DE9402556U1 - Burner plate - Google Patents

Description

The Morgan Crucible Company pic 16. Februar 1994The Morgan Crucible Company pic 16 February 1994

P 18544 DS/waP 18544 DS/wa

BrennerplatteBurner plate

&iacgr;&ogr; &iacgr;&ogr;

Die Erfindung bezieht sich auf keramische Gasbrennerplatten.The invention relates to ceramic gas burner plates.

is Es sind viele Ausführungsformen von Gasbrennerplatten bekannt, mit mehrfachen Öffnungen, die eine Gas-Luft-Mischung zur Verbrennung an oder über der Oberfläche der Platte zuführen.is Many designs of gas burner plates are known, with multiple openings that supply a gas-air mixture for combustion at or above the surface of the plate.

Beispiele sind in EP 0 106 76IB (Solaronics 1981), French I 408 445 (Osaka Gas, 1965), U.S. 4 340 357 (Rinnai Corp., 1982) und UK. 1 419 499 (Schwank, 1977), weitestgehend für Strahlungsheizen offenbart.Examples are disclosed in EP 0 106 76IB (Solaronics 1981), French I 408 445 (Osaka Gas, 1965), U.S. 4 340 357 (Rinnai Corp., 1982) and UK. 1 419 499 (Schwank, 1977), largely for radiant heating.

Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hat eine Platte für Gas-Wasser-Heizeinrichtungen entwickelt, und dabei versucht, Erfordernisse für große Heizleistungen pro Einheitsfläche und geringen Ausstoß von Stickstoffoxiden zu erfüllen. Dies hat sich als schwierig herausgestellt, da entweder die Platten das Erfordernis der Heizleistung erfüllt haben, aber andererseits überschüssige Stickstoffoxide entwickelt haben oder sie haben das Stickstoffmengenerfordernis erfüllt, jedoch nicht genug Wärme erzeugt. The applicant of the present application has developed a panel for gas-water heating devices, attempting to meet requirements for high heating outputs per unit area and low emissions of nitrogen oxides. This has proved difficult because the panels have either met the heating output requirement but on the other hand have developed excess nitrogen oxides, or they have met the nitrogen quantity requirement but have not generated enough heat.

Die Anmelderin hat nun gefunden, daß die Erfordernisse durch eine Platte erfüllt werden können, die Strahlungs- und Konvektionserwärmen kombiniert, wobei die letztgenannte Erwärmung vorherrscht, vorzugsweise 5 bis 25 % und zweckmäßig sind 8 bis 15 % der abgegebenden Wärme, wünschenswerterweise sollte diese Wärme durch Infrarotstrahlung abgege-The applicant has now found that the requirements can be met by a plate which combines radiant and convective heating, the latter heating predominating, preferably 5 to 25 % and conveniently 8 to 15% of the heat emitted, desirably this heat should be emitted by infrared radiation.

ben werden und die Platte hat in Kombination i) einen geringeren Anteil von Öffnungen, dimensioniert für eine Oberflächenverbrennung eines Gas- Luftgemisches mit Erwärmung durch Strahlung von der Keramik der Platte, und ii) ein größerer Teil von Öffnungen, dimensioniert für eine Verbrennung eines Gas-Luftgemisches oberhalb der Oberfläche mit Erwärmung durch Konvektion. In geeigneter Weise sind die Strahlungserwärmungsöffnungen zum Filtern von Konvektionserwärmungsöffnungen, z.B. in Vertiefungen in der Plattenoberfläche umgeben.and the plate has in combination i) a smaller proportion of openings dimensioned for surface combustion of a gas-air mixture with heating by radiation from the ceramic of the plate, and ii) a larger proportion of openings dimensioned for combustion of a gas-air mixture above the surface with heating by convection. Suitably, the radiant heating openings are surrounded by convection heating openings for filtering, e.g. in recesses in the plate surface.

&iacgr;&ogr; Öffnungsdimensionen hängen von dem Gas ab, das verbrannt wird; für Erdgas führen Öffnungen mit einem Durchmesser von 1 mm oder 1,29 &tgr;&eegr;&tgr;&eegr; zu hohen Flammen und Konvektionserwärmung, während Öffnungen mit einem Durchmesser von 1,35 mm zu kleinen Flammen und Strahlungserwärmung führen, wenn vorgemischtes Gas und Luft, zugeführt unter konventionellen Drücken, benutzt werden.Orifice dimensions depend on the gas being burned; for natural gas, orifices with a diameter of 1 mm or 1.29 μm result in high flames and convective heating, while orifices with a diameter of 1.35 mm result in small flames and radiant heating when premixed gas and air supplied at conventional pressures are used.

Die Keramik der Platten selbst kann konventionell sein, beispielsweise Cordierit, das einen kleinen und gleichförmigen thermischen Expansionskoeffizienten (3 &khgr; 10*⁶) hat und daher einen hohen thermischen Schock- widerstand aufweist. Sie hat auch hohe Porosität und geringe Dichte und somit eine geringe thermische Leitfähigkeit. Sie ist synthetisch hergestellt aus Ton bzw. Lehm (clay), Steatit und Aluminiumoxid bzw. Tonerde (Salumina) als Magnesiumaluminiumsilikat einer nominalen Zusammensetzung 2MgO. 2Al₂O₃. g SiO₂. Eine geeignete Gewichtsanalyse ist beispielsweise The ceramic of the plates themselves can be conventional, for example cordierite, which has a small and uniform thermal expansion coefficient (3 x 10* ⁶ ) and therefore has a high thermal shock resistance. It also has high porosity and low density and therefore low thermal conductivity. It is synthetically produced from clay, steatite and alumina as magnesium aluminum silicate with a nominal composition of 2MgO. 2Al ₂ O ₃ . g SiO ₂ . A suitable weight analysis is, for example,

SiO_{2 SiO2} 52%52% Al₂O_{3 Al2O3 ​} 22%22% MgOMgO 12%12% Fe₂O_{3 Fe2O3 ​} 1%1% TiO_{2 TiO2} 0,9%0.9% CaOCaO 0,5%0.5% K₂OK ₂ O 0,5%0.5% Na₂O _Na2O 0,3%0.3% andereother 0,8%0.8% • · &bgr; · ·• · &bgr; · ·
·· · ··· · ·

Eine besondere Plattenkonfiguration wird nun in Einzelheiten beschrieben. Die Platte kann groß ausgestaltet werden beispielsweise in der Größe 125 &khgr; 175 &khgr; 15mm. Sie bietet eine Verbrennung bei geringer Geräuschentwicklung, was auf die Anordnung der größeren Strahlungserwärmungsöffnungen in Vertiefungen in der Mitte von Feldern kleinerer Konvektionserwärmungsöffnungen zurückgeführt wird, insbesondere auf die Anordnung, bei der die Strahlungserwärmungsöffnungen zentral bezüglich Ringen von Konvektionserwärmungsöffnungen angeordnet sind und insbesondere auf eine Anordnung mit Doppelringen relativ kleinerer undA particular plate configuration will now be described in detail. The plate can be made large, for example, 125 x 175 x 15mm. It provides low noise combustion, which is attributed to the arrangement of the larger radiant heating apertures in recesses in the middle of arrays of smaller convective heating apertures, in particular the arrangement in which the radiant heating apertures are centrally located with respect to rings of convective heating apertures and in particular an arrangement with double rings of relatively smaller and

&iacgr;&ogr; größerer Konvektionserwärmungsöffnungen, wobei jeder Ring kleinere Öffnungen innerhalb eines Rings von größeren Öffnungen liegt. Vorzugsweise sind die Vertiefungen als Zwillingsvertiefungen in Paaren mit einem oder mehreren gemeinsamen Konvektionserwärmungsöffnungen angeordnet. Die Oberfläche der Platte außerhalb der Vertiefungen kannÎ larger convection heating openings, each ring of smaller openings being located within a ring of larger openings. Preferably, the recesses are arranged as twin recesses in pairs with one or more common convection heating openings. The surface of the plate outside the recesses may

is optional mit Öffnungen versehen sein, aber wünschenswert nicht in einer Anzahl über 10 oder 15% der Gesamtzahl der Öffnungen.is optionally provided with openings, but preferably not in a number exceeding 10 or 15% of the total number of openings.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen beschrieben.The invention will now be described using an embodiment example with reference to the drawings.

Es zeigenShow it

Figur 1 eine 15 kW-Platte in Draufsicht mit der Anordnung von Öffnungen in einer Ecke;
Figur 2 diese Ecke in einem vergrößerten Maßstab und Figur 2A einen Teil davon zeigt;Figure 1 shows a 15 kW plate in plan view with the arrangement of openings in one corner;
Figure 2 shows this corner on an enlarged scale and Figure 2A shows a part of it;

Figur 3 einen Schnitt durch die Platte in einer Ebene längs der Linie AtA nach Figur 2A, aber gezeichnet, als ob die Ebene diametral zu der zentralen Strahlungserwärmungsöffnung und zu zwei der Konvektionserwärmungsöffnungen in jeder Vertiefung ist.Figure 3 is a section through the plate in a plane along the line AtA of Figure 2A, but drawn as if the plane is diametrical to the central radiant heating aperture and to two of the convective heating apertures in each well.

Die gezeigte Platte hat 19 Reihen versetzter Paare von Vertiefungen mit einem 8mm-Abstand von Reihe zu Reihe, wobei jede Reihe 8 Paare von Vertiefungen aufweist. Jede Vertiefung hat, wie dies am besten anhand von Figur 2A gesehen werden kann, eine zentrale Öffnung 1, mit einem Durchmesser von 1,35mm für Strahlungserwärmung und einen Ring mit 5 gleichbeabstandeten Öffnungen 2 mit einem Durchmesser von lmm für Konvektionserwärmung. Ein jeder derartiger Ring ist durch einen weiteren Ring mit Öffnungen 3 für Konvektionserwärmung umgeben, mit jeweils einem Durchmesser von 1,29mm, wobei 7 Öffnungen in demThe plate shown has 19 rows of staggered pairs of wells with an 8mm spacing from row to row, each row having 8 pairs of wells. Each well has, as best seen in Figure 2A, a central aperture 1, of 1.35mm diameter for radiant heating and a ring of 5 equally spaced apertures 2 of 1mm diameter for convective heating. Each such ring is surrounded by a further ring of apertures 3 for convective heating, each of 1.29mm diameter, with 7 apertures in the

&iacgr;&ogr; oberen Ring wie gezeichnet vorhanden sind und 9 Öffnungen in dem unteren Ring, wobei eine Öffnung beiden Ringen gemeinsam ist. Sie erstrecken sich außerhalb der Vertiefung in die Fläche der Platte um ca. 1/5 ihrer Durchmesser.Î upper ring as shown and 9 openings in the lower ring, one opening being common to both rings. They extend outside the recess into the surface of the plate by about 1/5 of their diameters.

Die Vertiefungen sind 3,5mm tief von der Fläche der Platte zu der Ebene der Öffnung 7 der Mittelöffnung und die Mittelöffnungen in jedem Paar von Vertiefungen haben einen Abstand von ca. 7mm.The recesses are 3.5mm deep from the face of the plate to the plane of the opening 7 of the center aperture and the center apertures in each pair of recesses are spaced approximately 7mm apart.

An den Kanten der Platte an den Enden der Reihen der Vertiefungen sind Gruppen von Öffnungen 4, mit einem Durchmesser von 1,29mm, und Öffnungen 5 mit einem Durchmesser von lmm in der Fläche der Platte angeordnet. Weiterhin ist jedem Paar von Vertiefungen ein weiteres Paar von Öffnungen 6 (Figur 2) mit einem Durchmesser von lmm zugeordnet, die darunter angeordnet sind, und zwar wiederum in der Fläche der Platte, wie dies zeichnerisch dargestellt ist.At the edges of the plate at the ends of the rows of recesses, groups of openings 4 with a diameter of 1.29 mm and openings 5 with a diameter of 1 mm are arranged in the surface of the plate. Furthermore, each pair of recesses is associated with a further pair of openings 6 (Figure 2) with a diameter of 1 mm, which are arranged below them, again in the surface of the plate, as shown in the drawing.

Die Herstellung der Platten erfolgt wie im Stande der Technik, ebenso ihre Installation in Wasserheizgeräten, für die sie entworfen sind. Im Betrieb liefern sie eine exzellente Gesamtwärmeabgabe von 747 kW/m², mit geringen NO_x-Pegeln von 25-33 ppm, und sie zeichnen sich weiterhin durch sehr geringe Geräuschpegel aus.The panels are manufactured using state-of-the-art technology, as is their installation in the water heaters for which they are designed. In operation, they provide an excellent total heat output of 747 kW/m ² , with low NO _x levels of 25-33 ppm, and they also have very low noise levels.

Claims (6)

The Morgan Crucible Company pic 16. Februar 1994 P 18544 Ds/wa SchutzansprücheThe Morgan Crucible Company pic 16 February 1994 P 18544 Ds/wa Protection claims 1. Gasbrennerplatten für kombinierte Strahlungs- und Konvektionserwärmung, wobei die Konvektionserwärmung vorherrscht, bestehend aus1. Gas burner plates for combined radiant and convective heating, with convective heating predominating, consisting of &iacgr;&ogr; der folgenden Kombination:&iacgr;&ogr; the following combination: i) ein geringer Anteil von Öffnungen, dimensioniert für eine Oberflächenverbrennung eines Gas- Luftgemisches mit Erwärmung durch Strahlung von der Keramik der Platte, und
ii) ein größerer Teil von Öffnungen, dimensioniert für eine Verbrennung eines Gas-Luftgemisches oberhalb der Oberfläche mit Erwärmung durch Konvektion.i) a small proportion of openings dimensioned for surface combustion of a gas-air mixture with heating by radiation from the ceramic of the plate, and
(ii) a major portion of openings dimensioned for combustion of a gas-air mixture above the surface with heating by convection. 2. Gasbrennerplatte nach Anspruch 1, wobei die Erwärmung mit einem Anteil und Dimensionen der Strahlungserwärmungsöffnungen in der Weise erfolgt, daß eine Strahlungserwärmungsabgabe von 5 bis 25%, vorzugsweise 8 bis 15% der gesamten Erwärmungsabgabe erfolgt.2. Gas burner plate according to claim 1, wherein the heating is carried out with a proportion and dimensions of the radiant heating openings in such a way that a radiant heating output of 5 to 25%, preferably 8 to 15% of the total heating output occurs. 3. Gasbrennerplatte nach Anspruch 2, wobei die Strahlungserwärmungsabgabe in dem Infrarotbereich erfolgt.3. Gas burner plate according to claim 2, wherein the radiant heat output occurs in the infrared range. 4. Gasbrennerplatte nach Ansprach 1, 2 oder 3, wobei die Strahlungserwärmungsöffnungen von Feldern von Konvektionserwärmungsöffnungen umgeben sind, vorzugsweise in Vertiefungen in der Plattenoberfläche. 4. Gas burner plate according to claim 1, 2 or 3, wherein the radiant heating openings are surrounded by fields of convection heating openings, preferably in recesses in the plate surface. 5. Gasbrennerplatte nach Ansprach 4, wobei die Konvektionserwärmungsöffnungen als Doppelringe ausgestaltet sind, wobei innere relativ kleine Öffnungen und äußere relativ größere Öffnungen5. Gas burner plate according to claim 4, wherein the convection heating openings are designed as double rings, with inner relatively small openings and outer relatively larger openings vorgesehen sind und wobei die Strahlungserwärmungsöffnungen in der Mitte der Ringe angeordnet sind.are provided and wherein the radiant heating openings are arranged in the middle of the rings. 6. Gasbrennerplatte nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Öffnungen in Vertiefungen gemäß Anspruch 4 angeordnet sind und wobei benachbarte Paare von Vertiefungen zwillingsförmig mit einem oder mehreren gemeinsamen zugehörigen Konvektionserwärmungsöffaungen vorgesehen sind.6. Gas burner plate according to claim 4 or 5, wherein the openings are arranged in recesses according to claim 4 and wherein adjacent pairs of recesses are twinned with one or more common associated convection heating openings.