DE9112869U1

DE9112869U1 - Brennerstab

Info

Publication number: DE9112869U1
Application number: DE9112869U
Authority: DE
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1990-10-20
Filing date: 1991-10-16
Publication date: 1991-12-19
Anticipated expiration: 2001-10-17

Description

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 991

Brennerstab

Die Neuerung bezieht sich auf einen Brennerstab mit Auslaßöffnungen für ein Brenngas-Luft-Gemisch aufweisenden Brenner, bei dem jedem Brennerstab über ein in diesen hineinragendes Mischrohr Brenngas zuführbar ist.

Bei bekannten derartigen Brennern weisen die Brennerstäbe einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Dabei ist es erforderlich, aufgrund der Notwendigkeit zwischen den einzelnen Brennerstäben einen freien Raum für die aufsteigende Sekundärluft vorsehen zu müssen, die Mittelachsen der Querschnitte der Brennerstäbe in einem beträchtlichen Abstand voneinander anzuordnen. Dadurch ergibt sich jedoch auch ein entsprechend großer Abstand zwischen den Flammenreihen der benachbarten Brennerstäbe und dadurch eine relativ ungleichmäßige Beaufschlagung eines von einem solchen Brenner beaufschlagten Wärmetauschers, was zu einer entsprechenden Belastung desselben führt.

Ziel der Neuerung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Brenner der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem es mög-

lieh ist, die Brennerstäbe möglichst nahe nebeneinander anzuordnen.

Neuerungsgemaß wird dies dadurch erreicht, daß die Brennerstäbe einen Querschnitt aufweisen, der in einer Richtung eine größere Erstreckung aufweist als in der senkrecht zu dieser verlaufenden Richtung, wobei die Brennerstäbe mit parallel zueinander verlaufenden größeren Achsen ihrer Querschnitte angeordnet sind.

Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß zwischen den Außenwänden der einander benachbarten Brennerstäbe auch bei relativ geringem Abstand der längeren Achsen der Querschnitte der Brennerstäbe genügend Platz für die aufsteigende Sekundärluft verbleibt. Dabei ist es bei geringem Abstand der längeren Achsen der benachbarten Brennerstäbe möglich, für diese einen relativ großen Querschnitt vorzusehen. Dabei kann der Querschnitt im wesentlichen durch die Größe der längeren Achse des Querschnittes der Brennerstäbe bestimmt werden.

Auf diese Weise können die Brennerstäbe beziehungsweise deren Flammenreihen relativ nahe nebeneinander angeordnet werden, wodurch sich eine sehr gleichmäßige Belastung eines von einem solchen Brenner beaufschlagten Wärmetauschers ergibt.

Weiter kann vorgesehen sein, daß das jedem Brennerstab zugeordnete Mischrohr einen Querschnitt aufweist, der in einer Richtung eine größere Erstreckung aufweist als in der senkrecht zu dieser verlaufenden Richtung, wobei die längeren Achsen der Querschnitte der

Mischrohre im wesentlichen parallel zu den längeren Achsen der Querschnitte der Brennerstäbe verlaufen.

Für die Brennerstäbe und die Mischrohre können elliptische Querschnitte, aber auch spitzbogenformige Querschnitte verwendet werden, wobei die Brennerstäbe und die zugehörigen Mischrohre auch unterschiedlich geformte Querschnitte aufweisen können. Grundsätzlich können auch im wesentlichen rechteckige Querschnitte verwendet werden, wobei zweckmäßigerweise die Ecken im oberen Bereich abgerundet sein können.

Nach einem weiteren Merkmal der Neuerung kann vorgesehen sein, daß das Mischrohr über seine Länge einen sich von einem runden Querschnitt in einen elliptischen Querschnitt ändernden Querschnittsverlauf aufweist.

Dies ermöglicht einen sehr einfachen Anschluß des Mischrohres an eine Brenngasversorgung, wobei ein solches Mischrohr durch einfaches Quetschen eines im Querschnitt runden Rohres hergestellt werden kann. Grundsätzlich kann aber auch ein einen über die gesamte Länge gleichbleibenden Querschnitt aufweisendes Mischrohr verwendet werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Neuerung kann vorgesehen sein, daß der Brennerstab in seinem oberen Bereich im Querschnitt im wesentlichen halbellipsenförmig ausgebildet ist, wobei die längere Ellipsenachse der Breite des Brennerstabes entspricht.

Durch die halbellipsenföritiige Gestaltung des Querschnittes der Brennerstäbe im Bereich der Austrittsöffnungen ergibt sich der Vorteil einer guten Zutrittsmöglichkeit von Sekundärluft zu den Flammen, wodurch es zu einer praktisch vollständigen Verbrennung kommt.

Nach einem weiteren Merkmal der Neuerung ist vorgesehen, daß das Verhältnis der Ellipsenachsen im wesentlichen 1 : 2 beträgt.

Durch diese Maßnahmen ergeben sich besonders günstige Verhältnisse für die Strömung der Sekundärluft zu den Flammen.

Bei neuerungsgemäßen Brennerstäben, die aus mindestens einem Blechteil gebildet sind, der beziehungsweise die mittels Falznähten verbunden ist beziehungsweise sind, kann nach einem weiteren Merkmal der Neuerung vorgesehen sein, daß die Falznaht beziehungsweise die Falznähte in dem von Auslaßöffnungen abgekehrten Bereich des Querschnittes der Brennerstäbe angeordnet ist beziehungsweise sind.

Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß durch die Falznähte keine Störung der Strömung der Sekundärluft im Bereich des Überganges von den im wesentlichen senkrechten Wänden der Brennerstäbe und deren Oberseiten, in denen die Auslaßöffnungen angeordnet sind, auftritt.

Nach einem weiteren Merkmal der Neuerung kann vorgesehen sein, daß die Einströmöffnung eines jeden Brennerstabes in etwa einem Drittel der Höhe eines im wesentlichen rechteckigen Abschnittes des

Brennerstabes, der unterhalb des im Querschnitt halbellipsenförmigen Abschnittes liegt, angeordnet ist, wobei der Mittenabstand der Einlaßöffnung von der Unterseite des Brennerstabes vorzugsweise der halben Breite des Brennerstabes entspricht.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil einer sehr gleichmäßigen Vermischung der Primärluft und des Brenngases, bevor dieses Gemisch aus den Austrittsöffnungen austritt.

Ein weiteres Ziel der Neuerung ist es, einen Gußgliederkessel mit mehreren Kesselgliedern, unterhalb denen Brennerstäbe angeordnet sind, vorzuschlagen, bei dem eine optimale Verbrennung sichergestellt ist.

Neuerungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Mittelebenen der Kesselglieder in einem Abstand d voneinander und die Brennerstäbe paarweise angeordnet sind, wobei die Breite a der Brennerstäbe 0,23 bis 0,39 d, der lichte Abstand b zwischen den Brennerstäben eines Paares 0,15 bis 0,3 d und der lichte Abstand c zwischen den Brennerstäben benachbarter Paare von Brennerstäben 0,15 bis 0,3 d beträgt und vorzugsweise kleiner als der lichte Abstand zwischen den Brennerstäben eines Paares gewählt ist, wobei die Mittenabstände f der Kesselglieder von den Brennerstäben der folgenden Beziehung gehorchen:

c + a
f = + 50%

Dadurch wird eine weitgehend symmetrische Anordnung der Brennerstäbe bezüglich der Rauchgaskanäle und damit eine gleichmäßige Rauchgasbeaufschlagung des Wärmetauschers erreicht.

Weiter kann vorgesehen sein, daß die nach der folgenden Beziehung errechnete Verhältniszahl s 0,3 bis 0,55 beträgt.

b + c

s =

2 a + b + c

Durch diese Bemessungsregel ist sichergestellt, daß 30 % bis 55 % der Brennerfläche für den Sekundärluftdurchtritt zur Verfügung steht.

Die Neuerung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 schematisch einen Querschnitt durch einen neuerungsgemäßen Brenner,

Figuren 2 bis 7 Querschnitte neuerungsgemäßer Brennerstäbe,

Figur 8 schematisch einen Querschnitt durch einen Gußgliederkessel und

Figur 9 ein Mischrohr in axonometrischer Darstellung.

Der neuerungsgemaße Brennerstab 1 nach der Figur 1 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, bei dem aber der obere Bereich im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet ist. Die Querschnitte der Brennerstäbe 1', 1", 1'", 1^IV, 1^V und 1^VI unterscheiden sich von diesem lediglich dadurch, daß der obere Bereich des Querschnittes dieser Brennerstäbe halbellipsenformig ausgebildet ist, wobei die längere Achse dieser Halbellipsen der Breite der Brennerstäbe 1', 1", 1'", 1^IV, l^v und 1^VI entspricht.

Der Querschnitt der Brennerstäbe nach den Figuren 1 bis 7 weist dabei in Richtung der Achse 2 eine wesentliche größere Erstreckung auf, als senkrecht zu dieser. Dadurch ergibt sich bei einem für das Hindurchströmen der Sekundärluft 4 ausreichenden Abstand b zwischen zwei benachbarten Brennerstäben 1 ein relativ geringer Abstand d zwischen den Längsachsen 2 der Querschnitte dieser beiden Brennerstäbe 1 beziehungsweise deren Flammenreihen 3. Dies führt aufgrund des geringen Abstandes zwischen den einzelnen Flammenreihen zu einer sehr gleichmäßigen Beaufschlagung eines oberhalb des Brenners befindlichen, jedoch nicht dargestellten Wärmetauschers .

In diese Brennerstäbe 1 nach der Figur 1 ragen Mischrohre 6 hinein, die im Bereich der Brennerstäbe 1 einen elliptischen Querschnitt aufweisen, wobei die längere Achse des Querschnittes des jeweiligen Mischrohres 6 in Richtung der längeren Achse 2 des Querschnittes des zugehörigen Brennerstabes 1 verläuft.

Wie aus der Figur 9 zu ersehen ist, verändert sich der Querschnitt des Mischrohres 6 über dessen Länge, wobei der Anschlußteil 16

einen runden Querschnitt und der in den Brennerstab 1 hineinragende Abschnitt 17 einen elliptischen Querschnitt aufweist, bei dem sich das Verhältnis von der längeren zur kürzeren Achse des Querschnittes gegen das freie Ende des Abschnittes 17 zu vergrößert.

Durch die elliptische Querschnittsform des Mischrohres 6, zumindest in dessen in den Brennerstab 1 hineinragenden Abschnitt 17, ist sichergestellt, daß das Mischrohr 6 einen relativ großen Querschnitt aufweisen kann und trotzdem in den relativ schmalen Querschnitt des Brennerstabes 1 eingesteckt werden kann.

Bei der Ausführungsform nach der Figur 2 ist der obere Teil des Querschnittes als relativ flache Halbellipse ausgebildet.

Die Ausführungsformen nach den Figuren 3 und 4 zeigen Brennerstäbe 1" und 1'", die aus zwei Blechteilen 3, 4 beziehungsweise 3', 4' hergestellt sind, die mittels zweier Falznähte 5 miteinander verbunden sind. Dabei sind die beiden Falznähte 5 im Bereich der freien Enden der Schenkel des im Querschnitt U-förmigen Teiles 3 beziehungsweise 3' angeordnet und damit in dem von den Ausströmöffnungen abgekehrten Bereich des Querschnittes der Brennerstäbe 1", 1'", wodurch Störungen der Strömung der Sekundärluft weitgehend vermieden werden.

Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Brennerstäbe 1^IV und l" sind aus einem Blechstück hergestellt, wobei die beiden Längsränder miteinander mittels einer Falznaht 5 verbunden sind.

i .·, as »ft

» ^ 1 e ^&Lgr;

Figur 7 zeigt einen Brennerstab 1^VI, dessen Breite mit a bezeichnet ist. Die Einlaßöffnung 6 des Brennerstabes ist im Abstand von a/2 vom Boden des Brennerstabes 1^VI angeordnet. Die halbe
kleinere Achse des halbelliptischen Querschnittsbereiches, in dessen Wand die Ausströmöffnungen 7 angeordnet sind, entspricht dabei einem Viertel der Breite des Brennerstabes.

Die Höhe des unteren Bereiches des Querschnittes beträgt dabei das l,5fache der Breite des Brennerstabes 1 .

Die Figur 8 zeigt einen Gußgliederkessel im Querschnitt, wobei die Schnittebene senkrecht liegt. Im oberen Bereich sind drei im
Schnitt dargestellte Kesselglieder 10 angeordnet, deren Mittelebenen jeweils im Abstand d voneinander separiert sind. Unterhalb der Kesselglieder sind die einzelnen Brennerstäbe 1' angeordnet. Die
Brennerstäbe weisen eine Breite a auf und sind paarweise angeordnet, wobei ein Paar der Brennerstäbe mit 11 bezeichnet ist. Die
Paare 11 von Brennerstäben 1' sind in einem Abstand c voneinander
angeordnet, wobei die Brennerstäbe 1' eines Paares 11 in einem
lichten Abstand b voneinander angeordnet sind.

Der Mittenabstand der Kesselglieder 10 und der Brennerstäbe 1' ist mit f bezeichnet.

Es gelten dabei die folgenden Beziehungen:

Wenn jeweils zwei Brennerstäbe 1' einem Rauchgaskanal 12 zwischen
zwei Kesselgliedern 10 zugeordnet sind, so liegt das Maß a im
Bereich von 0,23 bis 0,39 d. Das Maß b liegt im Bereich

zwischen 0,15 bis 0,3 d und das Maß c im Bereich 0,15 bis 0,3 d, wobei das Maß c vorzugsweise kleiner als das Maß b gewählt wird. Das Maß d liegt im Bereich zwischen 10 und 120 mm.

Die Bemessungsregel für das Maß f lautet:

c + a

f = ± 50 %

Allerdings ist es auch möglich, statt der dargestellten symmetrischen Aufteilung des Paares 11 der Brennerstäbe 1' im Rauchgaskanal 12 zwischen zwei Kesselgliedern 10, eine unsymmetrische Aufteilung vorzusehen.

Bevorzugt wird ein Verhältnis s, das im Bereich von 0,3 bis 0,55 liegt, wobei sich das Verhältnis s nach der folgenden Beziehung ergibt

b + c

S -"■ — — — «&bgr;·™™™ —— —

2 a + b + c

Dies bedeutet, daß die Summe der Abstände zwischen den Brennerstäben 1' eines Paares und dem Abstand jeweils benachbarter Paare 11 geteilt durch die doppelte Brennerbreite a zuzüglich der den Zähler bildenden Abstände im Bereich zwischen 0,3 und 0,55 liegt.

Grundsätzlich ist es auch möglich, statt zwei Brennerstäben mehrere zu einer Gruppe zusammenzufassen.

Claims

Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 991 SCHUTZANSPRÜCHE

1. Brennerstäbe mit Auslaßöffnungen für ein Brenngas-Luft-Gemisch aufweisenden Brenner, bei dem jedem Brennerstab über ein in diesen hineinragendes Mischrohr Brenngas zuführbar ist, da durch gekennzeichnet, daß die Brennerstäbe (1) einen Querschnitt aufweisen, der in einer Richtung eine größere Erstreckung aufweist als in der senkrecht zu dieser verlaufenden Richtung, wobei die Brennerstäbe (1) mit parallel zueinander verlaufenden größeren Achsen (2) ihrer Querschnitte angeordnet sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jedem Brennerstab (1) zugeordnete Mischrohr (5) einen Querschnitt aufweist, der in einer Richtung eine größere Erstreckung aufweist als in der senkrecht zu dieser verlaufenden Richtung, wobei die längeren Achsen (2) der Querschnitte der Mischrohre (5) im wesentlichen parallel zu

den längeren Achsen (2) der Querschnitte der Brennerstäbe (1) verlaufen.

3. Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Mischrohr (5) über seine Länge einen sich von einem runden Querschnitt in einen elliptischen Querschnitt ändernden Querschnittsverlauf aufweist.

4. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennerstäbe (1', 1", l"¹, 1^IV, l^v, 1^VI) in ihren oberen Bereichen (2) im Querschnitt im wesentlichen halbellipsenförmig ausgebildet sind, wobei die längere Ellipsenachse der Breite des jeweiligen Brennerstabes (1', 1", 1'", 1^IV, 1^V, 1^VI) entspricht.

5. Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Ellipsenachsen im wesentlichen 1 : 2 beträgt.

6. Brenner nach Anspruch 4 oder 5, der aus mindestens einem Blechteil gebildet ist, der beziehungsweise die mittels Falznähten verbunden ist beziehungsweise sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Falznaht (5) beziehungsweise die Falznähte (5) in dem von Auslaßöffnungen (7) abgekehrten Bereich des Querschnittes der Bren-

nerstäbe (I', 1", I"¹, 1^IV, l^v, 1^VI) angeordnet ist beziehungsweise sind.

Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmöffnung (6) eines jeden BrennerStabes (1', 1", l"¹, 1^IV, l^v, 1^VI) in etwa einem Drittel der Höhe eines im wesentlichen rechteckigen Abschnittes des Brennerstabes (1', 1", 1'··, 1^IV, l^v, 1^VI), der unterhalb des im Querschnitt halbellipsenförmigen Abschnittes liegt, angeordnet ist, wobei der Mittenabstand der Einlaßöffnung (6) von der Unterseite des Brennerstabes (1', 1", 1"·, 1^IV, l^v, 1^VI) vorzugsweise der halben Breite des Brennerstabes (1', 1", 1'", 1^IV, l^v, 1^VI) entspricht.

Gußgliederkessel mit mehreren Kesselgliedern, unterhalb denen Brennerstäbe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet sind, dadurch gekennzeich net, daß die Mittelebenen der Kesselglieder (10) in einem Abstand d voneinander und die Brennerstäbe paarweise angeordnet sind, wobei die Breite a der Brennerstäbe (1', 1", 1'", 1^IV, l^v, 1^VI) 0,23 bis 0,39 d, der lichte Abstand b zwischen den Brennerstäben (I', 1", 1'", 1^IV, l^v,0 1^VI) eines Paares 0,15 bis 0,3 d und der lichte Abstand c zwischen den Brennerstäben benachbarter Paare (11) von Brennerstäben (1') 0,15 bis 0,3 d beträgt und vorzugsweise kleiner als der lichte

Abstand zwischen den Brennerstäben (1') eines Paares (11) gewählt ist, wobei die Mittenabstände f der Kesselglieder (10) von den Brennerstäben (1') der folgenden Beziehung gehorchen:

c + a

f = ± 50 %

9. Gußgliederkessel nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die nach der folgenden Beziehung errechnete Verhältniszahl s 0,3 bis 0,55 beträgt

b + c

S "■ — — — — — ·■··· — » —

2 a + b + c