansatzbereich plus einem Übermaß in der Größe von 4 bis 2 0 mm entspricht. Furthermore, it can be provided that the clear distance between the plates of a combustion tube in their lowest area corresponds to the width of the flame in its approach area plus an excess of 4 to 20 mm.
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Durch diese Maßnahmen ergeben sich besonders günstige Strömungsverhältnisse im Bereich der Flammen für die zuströmende Sekundärluft, die zu einer raschen Stabilisierung der Flammen führt.These measures result in particularly favourable flow conditions in the area of the flames for the incoming secondary air, which leads to rapid stabilisation of the flames.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die zu verschiedenen Seiten zweier benachbarter Brennrohre angeordneten Flammenkühlstäbe mit einem dichten Brückenteil miteinander verbunden sind. According to a further feature of the invention, it can be provided that the flame cooling rods arranged on different sides of two adjacent combustion tubes are connected to one another by a tight bridge part.
Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß die gesamte Se kundärluft nur zwischen den plattenförmigen Flammenkühlstäben und den Flammen nach oben strömen kann und daher die Flammen entsprechend gekühlt werden, was zu einer entsprechenden Verminderung der NOx-Bildung, insbesondere der prompten &Ngr;&Ogr;&khgr;-&Bgr;&iacgr;1- dung aufgrund des höheren Sauerstoffanteiles in der primären Verbrennungszone führt. Außerdem kommt es auch zu einem Ein dringen der Sekundärluft in die Flammen, so daß diese mit ei ner entsprechend großen Menge an Sauerstoff versorgt werden und es zu einer weitgehend vollständigen Verbrennung des Brenngases kommt und daher ein Ausstoß an CO weitestgehend vermieden wird. Dies führt zu einer weitgehend schadstoffar men Verbrennung und zu einer geringfügigen Verbesserung des Brennerwirkungsgrades. These measures ensure that all of the secondary air can only flow upwards between the plate-shaped flame cooling rods and the flames, thus cooling the flames accordingly, which leads to a corresponding reduction in NO x formation, in particular the prompt formation of CO due to the higher oxygen content in the primary combustion zone. In addition, the secondary air also penetrates into the flames, so that they are supplied with a correspondingly large amount of oxygen and the fuel gas is largely completely burned , thus largely avoiding the emission of CO. This leads to largely low-pollutant combustion and a slight improvement in burner efficiency.
Durch diese Maßnahmen kommt es zu einem Ansteigen der Luft zahl in der Reaktionszone bis zu Werten, die eine gleichzeitige Reduzierung der Stickoxid- und Kohlenmonoxid-Emissionen bewirken. These measures result in an increase in the air number in the reaction zone to values that simultaneously reduce nitrogen oxide and carbon monoxide emissions.
90 08 632.90 08 632.
Die Ausbildung der Flammenkuhlstäbe als Platten ist zwar im Sinne einer guten Führung der Sekundärluft vorteilhaft, aber nicht unbedingt erforderlich. Es können auch Flammenkuhlstäbe mit rundem Querschnitt verwendet werden. Wichtig ist dabei lediglich, daß die Flammenkuhlstäbe mit den Brückenteilen dicht verbunden sind, um sicherzustellen, daß die gesamte Sekundärluft zwischen den Flammenreihen und den neben diesen angeordneten Flammenkühlstaben hindurchströmt.The design of the flame cooling rods as plates is advantageous in terms of good guidance of the secondary air, but is not absolutely necessary. Flame cooling rods with a round cross-section can also be used. The only important thing is that the flame cooling rods are tightly connected to the bridge parts to ensure that all the secondary air flows through between the rows of flames and the flame cooling rods arranged next to them.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Brückenteile aus Blech- oder Keramikstreifen hergestellt sind, die vorzugsweise eben ausgebildet und parallel zur Ebene der Brennrohre angeordnet sind.According to a further feature of the invention, it can be provided that the bridge parts are made of sheet metal or ceramic strips, which are preferably flat and arranged parallel to the plane of the combustion tubes.
Auf diese Weise ergibt sich ein einfacher Aufbau des erfindungsgemäßen Brenners.This results in a simple construction of the burner according to the invention.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die seitlich der Reihen der Auslaßöffnungen angeordneten plattenförmigen Kühlstäbe mit Durchbrechungen versehen sind.According to a further feature of the invention, it can be provided that the plate-shaped cooling rods arranged to the side of the rows of outlet openings are provided with openings.
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß Sekundärluft in bestimmten Zonen der Flammen zu diesen zuströmen kann, wodurch eine gezielte Kühlung der Flammen in bestimmten Bereichen ermöglicht wird. Dabei können die Durchbrechungen verschieden ausgeführt sein können. So können z.B. eine oder zwei sich nahezu über die gesamte Länge der Flammenkuhlstäbe in derenThese measures ensure that secondary air can flow to the flames in certain zones, which enables targeted cooling of the flames in certain areas. The openings can be designed in different ways. For example, one or two can be installed almost the entire length of the flame cooling rods in their
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Längsrichtung erstreckende Durchbrechung(en) vorgesehen werden. Es ist aber auch möglich die Flammenkühlstäbe mit einer Reihe von kreisrunden Bohrungen zu versehen, die im Bereich der Ausströmöffnungen angeordnet sind. Weiter können auch sich im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Flammenkühlstäbe erstreckende rechteckige Durchbrechungen vorgesehen sein.Longitudinal opening(s) may be provided. It is also possible to provide the flame cooling rods with a row of circular holes arranged in the area of the outflow openings. Furthermore, rectangular openings extending essentially perpendicular to the longitudinal axis of the flame cooling rods may also be provided.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die seitlich der Reihen der Auslaßöffnungen angeordneten plattenförmigen Kühlstäbe über zwischen Ausströmöffnungen verlaufende plattenförmige Stege verbunden sind, zwischen deren dem jeweiligen Brennrohr zugekehrten Flächen und dem Brennrohr ein Spalt verbleibt.According to a further feature of the invention, it can be provided that the plate-shaped cooling rods arranged to the side of the rows of outlet openings are connected via plate-shaped webs running between outlet openings, between whose surfaces facing the respective combustion tube and the combustion tube a gap remains.
Durch diese Maßnahmen wird eine sehr gute Führung der zu den einzelnen Flammen zuströmenden Sekundärluft erreicht, wodurch einerseits eine ausreichende Versorgung der Flammen mit Sauerstoff sichergestellt wird und andererseits eine weitgehende Kühlung der Flammen erreicht und damit die Bildung von &Ngr;0&khgr; weitgehend vermieden wird.These measures ensure very good guidance of the secondary air flowing to the individual flames, which on the one hand ensures that the flames are adequately supplied with oxygen and on the other hand achieves extensive cooling of the flames, thus largely avoiding the formation of �Ngr;0 &khgr;.
Weiter kann vorgesehen sein, daß zu beiden Seiten der Ausströmöffnungen mehrere Flammenkühlstäbe vorgesehen sind, die gegebenenfalls verschiedene Querschnitte aufweisen und über- oder nebeneinander angeordnet sind.Furthermore, it can be provided that several flame cooling rods are provided on both sides of the outflow openings, which may have different cross-sections and are arranged above or next to one another.
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Durch diese Maßnahmen ergeben sich Spalte, durch die Sekundärluft gezielt zu bestimmten Zonen der Flammen zuströmen kann.These measures create gaps through which secondary air can flow to specific zones of the flames.
Weiter kann vorgesehen sein, daß ein plattenförmiger Flammenkühlstab in radialer Richtung von den Ausströmöffnungen beabstandet ist, wobei die Längsachse des Querschnittes des Flammenkuhlstabes radial zu den Ausströmöffnungen ausgerichtet ist.Furthermore, it can be provided that a plate-shaped flame cooling rod is spaced radially from the outflow openings, wherein the longitudinal axis of the cross section of the flame cooling rod is aligned radially to the outflow openings.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich eine besonders weitgehende Kühlung der Flammen, wodurch die Bildung von &Ngr;0&khgr; weitestgehend vermieden wird.These measures result in a particularly extensive cooling of the flames, which largely prevents the formation of &Ngr;0 &khgr;.
Nach einem weiteren Merkmal kann vorgesehen sein, daß ein plattenförmiger Flammenkühlstab oberhalb der Ausströmöffnungen angeordnet ist, wobei die Längsachse des Querschnittes des Flammenkuhlstabes im wesentlichen parallel zu einer im Bereich der Ausströmöffnungen an den Querschnitt des Brennrohres angelegten Tangente verläuft.According to a further feature, it can be provided that a plate-shaped flame cooling rod is arranged above the outflow openings, whereby the longitudinal axis of the cross section of the flame cooling rod runs essentially parallel to a tangent applied to the cross section of the combustion tube in the area of the outflow openings.
Bei dieser Lösung kommt es zu einer Teilung der Flammen, die um die seitlichen Ränder des Flammenkuhlstabes brennen. Dadurch ergibt sich einerseits eine sehr intensive Kühlung der Flammen und durch die Teilung derselben ein verbesserter Zutritt von Sekundärluft zu den Flammen.This solution results in a division of the flames that burn around the side edges of the flame cooling rod. This results in very intensive cooling of the flames and, due to the division, improved access of secondary air to the flames.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Flammenkühlstäbe in einem Abstand zwischen 4 und 12 mm von der Oberfläche des Brennrohres liegen und die Mittelpunkte der Flammenkühlstäbe im Bereich von Radialstrahlen des Querschnittes des Brennrohres liegen, die die Begrenzungen der Durchbrüche des Brennrohres berühren.According to a further feature of the invention, it can be provided that the flame cooling rods are located at a distance of between 4 and 12 mm from the surface of the combustion tube and the centers of the flame cooling rods are located in the region of radial rays of the cross section of the combustion tube which touch the boundaries of the openings in the combustion tube.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Flammen in deren seitlichen Randbereichen, in denen der Luftsauerstoff in diese eindiffundiert und wo es bevorzugt zur Bildung von &Ngr;0&khgr; kommt, gekühlt werden, so daß die zur Bildung von &Ngr;&Ogr;&khgr; erforderliche Temperatur in diesen Bereichen nicht mehr erreicht werden kann, aber eine Kühlung des Kernbereiches der Flammen weitgehend unterbleibt, so daß in diesen Bereichen eine vollständige Verbrennung sichergestellt ist. Dadurch wird die Bildung von CO weitestgehend unterbunden und ein hoher Wirkungsgrad des Brenners sichergestellt.This ensures that the flames are cooled in their lateral edge areas, where the oxygen from the air diffuses into them and where �Ngr;0 &khgr; is preferentially formed, so that the temperature required to form �Ngr;&Ogr;&khgr; can no longer be reached in these areas, but cooling of the core area of the flames is largely avoided, so that complete combustion is ensured in these areas. This largely prevents the formation of CO and ensures a high level of burner efficiency.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der WinkelcL 1( den die durch die Mittelpunkte der Querschnitte der Flammenkühlstäbe gehenden Radialstrahlen des Querschnittes des Brennrohres einschließen, im wesentlichen der folgenden Beziehung entspricht:According to a further feature of the invention, it can be provided that the angle cL 1( enclosed by the radial rays of the cross section of the combustion tube passing through the centres of the cross sections of the flame cooling rods, essentially corresponds to the following relationship:
4 * b 904 * b90
90 08 632.90 08 632.
wobei b die Bogenlänge, über die sich die gegebenenfalls in
mehreren nebeneinanderliegenden, entlang von Mantellinien des
Brennrohres verlaufenden Reihen von Durchbrüchen des
Brennrohres erstrecken, und d den Durchmesser des Brennrohres bedeuten. where b is the arc length over which the
several adjacent rows of openings of the combustion tube running along the surface lines of the combustion tube
combustion tube, and d is the diameter of the combustion tube.
Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß die sich im Bereich
der Durchbrüche im Betrieb des Brenners, gegebenenfalls in mehreren, entlang von Mantellinien des Brennrohres verlaufenden
Reihen ausbildenden Flammen in deren äußeren Seitenbereichen, in denen die Luft ungehindert zuströmen kann, an den
Flammenkuhlstaben entlang streichen und von diesen gekühlt
werden. Damit erfolgt mit zwei Flammenkuhlstaben die Kühlung
der Flammen in jenen Bereichen, in denen es zu verstärkter
&Ngr;0&khgr; Bildung kommen kann, wodurch diese entsprechend eingeschränkt
wird. These measures ensure that the flames that form in the area of the openings during operation of the burner, possibly in several rows running along the surface lines of the combustion tube, pass along the flame cooling rods in their outer side areas, where the air can flow in unhindered, and are cooled by them.
This means that cooling is carried out with two flame cooling rods
of the flames in those areas where there is increased
&Ngr;0 &khgr; education can occur, which limits it accordingly .
Weiter kann vorgesehen sein, daß die Anzahl der Flammenkühl-
stäbe gegenüber der Anzahl der Reihen von zur Ausbildung von
Hauptflammen dienenden Durchbrechungen des Brennrohres erhöht ist und der WinkeloC 2 , den die durch die Mittelpunkte der
Querschnitte der Flammenkühlstäbe gehenden Radialstrahlen des
Querschnittes des Brennrohres einschließen, im wesentlichen
der folgenden Beziehung entspricht: Furthermore, it can be provided that the number of flame cooling
bars compared to the number of rows of to form
main flames is increased and the angleoC 2 , which is formed by the centers of the
Cross sections of the flame cooling rods include radial rays of the cross section of the combustion tube, essentially
corresponds to the following relationship:
9090
90 08 532.90 08 532.
wobei k die Bogenlänge, zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Hauptflammen und d den Durchmesser des Brennrohres bedeuten.where k is the arc length between the centers of two adjacent main flames and d is the diameter of the combustion tube.
Dabei werden die Seitenbereiche aller Flammen gekühlt wodurch eine sehr weitgehende Reduktion des NO -Ausstoßes erzieltThe side areas of all flames are cooled, which results in a very significant reduction in NO emissions.
JiJ
wird. Die durch die Flammenkühlstäbe abgeführte Wärme kann dabei in das zu erwärmende Medium eingebracht werden. Die gegebenenfalls vorhandenen Hilfsflammen, die zwischen den Reihen von zur Ausbildung der Hauptflammen dienenden Durchbrechungen angeordnet sind und einen Querschnitt aufweisen, der erheblich geringer als der Querschnitt der zur Ausbildung der Hauptflammen vorgesehenen Durchbrechungen ist, die meist eine sich in Umfangsrichtung des Brennrohres erstreckende langgestreckte schlitzartige Form aufweisen, tragen dabei kaum zur NOx~Bildung bei und werden durch die Stäbe in deren Spitzenbereich durch die Flammenkühlstäbe gekühlt.The heat dissipated by the flame cooling rods can be introduced into the medium to be heated. Any auxiliary flames that are present, which are arranged between the rows of openings used to form the main flames and have a cross-section that is considerably smaller than the cross-section of the openings provided for the formation of the main flames, which usually have an elongated slot-like shape extending in the circumferential direction of the combustion tube, hardly contribute to the formation of NO x and are cooled by the rods in their tip area by the flame cooling rods.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Durchmesser der Flammenkühlstäbe 4 mm bis 11 mm beträgt.It has proven advantageous if the diameter of the flame cooling rods is 4 mm to 11 mm.
Bei Einhaltung dieser Dimensionierungsregel wird sichergestellt, daß die Randbereiche der Flammen, die sich durch die Flammenkühlstäbe etwas auffächern, ausreichend gekühlt werden, um ein Überschreiten der zur vermehrten Bildung von &Ngr;0&khgr; erforderlichen Temperatur zu verhindern und dabei eine Beeinflussung der Kernbereiche der Flammen weitgehend unterbleibt, so daß in diesem Bereich eine für eine weitge-By adhering to this dimensioning rule, it is ensured that the edge areas of the flames, which are slightly fanned out by the flame cooling rods, are cooled sufficiently to prevent the temperature required for increased formation of �Ngr;0 &khgr; from being exceeded, and the core areas of the flames are largely not affected, so that in this area a temperature sufficient for a wide range of
0 00 0
hend vollständige Verbrennung ausreichende Temperatur erhalten bleibt.sufficient temperature is maintained for complete combustion.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß pro Brennrohr mehrere Flammenkühlstäbe vorgesehen sind, die in einem Kreisbogenabschnitt angeordnet sind, des sen Mittelpunkt unterhalb des Mittelpunktes des Querschnittes des Brennrohres liegt, wobei die Exzentrizität 3 bis 8 mm beträgt . According to a further feature of the invention, it can be provided that several flame cooling rods are provided per combustion tube, which are arranged in a circular arc section, the center of which lies below the center of the cross section of the combustion tube, the eccentricity being 3 to 8 mm.
Auf diese Weise ergeben sich sehr günstige Verhältnisse im Hinblick auf eine ausreichende Kühlung der Flamme zur Vermeidung der &Ngr;0&khgr; Bildung. In this way, very favorable conditions are created with regard to sufficient cooling of the flame to avoid the formation of &Ngr;0 &khgr;.
Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn das Ver hältnis des Durchmessers des Brennrohres zum Durchmesser des die Mittelpunkte der Flammenkühlstäbe aufweisenden Kreis bogens zwischen 0,3 und 1,3 04 und das Verhältnis der Exzentrizität zum Durchmesser der Flammenkühlstäbe zwischen 0,3 und 2 und das Verhältnis des Mittenabstandes zweier Brennrohre zum Durchmesser der Brennrohre zwischen 0,667 und 3,33 liegt, wobei das Produkt dieser drei Verhältniszahlen zwischen 0,05 und 9 liegt. Particularly favourable conditions arise when the ratio of the diameter of the combustion tube to the diameter of the circular arc containing the centres of the flame cooling rods is between 0.3 and 1.3 04 and the ratio of the eccentricity to the diameter of the flame cooling rods is between 0.3 and 2 and the ratio of the centre distance between two combustion tubes to the diameter of the combustion tubes is between 0.667 and 3.33, the product of these three ratios being between 0.05 and 9.
90 08 632.90 08 632.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Durchmesser des Kreisbogens der Mittelpunkte der Flammenkühlstäbe der Beziehung It is particularly advantageous if the diameter of the circular arc of the centers of the flame cooling rods satisfies the relationship
H = E + 2 · (5 bis 12 + G)H = E + 2 · (5 to 12 + G)
entspricht, wobei H den Durchmesser des Kreisbogens auf dem die Mittelpunkte der Flammenkühlstäbe liegen und E den Durchmesser des Brennrohres bedeuten.where H is the diameter of the circular arc on which the centers of the flame cooling rods are located and E is the diameter of the combustion tube.
Durch die Einhaltung dieser Bemessungsregel ergibt sich, insbesondere bei der Anordnung von drei Flammenkühlstäben pro Brennrohr, eine sehr rasche Abfuhr der Wärme aus der Flamme, so daß diese rasch unter eine für die Bildung von &Ngr;&thgr;&khgr; ausreichende Temperatur gekühlt wird und daher die Bildung dieses Schadstoffes weitgehend unterbleibt.Compliance with this design rule results in very rapid removal of heat from the flame, particularly when three flame cooling rods are arranged per combustion tube, so that the flame is quickly cooled to below a temperature sufficient for the formation of �Ngr;θ &khgr; and therefore the formation of this pollutant is largely prevented.
Ein im Hinblick auf einen geringen N0v Ausstoß besonders günstiger Brenner ergibt sich, wenn der Mittenabstand 4 0 mm bis 100 mm, der Durchmesser der Brennrohre 30 mm bis 60 mm, der Durchmesser des Kreisbogens der Mittelpunkte der Flammenkühlstäbe 46 mm bis 1000 mm, und der Durchmesser der Flammenkühlstäbe 4 mm bis 10 mm beträgt.A burner which is particularly favourable with regard to low N0 v emissions is obtained when the centre-to-centre distance is 40 mm to 100 mm, the diameter of the combustion tubes is 30 mm to 60 mm, the diameter of the circular arc of the centres of the flame cooling rods is 46 mm to 1000 mm and the diameter of the flame cooling rods is 4 mm to 10 mm.
Bei einem erfindungsgemäßen Brenner mit mindestens einem mit einem Gas-Luft-Gemisch beaufschlagbaren, vorzugsweise einen Durchmesser von 20 mm bis 60 mm aufweisenden Brennrohr, das mit radialen, entlang mindestens zweier Mantellinien des Brennrohres in Reihen angeordneten Durchbrüchen versehen ist, durch die das Gemisch zur Versorgung von Hauptflammen austreten kann, kann weiter vorgesehen sein, daß die Flammenkühl-In a burner according to the invention with at least one combustion tube that can be supplied with a gas-air mixture, preferably with a diameter of 20 mm to 60 mm, which is provided with radial openings arranged in rows along at least two surface lines of the combustion tube, through which the mixture can exit to supply main flames, it can further be provided that the flame cooling
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stäbe im Querschnitt des Brenners in zwei zum Brennrohr konzentrischen Kreisbögen angeordnet sind.rods in the cross-section of the burner are arranged in two circular arcs concentric with the combustion tube.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Kühlung in zwei Ebenen erfolgt, wodurch eine ausreichende Kühlung auch größerer Flammen gewährleistet ist.This ensures that cooling takes place on two levels, which ensures sufficient cooling even for larger flames.
In diesem Zusammenhang hat es sich besonders günstig erwiesen, wenn der Abstand zwischen den einander nächstliegenden Mantellinien des Brennrohres und der diesem näheren Flammenkühlstäben 4 mm bis 12 mm beträgt.In this context, it has proven particularly advantageous if the distance between the closest surface lines of the combustion tube and the flame cooling rods closest to it is 4 mm to 12 mm.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß im Querschnitt des Brenners gesehen, die auf verschiedenen Kreisbögen liegenden Flammenkühlstäbe in Umfangsrichtung des Brennrohres gegeneinander versetzt angeordnet sind, und der Abstand zwischen den einander nächstgelegenen Mantellinien des Brennrohres und der von diesem weiter beabstandeten Flammenkühlstäben 15 mm bis 20 mm beträgt, wobei die Versetzung der Flammenkühlstäbe vorzugsweise dem halben Winkel der Teilung der dem Brennrohr näheren Flammenkühlstäben entspricht.According to a further feature of the invention, it can be provided that, viewed in the cross-section of the burner, the flame cooling rods lying on different circular arcs are arranged offset from one another in the circumferential direction of the combustion tube, and the distance between the closest surface lines of the combustion tube and the flame cooling rods further away from it is 15 mm to 20 mm, whereby the offset of the flame cooling rods preferably corresponds to half the angle of the pitch of the flame cooling rods closer to the combustion tube.
Durch diese Maßnahmen läßt sich eine besonders gute Kühlung der Flammen in deren Randbereichen erreichen, in denen es aufgrund der dort erfolgenden Eindiffundierung von Luft zu einer verstärkten NOv-Bildung kommt, die durch die Kühlung der Flamme in diesen Bereichen weitgehend unterbunden wird.These measures allow particularly good cooling of the flames in their peripheral areas, where the diffusion of air leads to increased NO v formation, which is largely prevented by cooling the flame in these areas.
90 08 632.90 08 632.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, daß die durch die Mittel punkte der äußeren, dem Brennrohr näheren Flammenkühlstäbe gehenden Radialstrahlen des Querschnittes des Brennrohres mit der vertikalen Achse desselben einen Winkel CC von 5 bis 40° und jene der auf dem äußeren Kreisbogen liegenden Flammenkühlstäbe einen Winkel &bgr; von 0 bis 20° einschließen. It can further be provided that the radial rays of the cross section of the combustion tube passing through the centres of the outer flame cooling rods closer to the combustion tube form an angle CC of 5 to 40° with the vertical axis of the combustion tube and that those of the flame cooling rods lying on the outer circular arc form an angle β of 0 to 20°.
Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß die Flammen, auch wenn sie über sich im wesentlichen in Umfangsrichtung des Querschnitts des Brennrohrs erstreckende längliche Schlitze des Brennrohres mit Gemisch gespeist werden, in de ren seitlichen Randbereichen gekühlt werden. These measures ensure that the flames are cooled in their lateral edge regions, even when they are fed with mixture via elongated slots in the combustion tube that extend essentially in the circumferential direction of the cross-section of the combustion tube.
Weiter kann vorgesehen sein, daß einer der im Querschnitt des Brenners gesehen, auf dem inneren Kreisbogen liegenden Flam menkühlstäbe auf der vertikalen Achse des Brennrohres liegt und ein weiterer Flammenkühlstab auf dieser Achse angeordnet ist, wobei der minimale Abstand der Mantellinien dieser bei den auf der vertikalen Achse des Querschnittes des Brennroh res liegenden Flammenkühlstäbe 3 mm bis 15 mm beträgt. Furthermore, it can be provided that one of the flame cooling rods lying on the inner circular arc as seen in the cross section of the burner lies on the vertical axis of the combustion tube and a further flame cooling rod is arranged on this axis, the minimum distance between the surface lines of these flame cooling rods lying on the vertical axis of the cross section of the combustion tube being 3 mm to 15 mm.
Damit wird sichergestellt, daß eine verstärkte Kühlung der Flammen in den Bereichen erreicht wird, in denen zwei Reihen von Flammen aneinander angrenzen und es aus diesem Grunde in diesen Bereichen zu entsprechend höheren Temperaturen kommen würde. This ensures that increased cooling of the flames is achieved in the areas where two rows of flames are adjacent to each other and, for this reason, correspondingly higher temperatures would occur in these areas .
08 532.08 532.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die im Querschnitt auf verschiedenen Kreisbögen liegenden Flammenkühlstäbe auf gemeinsamen Radialstrahlen des Querschnittes des Brennrohres angeordnet sind und der Abstand der einander gegenüberliegenden Mantellinien der auf verschiedenen Kreisbögen liegenden Flammenkühlstäbe 3 mm bis 15 mm beträgt.According to a further feature of the invention, it can be provided that the flame cooling rods lying on different circular arcs in the cross section are arranged on common radial rays of the cross section of the combustion tube and the distance between the opposing surface lines of the flame cooling rods lying on different circular arcs is 3 mm to 15 mm.
Da sich die Flammen an den dem Brennrohr näheren Flammenkühlstab anlegen, werden sie in die Breite gezogen. Durch den vom Brennrohr weiter entfernten Flammenkühlstab wird die auseinandergezogene Flamme in deren Randbereichen intensiv gekühlt und dadurch die Bildung von N0v verhindert.As the flames attach themselves to the flame cooling rod that is closer to the combustion tube, they are drawn out. The flame cooling rod that is further away from the combustion tube cools the expanded flame intensively in its edge areas and thus prevents the formation of N0 v .
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die durch die Mittelpunkte der äußeren Flammenkühlstäbe gehenden Radialstrahlen des Querschnittes des Brennrohres mit der vertikalen Achse desselben einen Winkel fl(_ von 5 bis 40° aufweisen.It is particularly advantageous if the radial rays of the cross-section of the combustion tube passing through the centres of the outer flame cooling rods have an angle fl(_ of 5 to 40° with the vertical axis of the same.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.
Figur 1 schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners,Figure 1 shows schematically a first embodiment of a burner according to the invention,
Figur 2 schematisch ein Schlitzbild eines Brennrohres in Draufsicht,Figure 2 shows a schematic plan view of a combustion tube slot,
90 08 632.90 08 632.
Figur 3 schematisch einen erfindungsgemäßen Brenner mit zwei Flammenkühlstäben im Querschnitt,Figure 3 shows schematically a burner according to the invention with two flame cooling rods in cross section,
Figur 4 schematisch einen erfindungsgemäßen Brenner mit vier Flammenkühlstäben im Querschnitt,Figure 4 shows schematically a burner according to the invention with four flame cooling rods in cross section,
Figur 5 schematisch einen erfindungsgemäßen Brenner mit zwei Flammenkühlstäben im Querschnitt.Figure 5 shows schematically a burner according to the invention with two flame cooling rods in cross section.
Figur 6 schematisch einen weiteren erfindungsgemäßen Brenner, Figure 6 shows schematically another burner according to the invention,
Figuren 7 bis 9 Querschnitte von verschiedenen Ausführungsformen erfindungsgemäßer Brenner,Figures 7 to 9 show cross sections of various embodiments of burners according to the invention,
Figuren 10 und 11 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners im Schnitt und in axonometrischer Darstellung, Figures 10 and 11 show a further embodiment of a burner according to the invention in section and in an axonometric view,
Figur 12 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners,Figure 12 shows a further embodiment of a burner according to the invention,
Figuren 13 bis 15 eine Ansicht auf die Brenngemischaustrittsöffnungen des Brenners nach der Figur 12, undFigures 13 to 15 show a view of the combustion mixture outlet openings of the burner according to Figure 12, and
Figuren 16 bis 26 verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von Flammenkühlstäben.Figures 16 to 26 show different possibilities for the arrangement of flame cooling rods.
8 632.8 632.
Das Brennrohr 1 des Brenners nach der Figur 1 weist eine Reihe im Bereich der obersten Mantellinie des Brennrohres 1 angeordnete Auslaßbohrungen 2 auf, durch die ein Gemisch aus einem brennbaren Gas und Luft austritt und entzündet wird.The combustion tube 1 of the burner according to Figure 1 has a series of outlet holes 2 arranged in the area of the uppermost surface line of the combustion tube 1, through which a mixture of a combustible gas and air emerges and is ignited.
Seitlich der Flammen 3 und oberhalb des Brennrohres 1 sind zwei Platten 4 angeordnet, die sich parallel zum Brennrohr erstrecken und im wesentlichen hochkant angeordnet sind und den Flammenbereich seitlich begrenzen.Two plates 4 are arranged to the side of the flames 3 and above the combustion tube 1, which extend parallel to the combustion tube and are arranged essentially upright and laterally delimit the flame area.
Dabei ist die Anordnung der Platten 4 so gewählt, daß das Verhältnis des Abstandes I^ der Unterkante der Platten 4 von der obersten Mantellinie des Brennrohres 1 zur Breite b der Flamme 3 in deren Ansatzbereich an dem Brennrohr 1 zwischen 0,5 bis 13,4 beträgt.The arrangement of the plates 4 is selected such that the ratio of the distance I^ of the lower edge of the plates 4 from the uppermost surface line of the combustion tube 1 to the width b of the flame 3 in its attachment area on the combustion tube 1 is between 0.5 and 13.4.
Weiter liegt das Verhältnis des Normalabstandes ±2 der Unterkante von der Oberkante der Platte 4 zum Abstand I1 der Unterkante der Platten 4 von der obersten Mantellinie des Brennrohres 1 im Bereich von 0,25 bis 16.Furthermore, the ratio of the normal distance ±2 of the lower edge from the upper edge of the plate 4 to the distance I 1 of the lower edge of the plates 4 from the uppermost surface line of the combustion tube 1 is in the range from 0.25 to 16.
Der Abstand y der Platten 4 in deren unterstem Bereich ist so bemessen, daß er um 4 bis 20 mm größer als die Breite der Flamme 3 in deren Ansatzbereich an dem Brennrohr 1 ist.The distance y of the plates 4 in their lowest area is dimensioned such that it is 4 to 20 mm larger than the width of the flame 3 in its attachment area on the combustion tube 1.
Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, stehen die Platten 4, die aus Keramik oder aus Metall hergestellt sein können, in einem Winkel <A- zur Vertikalen, wobei sich die Platten 4 gegen deren oberem Ende zu aneinander annähern.As can be seen from the drawing, the plates 4, which can be made of ceramic or metal, are at an angle <A- to the vertical, with the plates 4 approaching each other towards their upper ends.
1 0 0 C 1 0 0 C
Bei dem Brenner nach der Figur 2 weist das Brennrohr 30 drei nebeneinander verlaufende Reihen von Durchbrechungen 10 auf, die sich in Umfangsrichtung des Brennrohres, beziehungsweise dessen Querschnittes erstrecken. Dabei sind die Durchbrechungen 10 in den Reihen A, B und C fluchtend zueinander angeordnet. In the burner according to Figure 2, the combustion tube 30 has three rows of openings 10 running next to one another, which extend in the circumferential direction of the combustion tube or its cross-section. The openings 10 in rows A, B and C are arranged in alignment with one another.
Zwischen den Reihen A, B und C der Durchbrechungen 10, die eine im wesentlichen langgestreckte schlitzartige Form aufweisen und zur Ausbildung der Hauptflammen dienen, sowie entlang der Außenränder der beiden äußeren Reihen A und C sind Bohrungen 20 angeordnet, durch die ebenfalls ein zündfähiges Gas-Luft-Gemisch aus dem Brennrohr 30 austreten kann und die zur Ausbildung von Halteflammen dienen.Between the rows A, B and C of the openings 10, which have a substantially elongated slot-like shape and serve to form the main flames, as well as along the outer edges of the two outer rows A and C, bores 20 are arranged through which an ignitable gas-air mixture can also escape from the combustion tube 30 and which serve to form holding flames.
Aus Figur 3 ist zu ersehen, daß im Abstand &eegr; von der Oberfläche des Brennrohres 3 0 Flammenkühlstabe 40, die vorzugsweise aus Keramik hergestellt sind, angeordnet sind. Dabei ist der Abstand &eegr; als Abstand zwischen den einander nächstliegenden Mantellinien des Brennrohres 3 0 und der Flammenkühlstabe 40 zu verstehen.From Figure 3 it can be seen that flame cooling rods 40, which are preferably made of ceramic, are arranged at a distance η from the surface of the combustion tube 3 0. The distance η is to be understood as the distance between the closest surface lines of the combustion tube 3 0 and the flame cooling rods 40.
Der Winkel 0C1, den die durch die Mittelpunkte der Flammenkühlstabe 40 gehenden Radialstrahlen einschließen, die auch die äußeren Begrenzungen in Umfangsrichtung des Querschnittes des Brennrohres der in den äußeren Reihen A und C angeordneten Durchbrüche 10 berühren, entspricht der folgenden Beziehung:The angle 0C 1 encloses the radial rays passing through the centres of the flame cooling rods 40, which also touch the outer boundaries in the circumferential direction of the cross-section of the combustion tube of the openings 10 arranged in the outer rows A and C, corresponds to the following relationship:
90 08 632.90 08 632.
4 · b 904 · b 90
1 ~1 ~
wobei b die Bogenlänge, über die sich die in den drei Rei hen A, B, C nebeneinanderliegenden, entlang von Mantellinien des Brennrohres verlaufenden Reihen angeordneten Durch brüche 10 des Brennrohres 3 0 erstrecken, und d den Durchmes ser des Brennrohres 3 0 bedeuten. where b is the arc length over which the openings 10 of the combustion tube 30 extend, arranged in the three rows A, B, C , adjacent to one another and running along the surface lines of the combustion tube, and d is the diameter of the combustion tube 30.
Bei dieser Ausführungsform werden nur die äußeren Ränder der außen liegenden Flammen durch die Flammenkuhlstabe 40 ge kühlt, wobei jedoch gerade in diesen Bereichen, bei Fehlen der Flammenkuhlstabe die stärkste NO- Bildung zu beobachten ist. In this embodiment, only the outer edges of the external flames are cooled by the flame cooling rods 40, but it is precisely in these areas that the strongest NO formation is observed in the absence of the flame cooling rods .
Bei der Ausführungsform nach der Figur 4 ist eine erhöhte An
zahl von Flammenkühlstäben 4 0 vorgesehen, die zur Versorgung
der Hauptflammen dienen. Diese Flammenkuhlstabe 40 sind ent
sprechend der Bogenlänge der Durchbrechungen 10 angeordnet,
wobei der Winkel oL &ogr; / den die durch die Mittelpunkte der Quer
schnitte der inneren Flammenkuhlstabe 4 0 gehenden
Radialstrahlen des Querschnittes des Brennrohres 30 ein
schließen, im wesentlichen der folgenden Beziehung entspricht: In the embodiment according to Figure 4 , an increased number of flame cooling rods 40 are provided, which serve to supply the main flames. These flame cooling rods 40 are arranged according to the arc length of the openings 10, whereby the angle oL ϳ / the arc passing through the centers of the cross sections of the inner flame cooling rods 40
Radial rays of the cross section of the combustion tube 30 essentially correspond to the following relationship:
90 08 632.90 08 632.
4 · k 904 · k90
Ot2 = Ot2 =
d Vd V
wobei k die Bogenlänge, über die sich ein Durchbruch 10 des Brennrohres erstreckt, und d den Durchmesser des Brennrohres bedeuten. Die äußeren Flammenkühlstäbe sind nach der gleichen Bemessungsgrundlage wie gemäß der Figur 3 angeordnet. where k is the arc length over which an opening 10 of the combustion tube extends and d is the diameter of the combustion tube . The outer flame cooling rods are arranged according to the same design principles as in Figure 3.
Wie aus der Figur 4 zu ersehen ist, ergeben sich bezüglich der inneren Flammenkühlstäbe geringfügige Abweichungen von der obigen Formel, die durch die Abstände der äußeren Durch brüche 10 von den mittleren bedingt sind. Dabei können zum Ausgleich die mittleren Flammenkühlstäbe 40 einen größeren Durchmesser als die außen angeordneten Flammenkühlstäbe 4 0 aufweisen. Die mittleren Flammenkühlstäbe 40 sind zweckmaßigerweise genau zwischen zwei Reihen von Durchbrüchen 10 angeordnet. As can be seen from Figure 4 , there are slight deviations from the above formula with regard to the inner flame cooling rods , which are caused by the distances between the outer openings 10 and the middle ones. To compensate for this, the middle flame cooling rods 40 can have a larger diameter than the flame cooling rods 40 arranged on the outside . The middle flame cooling rods 40 are expediently arranged exactly between two rows of openings 10.
Die Ausfuhrungsform nach der Figur 5 entspricht im we sentlichen jener nach der Figur 3. Allerdings sind die Flammenkühlstäbe 40 zwischen den Reihen von Durchbrüchen 10 angeordnet, so daß alle Flammen durch die Flammenkühlstäbe 4 gekühlt werden. Dabei liegen die Flammenkühlstäbe 4 0 genau zwischen zwei Reihen von Durchbrüchen 10. Praktisch ent spricht die Ausführungsform nach der Figur 5 jener nach der Figur 4, nur, daß die äußeren Flammenkühlstäbe 4 0 weggelassen sind. The embodiment according to Figure 5 corresponds essentially to that according to Figure 3. However, the flame cooling rods 40 are arranged between the rows of openings 10, so that all flames are cooled by the flame cooling rods 4. The flame cooling rods 40 are located exactly between two rows of openings 10. In practice , the embodiment according to Figure 5 corresponds to that according to Figure 4, only that the outer flame cooling rods 40 are omitted.
90 08 632..90 08 632..
Der Abstand &eegr; der einander nächstliegenden Mantellinien der Flammenkuhlstäbe 40 und des Brennrohres 3 0 beträgt zwischen 4 mm und 12 mm und der Durchmesser der Flammenkuhlstäbe 4 mm bis 11 mm.The distance η of the closest surface lines of the flame cooling rods 40 and the combustion tube 30 is between 4 mm and 12 mm and the diameter of the flame cooling rods is 4 mm to 11 mm.
Die Brennrohre 21 des Ausführungsbeispieles nach der Figur 6 sind in einem Mittenabstand D voneinander angeordnet, der zwischen 40 mm bis 100 mm beträgt, wobei der Durchmesser E der Brennrohre 21 30 mm bis 60 mm beträgt.The combustion tubes 21 of the embodiment according to Figure 6 are arranged at a center distance D from each other, which is between 40 mm and 100 mm, whereby the diameter E of the combustion tubes 21 is 30 mm to 60 mm.
Im Bereich der obersten Mantellinie der Brennrohre 21 sind nicht dargestellte Auslaßöffnungen angeordnet, durch die das brennbare Gemisch ausströmen und entzündet werden kann.In the area of the uppermost surface line of the combustion tubes 21, outlet openings (not shown) are arranged through which the combustible mixture can flow out and be ignited.
Oberhalb der Brennrohre 21 sind Flammenkuhlstäbe 22 angeordnet. Dabei sind die Flammenkuhlstäbe 22 in einem Kreisbogen angeordnet, dessen Mittelpunkt um das Maß der Exzentrizität G unterhalb des Mittelpunktes des jeweiligen Brennrohres 21 liegt und dessen Durchmesser H vom Durchmesser des zugehörigen Brennrohres 21 abhängt und der BeziehungFlame cooling rods 22 are arranged above the combustion tubes 21. The flame cooling rods 22 are arranged in a circular arc, the center of which is located by the amount of eccentricity G below the center of the respective combustion tube 21 and the diameter H of which depends on the diameter of the associated combustion tube 21 and satisfies the relationship
H = E + 2 · (5 mm bis 12 mm + G) entspricht.H = E + 2 · (5 mm to 12 mm + G).
Dabei beträgt das Maß der Exzentrizität G 3 mm bis 8 mm. Der Durchmesser F der Flammenkuhlstäbe 2 2 beträgt zweckmäßigerweise 4 mm bis 10 mm.The eccentricity G is 3 mm to 8 mm. The diameter F of the flame cooling rods 2 2 is preferably 4 mm to 10 mm.
90 08 632.90 08 632.
Wesentlich bei der Dimensionierung des Brenners ist auch die Einhaltung bestimmter Zusammenhänge zwischen den einzelnen Abmessungen.When dimensioning the burner, it is also important to observe certain relationships between the individual dimensions.
Das Verhältnis &khgr; des Brennrohrdurchmessers E zum Durchmesser H des Kreisbogens auf dem die Mittelpunkte der Flammenkühlstäbe 22 liegen, soll dabei der folgenden Beziehung entsprechen:The ratio &khgr; of the combustion tube diameter E to the diameter H of the circular arc on which the centers of the flame cooling rods 22 are located should correspond to the following relationship:
E x = -E x = -
wobei der Wert des Verhältnisses &khgr; zwischen 4 6 und 100 liefen soll.where the value of the ratio &khgr; should be between 4 6 and 100 .
Das Verhältnis y der Exzentrizität G zum Durchmesser F der Flammenkühlstäbe 22 entspricht der folgenden Beziehung:The ratio y of the eccentricity G to the diameter F of the flame cooling rods 22 corresponds to the following relationship:
Y = F Y = F
wobei der Wert des Verhältnisses y zwischen 0,3 und 2 liegen soll.where the value of the ratio y should be between 0.3 and 2.
Das Verhältnis &zgr; des Abstandes D der Mittelpunkte der Brennrohre 21 zum Durchmesser der Brennrohre 1 entspricht der folgenden Beziehung:The ratio ζ of the distance D between the centers of the combustion tubes 21 to the diameter of the combustion tubes 1 corresponds to the following relationship:
90 08 632.90 08 632.
D
Z = -D
Z = -
wobei der Wert des Verhältnisses &zgr; zwischen 0,667 und 3,333 liegt.where the value of the ratio ζ is between 0.667 and 3.333.
Weiter soll das Produkt i der Verhältniszahlen &khgr; · y - &zgr; der BeziehungFurthermore, the product i of the ratios &khgr; · y - &zgr; of the relationship
&igr; = &khgr; ' y · &zgr;&igr; = &khgr; ' y · &zgr;
entsprechen, wobei der Wert des Produktes i zwischen 0,06 und 8,693 liegen soll., where the value of the product i should be between 0.06 and 8.693.
Bei der Ausführungsform nach der Figur 7 sind Flammenkuhlstabe 31 auf einem zum Brennrohr 21 konzentrischen Kreisbogen angeordnet, das mit zwei zu beiden Seiten der vertikalen Achse des Querschnittes des Brennrohres 21 angeordneten, sich entlang von Mantellinien desselben erstreckenden Reihen von Durchbrüchen zur Speisung von Hauptflammen versehen ist. Dabei weisen die einander nächsten Mantellinien des Brennrohres 21 und der Flammenkuhlstabe 31 einen Abstand e von 4 bis 12 mm auf, wobei der Durchmesser der Flammenkuhlstabe 31 4 mm bis 12 mm beträgt.In the embodiment according to Figure 7, flame cooling rods 31 are arranged on a circular arc concentric with the combustion tube 21, which is provided with two rows of openings for feeding main flames arranged on both sides of the vertical axis of the cross section of the combustion tube 21 and extending along the surface lines of the same. The surface lines of the combustion tube 21 and the flame cooling rod 31 closest to one another have a distance e of 4 to 12 mm, the diameter of the flame cooling rod 31 being 4 mm to 12 mm.
90 08 632.90 08 632.
Weiter sind Flammenkühlstäbe 31' in einem weiteren zum Brennrohr 21 konzentrischen Kreisbogen angeordnet. Dabei sind die Flammenkühlstäbe 31' gegenüber den Flammenkuhlstaben 31 versetzt angeordnet, wobei die Flammenkühlstäbe 31' im wesentlichen im Bereich der Winkelhalbierenden der durch die Mittelpunkte zweier benachbarter Flammenkühlstäbe 31 geführten Radialstrahlen angeordnet sind.Furthermore, flame cooling rods 31' are arranged in a further circular arc concentric with the combustion tube 21. The flame cooling rods 31' are arranged offset from the flame cooling rods 31, with the flame cooling rods 31' being arranged essentially in the region of the bisector of the radial rays guided through the centers of two adjacent flame cooling rods 31.
Der minimale Abstand der Mantellinien der Flammenkühlstäbe 31' vom Brennrohr 21 beträgt dabei 15 mm bis 20 mm.The minimum distance between the surface lines of the flame cooling rods 31' and the combustion tube 21 is 15 mm to 20 mm.
Die durch die Mittelpunkte der äußeren Flammenkühlstäbe 31 verlaufenden Radialstrahlen schließen mit der vertikalen Achse des Querschnittes des Brennrohres 21 einen Winkel (L von je 5 bis 40° ein. Die durch die Mittelpunkte der Flammenkühlstäbe 31' geführten Radialstrahlen schließen mit der vertikalen Achse des Querschnittes des Brennrohres 21 einen Winkel von je 0 bis 20° ein.The radial rays passing through the centers of the outer flame cooling rods 31 form an angle (L) of 5 to 40° with the vertical axis of the cross section of the combustion tube 21. The radial rays passing through the centers of the flame cooling rods 31' form an angle of 0 to 20° with the vertical axis of the cross section of the combustion tube 21.
Bei der Ausführungsform nach der Figur 8 sind die Flammenkühlstäbe 31 und 31' auf den jeweils gleichen Radialstrahlen angeordnet. Dabei schließen diese Radialstrahlen mit der vertikalen Achse des Querschnittes des Brennrohres 21 einen Winkel zwischen 5° und 40° ein.In the embodiment according to Figure 8, the flame cooling rods 31 and 31' are arranged on the same radial rays. These radial rays form an angle of between 5° and 40° with the vertical axis of the cross section of the combustion tube 21.
Die Abstände e der einander nächsten Mantellinien des Brennrohres 21 und der Flammenkühlstäbe 31 betragen dabei 4 mm bis 12 mm und die Abstände g' zwischen den einander nächsten Mantellinien der Flammenkühlstäbe 31, und 31' 3 mm bis 15 mm.The distances e between the closest surface lines of the combustion tube 21 and the flame cooling rods 31 are 4 mm to 12 mm and the distances g' between the closest surface lines of the flame cooling rods 31 and 31' are 3 mm to 15 mm.
nn fnn f
Die Ausführungsform nach der Figur 9 unterscheidet sich dabei von jener nach der Figur 7 lediglich dadurch, daß noch ein weiterer Flaitunenkühlstab 31" vorgesehen ist, der im Bereich der vertikalen Achse des Querschnittes des Brennrohres 21 angeordnet ist. Dabei weisen die einander nächsten Mantellinien des Flammenkühlstabes 31" und des ebenfalls im Bereich der vertikalen Achse des Brennrohres 21 angeordneten Flammenkühlstabes 31 einen Abstand g" von 3 mm bis 15 mm auf.The embodiment according to Figure 9 differs from that according to Figure 7 only in that a further flame cooling rod 31" is provided, which is arranged in the region of the vertical axis of the cross section of the combustion tube 21. The closest surface lines of the flame cooling rod 31" and the flame cooling rod 31, which is also arranged in the region of the vertical axis of the combustion tube 21, have a distance g" of 3 mm to 15 mm.
Die Figur 10 zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Brenner, bei dem mehrere Brennrohre 1 nebeneinander und parallel zueinander angeordnet sind. Diese Brennrohre 1 führen ein brennbares Brenngas-Luftgemisch und sind mit Auslaßöffnungen 2 für den Durchtritt dieses Gemisches versehen, über denen die Flammen 3 brennen. Dabei sind die Auslaßöffnungen im wesentlichen entlang der obersten Mantellinie eines jeden Brennrohres 1 angeordnet.Figure 10 shows a cross section through a burner according to the invention, in which several combustion tubes 1 are arranged next to one another and parallel to one another. These combustion tubes 1 carry a combustible fuel gas-air mixture and are provided with outlet openings 2 for the passage of this mixture, over which the flames 3 burn. The outlet openings are arranged essentially along the uppermost surface line of each combustion tube 1.
Oberhalb der Brennrohre 1 und seitlich der vertikalen Hauptachse des Querschnittes eines jeden Brennrohres sind plattenförmige, aus einem Blechstreifen hergestellten Flammenkuhlstabe 4 angeordnet. Diese schließen mit der vertikalen Achse der Flammen 3 einen sehr spitzen Winkel ein.Plate-shaped flame cooling rods 4 made from a sheet metal strip are arranged above the combustion tubes 1 and to the side of the vertical main axis of the cross section of each combustion tube. These enclose a very acute angle with the vertical axis of the flames 3.
Die an verschiedenen Seiten der Flammenreihen einander benachbarter Brennrohre 1 angeordneten Flammenkuhlstabe 4 sind durch Brückenteile 5 miteinander verbunden, die der Sekundärluft den Weg nach oben zwischen den durch die Brücken-The flame cooling rods 4 arranged on different sides of the flame rows of adjacent combustion tubes 1 are connected to one another by bridge parts 5, which allow the secondary air to travel upwards between the
90 08 632.90 08 632.
teile 5 jeweils miteinander verbundenen Flammenkühlstäben 4 versperren, so daß die Sekundärluft lediglich zwischen den seitlich einer jeden Flammenreihe angeordneten Flammenkühlstäben 4 nach oben strömen kann. parts 5 block the flame cooling rods 4 which are connected to one another, so that the secondary air can only flow upwards between the flame cooling rods 4 arranged to the side of each row of flames.
Dabei kühlt die aufsteigende Sekundärluft die Flammen 3, wo durch die Bildung von NOV weitestgehend vermieden wird. Wei- ter kommt es zu einem Eindiffundieren der Sekundärluft in die Flammen, wodurch es in diesen trotz der Abkühlung zu einer vollständigen Verbrennung des Brenngases kommt und ein Aus stoß von CO weitestgehend vermieden wird. The rising secondary air cools the flames 3, thereby largely preventing the formation of NO V. Furthermore, the secondary air diffuses into the flames, which leads to complete combustion of the fuel gas in these despite the cooling and largely prevents the emission of CO .
Bei der in den Figuren 10 und 11 dargestellten Ausführungs- form sind die Brückenteile 5 durch ebene Blechstreifen gebil det, die durchgehend mit den Flammenkühlstäben 4 verbunden und parallel zur Ebene der Brennrohre 1 angeordnet sind. In the embodiment shown in Figures 10 and 11 , the bridge parts 5 are formed by flat sheet metal strips which are continuously connected to the flame cooling rods 4 and arranged parallel to the plane of the combustion tubes 1.
Bei der Ausführungsform nach der Figur 12 sind wie bei der Ausführungsform nach den Figur 10 und 11 die beiden plattenförmigen Flammenkühlstäbe 4 miteinander verbunden, doch sind die einer Reihe von Ausströmöffnungen beziehungsweise Flammen zugeordneten Flammenkühlstäbe 4 über im wesent lichen vertikal stehende Stege 4 4 miteinander verbunden. Da bei verlaufen die Stege 44 zwischen den einzelnen Ausströmöffnungen, wobei zwischen dem Brennrohr 1 und den Stegen 44 Spalte verbleiben. In the embodiment according to Figure 12, as in the embodiment according to Figures 10 and 11, the two plate-shaped flame cooling rods 4 are connected to one another, but the flame cooling rods 4 assigned to a row of outflow openings or flames are connected to one another via essentially vertical webs 44. The webs 44 run between the individual outflow openings, leaving gaps between the combustion tube 1 and the webs 44.
90 08 632.90 08 632.
Wie aus den Figuren 13, 14 und 15 zu ersehen ist, können in den Flammenkühlstäben 4 Durchbrechungen 41, die sich in Längsrichtung der Flammenkühlstäbe 4 erstrecken, oder sich im wesentlichen senkrecht zu deren Längserstreckung erstreckende Durchbrechungen 42, die im wesentlichen im Bereich der Ausströmöffnungen angeordnet sind, vorgesehen sind. Weiter können auch im wesentlichen kreisrunde Durchbrechungen 4 3 in den Flammenkühlstäben 4 angeordnet sein, wie dies in der Figur 15 dargestellt ist.As can be seen from Figures 13, 14 and 15, openings 41 that extend in the longitudinal direction of the flame cooling rods 4 or openings 42 that extend essentially perpendicular to their longitudinal extension and are arranged essentially in the area of the outflow openings can be provided in the flame cooling rods 4. Furthermore, essentially circular openings 43 can also be arranged in the flame cooling rods 4, as shown in Figure 15.
Die Figur 16 zeigt eine weitere Möglichkeit der Anordnung eines Flammenkühlstabes 4. Bei dieser Ausführungsform ist der Flammenkühlstab 4 radial zu den Ausströmöffnungen ausgerichtet, so daß die Flammen diesen Flammenkühlstab 4 umströmen.Figure 16 shows another possible arrangement of a flame cooling rod 4. In this embodiment, the flame cooling rod 4 is aligned radially to the outflow openings, so that the flames flow around this flame cooling rod 4.
Die Ausführungsform nach der Figur 17 unterscheidet sich von jener nach der Figur 16 nur dadurch, daß der Flammenkühlstab 4 im wesentlichen tangential zum Brennrohr 1 angeordnet ist. Dabei werden die Flammen aufgespreizt und umströmen die seitlichen Ränder dieses Flammenkühlstabes 4. Die Figuren 18 bis 2 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäßer Brenner. Dabei sind an jeder Seite der Reihe von Ausströmöffnungen des Brennrohres 1 mehrere Flammenkühlstäbe 4 (Figuren 21 und 22) an jeder Seite der Reihe von Ausströmöffnungen angeordnet, wobei zwischen den Flammenkühlstäben Spalte verbleiben, durch die Sekundärluft zu den Flammen in bestimmten Zonen derselben zuströmen kann.The embodiment according to Figure 17 differs from that according to Figure 16 only in that the flame cooling rod 4 is arranged essentially tangentially to the combustion tube 1. The flames are spread out and flow around the lateral edges of this flame cooling rod 4. Figures 18 to 26 show various embodiments of burners according to the invention. In this case, several flame cooling rods 4 (Figures 21 and 22) are arranged on each side of the row of outflow openings of the combustion tube 1, with gaps remaining between the flame cooling rods through which secondary air can flow to the flames in certain zones thereof.
JO 8JO8
Mit Ausnahme der Ausfuhrungsformen nach den Figuren 24 und sind die Flammenkühlstäbe 4, 40 im wesentlichen übereinander angeordnet, wogegen bei den Ausfuhrungsformen nach den Figuren 24 und 25 die Flammenkühlstäbe 4 und 40 im wesentlichen nebeneinander angeordnet sind.With the exception of the embodiments according to Figures 24 and 25, the flame cooling rods 4, 40 are arranged essentially one above the other, whereas in the embodiments according to Figures 24 and 25 the flame cooling rods 4 and 40 are arranged essentially next to each other.
fs 0fs0
Claims (1)
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT141190A AT399563B (en) | 1990-07-03 | 1990-07-03 | Burner |
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| AT158690 | 1990-07-30 | ||
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE9108632U1 true DE9108632U1 (en) | 1991-09-19 |
Family
ID=27542359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9108632U Expired - Lifetime DE9108632U1 (en) | 1990-07-03 | 1991-06-26 | burner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9108632U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0655579A1 (en) * | 1993-11-25 | 1995-05-31 | Nefit Fasto B.V. | Burner appliance |
| WO2015079043A1 (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-04 | Robert Bosch Gmbh | Burner |
-
1991
- 1991-06-26 DE DE9108632U patent/DE9108632U1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| EP0655579A1 (en) * | 1993-11-25 | 1995-05-31 | Nefit Fasto B.V. | Burner appliance |
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