DE9112869U1 - Burner rod - Google Patents
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Description
Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 991Joh. Vaillant GmbH u. Co. GM 991
BrennerstabBurner rod
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.The innovation relates to a burner rod with outlet openings for a burner with a fuel gas-air mixture, in which fuel gas can be supplied to each burner rod via a mixing tube protruding into it.
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.In known burners of this type, the burner rods have a substantially circular cross-section. Due to the need to provide a free space between the individual burner rods for the rising secondary air, it is necessary to arrange the center axes of the cross-sections of the burner rods at a considerable distance from one another. However, this also results in a correspondingly large distance between the rows of flames of the adjacent burner rods and thus a relatively uneven loading of a heat exchanger loaded by such a burner, which leads to a corresponding load on the same.
Ziel der Neuerung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Brenner der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, bei dem es mög-The aim of the innovation is to avoid these disadvantages and to propose a burner of the type mentioned above, where it is possible
lieh ist, die Brennerstäbe möglichst nahe nebeneinander anzuordnen. It is advisable to arrange the burner rods as close to each other as possible.
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.According to the innovation, this is achieved in that the burner rods have a cross-section that has a greater extent in one direction than in the direction perpendicular to this, the burner rods being arranged with the larger axes of their cross-sections running parallel to one another.
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.These measures ensure that there is enough space for the rising secondary air between the outer walls of the adjacent burner rods, even if the longer axes of the burner rods' cross sections are relatively close together. If the longer axes of the adjacent burner rods are close together, it is possible to provide a relatively large cross section for them. The cross section can essentially be determined by the size of the longer axis of the burner rods' cross section.
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.In this way, the burner rods or their flame rows can be arranged relatively close to one another, which results in a very uniform load on a heat exchanger acted upon by such a burner.
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 derFurthermore, it can be provided that the mixing tube assigned to each burner rod has a cross-section which has a greater extension in one direction than in the direction perpendicular to this, whereby the longer axes of the cross-sections of the
Mischrohre im wesentlichen parallel zu den längeren Achsen der Querschnitte der Brennerstäbe verlaufen.Mixing tubes run essentially parallel to the longer axes of the cross sections of the burner rods.
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.Elliptical cross-sections, but also pointed arch-shaped cross-sections can be used for the burner rods and the mixing tubes, whereby the burner rods and the associated mixing tubes can also have differently shaped cross-sections. In principle, essentially rectangular cross-sections can also be used, whereby the corners in the upper area can be rounded off.
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.According to a further feature of the innovation, it can be provided that the mixing tube has a cross-sectional profile that changes from a round cross-section to an elliptical cross-section over its length.
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.This allows a very simple connection of the mixing tube to a fuel gas supply, whereby such a mixing tube can be produced by simply squeezing a tube with a round cross-section. In principle, however, a mixing tube with a constant cross-section over the entire length can also be used.
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.According to a further feature of the innovation, it can be provided that the burner rod in its upper region is essentially semi-elliptical in cross-section, with the longer ellipse axis corresponding to the width of the burner rod.
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.The semi-elliptical design of the cross-section of the burner rods in the area of the outlet openings results in the advantage of good access of secondary air to the flames, which leads to practically complete combustion.
Nach einem weiteren Merkmal der Neuerung ist vorgesehen, daß das Verhältnis der Ellipsenachsen im wesentlichen 1 : 2 beträgt.According to a further feature of the innovation, the ratio of the ellipse axes is essentially 1:2.
Durch diese Maßnahmen ergeben sich besonders günstige Verhältnisse für die Strömung der Sekundärluft zu den Flammen.These measures create particularly favourable conditions for the flow of secondary air to the flames.
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.In the case of burner rods according to the innovation, which are formed from at least one sheet metal part which is or are connected by means of folded seams, it can be provided according to a further feature of the innovation that the folded seam or the folded seams are or are arranged in the area of the cross-section of the burner rods facing away from the outlet openings.
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.These measures ensure that the folded seams do not disrupt the flow of secondary air in the area of the transition from the essentially vertical walls of the burner rods and their upper sides, in which the outlet openings are arranged.
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 desAccording to a further feature of the innovation, it can be provided that the inlet opening of each burner rod is approximately one third of the height of a substantially rectangular section of the
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.burner rod, which lies below the section with a semi-elliptical cross section, wherein the center distance of the inlet opening from the underside of the burner rod preferably corresponds to half the width of the burner rod.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil einer sehr gleichmäßigen Vermischung der Primärluft und des Brenngases, bevor dieses Gemisch aus den Austrittsöffnungen austritt.These measures result in the advantage of a very even mixing of the primary air and the fuel gas before this mixture exits the outlet openings.
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.A further aim of the innovation is to propose a cast iron boiler with several boiler sections, underneath which burner rods are arranged, which ensures optimal combustion.
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:According to the innovation, this is achieved in that the center planes of the boiler sections are arranged at a distance d from each other and the burner rods are arranged in pairs, the width a of the burner rods being 0.23 to 0.39 d, the clear distance b between the burner rods of a pair being 0.15 to 0.3 d and the clear distance c between the burner rods of adjacent pairs of burner rods being 0.15 to 0.3 d and is preferably selected to be smaller than the clear distance between the burner rods of a pair, the center distances f of the boiler sections from the burner rods obeying the following relationship:
c + a
f = + 50%c + a
f = + 50%
Dadurch wird eine weitgehend symmetrische Anordnung der Brennerstäbe bezüglich der Rauchgaskanäle und damit eine gleichmäßige Rauchgasbeaufschlagung des Wärmetauschers erreicht.This results in a largely symmetrical arrangement of the burner rods in relation to the flue gas channels and thus a uniform flue gas supply to the heat exchanger.
Weiter kann vorgesehen sein, daß die nach der folgenden Beziehung errechnete Verhältniszahl s 0,3 bis 0,55 beträgt.Furthermore, it can be provided that the ratio s calculated according to the following relationship is 0.3 to 0.55.
b + cb + c
s = s =
2 a + b + c2 a + b + c
Durch diese Bemessungsregel ist sichergestellt, daß 30 % bis 55 % der Brennerfläche für den Sekundärluftdurchtritt zur Verfügung steht.This design rule ensures that 30% to 55% of the burner surface is available for the passage of secondary air.
Die Neuerung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The innovation is now explained in more detail using the drawing. It shows:
Figur 1 schematisch einen Querschnitt durch einen neuerungsgemäßen Brenner,Figure 1 shows a schematic cross-section through a burner according to the innovation,
Figuren 2 bis 7 Querschnitte neuerungsgemäßer Brennerstäbe,Figures 2 to 7 Cross sections of burner rods according to the innovation,
Figur 8 schematisch einen Querschnitt durch einen Gußgliederkessel undFigure 8 shows a schematic cross-section through a cast iron boiler and
Figur 9 ein Mischrohr in axonometrischer Darstellung.Figure 9 shows a mixing tube in axonometric representation.
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'", 1IV, 1V und 1VI 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'", 1IV, lv und 1VI entspricht.The burner rod 1 according to the innovation in Figure 1 has a substantially rectangular cross-section, but the upper region is substantially semicircular. The cross-sections of the burner rods 1', 1", 1'", 1 IV , 1 V and 1 VI differ from this only in that the upper region of the cross-section of these burner rods is semi-elliptical, the longer axis of these semi-ellipses corresponding to the width of the burner rods 1', 1", 1'", 1 IV , 1 V and 1 VI .
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 .The cross-section of the burner rods according to Figures 1 to 7 has a significantly greater extension in the direction of the axis 2 than perpendicular to it. This results in a relatively small distance d between the longitudinal axes 2 of the cross-sections of these two burner rods 1 or their flame rows 3 when the distance b between two adjacent burner rods 1 is sufficient for the secondary air 4 to flow through. Due to the small distance between the individual flame rows, this leads to a very uniform application of heat to a heat exchanger located above the burner, but not shown.
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.Mixing tubes 6 protrude into these burner rods 1 according to Figure 1, which have an elliptical cross-section in the area of the burner rods 1, wherein the longer axis of the cross-section of the respective mixing tube 6 runs in the direction of the longer axis 2 of the cross-section of the associated burner rod 1.
Wie aus der Figur 9 zu ersehen ist, verändert sich der Querschnitt des Mischrohres 6 über dessen Länge, wobei der Anschlußteil 16As can be seen from Figure 9, the cross-section of the mixing tube 6 changes over its length, whereby the connecting part 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. a round cross-section and the section 17 protruding into the burner rod 1 has an elliptical cross-section in which the ratio of the longer to the shorter axis of the cross-section increases towards the free end of the section 17.
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.The elliptical cross-sectional shape of the mixing tube 6, at least in its section 17 protruding into the burner rod 1, ensures that the mixing tube 6 can have a relatively large cross-section and can nevertheless be inserted into the relatively narrow cross-section of the burner rod 1.
Bei der Ausführungsform nach der Figur 2 ist der obere Teil des Querschnittes als relativ flache Halbellipse ausgebildet.In the embodiment according to Figure 2, the upper part of the cross-section is formed as a relatively flat semi-ellipse.
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.The embodiments according to Figures 3 and 4 show burner rods 1" and 1'", which are made from two sheet metal parts 3, 4 and 3', 4', respectively, which are connected to one another by means of two folded seams 5. The two folded seams 5 are arranged in the area of the free ends of the legs of the part 3 or 3', which is U-shaped in cross section, and thus in the area of the cross section of the burner rods 1", 1'", which faces away from the outflow openings, whereby disruptions to the flow of the secondary air are largely avoided.
Die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Brennerstäbe 1IV und l" sind aus einem Blechstück hergestellt, wobei die beiden Längsränder miteinander mittels einer Falznaht 5 verbunden sind.The burner rods 1 IV and 1" shown in Figures 5 and 6 are made from a piece of sheet metal, the two longitudinal edges being connected to one another by means of a folded seam 5.
i .·, as »fti .·, as »ft
» ^ 1 e &Lgr; » ^ 1 e Λ
Figur 7 zeigt einen Brennerstab 1VI, dessen Breite mit a bezeichnet
ist. Die Einlaßöffnung 6 des Brennerstabes ist im Abstand von a/2 vom Boden des Brennerstabes 1VI angeordnet. Die halbe
kleinere Achse des halbelliptischen Querschnittsbereiches, in dessen Wand die Ausströmöffnungen 7 angeordnet sind, entspricht dabei
einem Viertel der Breite des Brennerstabes.Figure 7 shows a burner rod 1 VI whose width is designated a. The inlet opening 6 of the burner rod is arranged at a distance of a/2 from the bottom of the burner rod 1 VI . Half
The smaller axis of the semi-elliptical cross-sectional area, in the wall of which the outflow openings 7 are arranged, corresponds to a quarter of the width of the burner rod.
Die Höhe des unteren Bereiches des Querschnittes beträgt dabei das l,5fache der Breite des Brennerstabes 1 .The height of the lower part of the cross-section is 1.5 times the width of the burner rod 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.Figure 8 shows a cast iron boiler in cross section, with the cutting plane being vertical. In the upper area there are three
Boiler sections 10 shown in section are arranged, the center planes of which are separated from each other at a distance d. The individual burner rods 1' are arranged below the boiler sections. The
Burner rods have a width a and are arranged in pairs, with one pair of burner rods being designated 11. The
Pairs 11 of burner rods 1' are spaced apart at a distance c
arranged, the burner rods 1' of a pair 11 in a
are arranged at a clear distance b from each other.
Der Mittenabstand der Kesselglieder 10 und der Brennerstäbe 1' ist mit f bezeichnet.The center distance of the boiler sections 10 and the burner rods 1' is denoted by f.
Es gelten dabei die folgenden Beziehungen:The following relationships apply:
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 BereichIf two burner rods 1' are connected to a flue gas duct 12 between
two boiler sections 10, the dimension a is in the
Range from 0.23 to 0.39 d. The dimension b is in the range
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.between 0.15 to 0.3 d and dimension c in the range 0.15 to 0.3 d, whereby dimension c is preferably chosen to be smaller than dimension b. Dimension d is in the range between 10 and 120 mm.
Die Bemessungsregel für das Maß f lautet:The design rule for dimension f is:
c + ac + a
f = ± 50 %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.However, it is also possible to provide an asymmetrical division of the pair 11 of burner rods 1' in the flue gas duct 12 between two boiler sections 10 instead of the illustrated symmetrical division.
Bevorzugt wird ein Verhältnis s, das im Bereich von 0,3 bis 0,55 liegt, wobei sich das Verhältnis s nach der folgenden Beziehung ergibtA ratio s in the range from 0.3 to 0.55 is preferred, the ratio s being determined according to the following relationship
b + cb + c
2 a + b + c2 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.This means that the sum of the distances between the burner rods 1' of a pair and the distance between adjacent pairs 11 divided by twice the burner width a plus the distances forming the numerator is in the range between 0.3 and 0.55.
Grundsätzlich ist es auch möglich, statt zwei Brennerstäben mehrere zu einer Gruppe zusammenzufassen.In principle, it is also possible to combine several burner rods into a group instead of two.
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Cited By (3)
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-
1991
- 1991-10-16 DE DE9112869U patent/DE9112869U1/en not_active Expired - Lifetime
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