EP0191722B1 - Reihenbrenner für ein gasbeheiztes Gerät - Google Patents

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EP0191722B1
EP0191722B1 EP86730020A EP86730020A EP0191722B1 EP 0191722 B1 EP0191722 B1 EP 0191722B1 EP 86730020 A EP86730020 A EP 86730020A EP 86730020 A EP86730020 A EP 86730020A EP 0191722 B1 EP0191722 B1 EP 0191722B1
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EP
European Patent Office
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burner
gas
row
flame openings
semimonocoques
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EP86730020A
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EP0191722A2 (de
EP0191722A3 (en
Inventor
Georg Hein
Heinz Thomas
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Vaillant BV
Original Assignee
Vaillant Austria GmbH
Nv Vaillant Sa
Joh Vaillant GmbH and Co
Vaillant GmbH
Vaillant SARL
Vaillant Ltd
SCHONEWELLE BV
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F23D14/04—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner
    • F23D14/045—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner with a plurality of burner bars assembled together, e.g. in a grid-like arrangement

Definitions

  • the invention relates to a row burner for a gas-fired device according to the preamble of the main claim.
  • a burner described in DE-A-30 22 763 is provided with additional combustion openings arranged between the burner tubes in order to facilitate the ignition process.
  • a universal burner is also known from DE-A-16 29 964, in which the burner head is provided with openings which are inclined towards one another in pairs and each form an elementary flame.
  • a burner has become known from GB-A-11 89 364, which has baffles arranged directly in front of mixture outlet slots for guiding and distributing the gas stream.
  • the disadvantage of all three burners is the considerable nitrogen oxide emission, especially when the Gas-air mixture.
  • the object of the present invention is to reduce the proportion of nitrogen oxides (NO x ) in the combustion gases by designing the burners and their elements when the gas-air mixture changes.
  • the two inserts of the two half-shells which are connected to one another in regions, can also delimit a third row of combustion openings running in the plane of symmetry of the row burner.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a once-through water heater
  • Figure 2 is an associated end view of the side-by-side burner
  • Figure 3 is an associated top view
  • Figure 4 is a partial section according to IV-IV of Figure 3 on a larger scale
  • 5 shows a similar section according to VV of FIG. 3 through the head of a single row burner
  • Figure 6 is a side view of a row burner
  • Figure 7 is a plan view.
  • the gas-heated water heater shown comprises an insulating wall 1 which encloses a combustion chamber 2, above which a heat exchanger 4 provided with ribs 3 is located.
  • At least one row burner 5 which has a plurality of burner chambers 20 composed of two half-shells 14 each, the upper sides of which are gas-mixture distribution chambers 6 are closed, which have combustion openings 7 and 8 and include vertical mixing channels 10 opening into this gas mixture distribution chamber 6 with regionally shaped impressions 9, to which, on the underside, individual gas outlet nozzles 12 which are formed on a gas supply pipe 11 and are formed on a gas supply pipe 11 are coaxially assigned.
  • FIGS. 2 and 3 show, five burner chambers 20, each with, for example, three mixing channels 10, are provided below the common burner chamber 2 of the device.
  • Figures 4 and 5 show the design of the upper areas of such a row burner 5 formed by the two half-shells 14, which - as is known per se - has a constriction 15 below the gas-mixture distribution chamber 6.
  • each of the two half-shells 14 has an insert 16 formed from sheet metal, which - connected only in sections - to the walls of the half-shells 14, forms two laterally extending rows 13 of combustion openings 7 and 8 together with these walls that take turns.
  • the larger combustion openings 7 have an approximately rectangular clear cross section and are the main combustion openings, which are smaller combustion openings 8 Auxiliary combustion openings with an approximately circular cross-section.
  • combustion openings 7 and 8 are delimited by area-specific impressions 9 and 9 'of the half-shells 14 and the inserts 16, respectively.
  • the clear cross section of the auxiliary combustion openings 8 in the lower area of the vertical course is smaller than in the mouth area or also less than that of the main burner openings 7, so that adhesive flames form there.
  • the inserts 16 do not necessarily have to be arranged in pairs within the scope of the invention, of course, but they can also extend over the entire width of the row burner, that is to say bridge the plane of symmetry 17 and be arranged half on either side of this plane 17.
  • inserts may also be advisable, if necessary, to form the inserts from other heat-resistant materials, for example from ceramic material.
  • the individual insert can then consist of a single, solid, elongated plate formed with slots and / or perforations, the longitudinal edges of which fit snugly against the upper edges of the half-shells 14.
  • FIGS. 6 and 7 Another exemplary embodiment of a row burner is shown in FIGS. 6 and 7. While in the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 5 a burner with standing mixing channels has been described, in the burner in accordance with the exemplary embodiment in accordance with FIGS. 6 and 7 the essential thing is a deflection 30 which is provided between the mixing channels 10 and the gas-air mixture distribution chamber 6 is.
  • the deflection 30 does not necessarily have to be at the end of all premixing channels 10, the mixing channels can continue after this deflection, or the deflection can also be in the gas-mixture distribution chamber 6. It is also important in this exemplary embodiment that two or more mixing channels blow into the common gas-mixture distribution chamber 6, with which a high proportion of primary air in the gas-air mixture can be achieved.
  • the various mixing channels can also be arranged next to one another in a horizontal plane. Then the burner builds wider.
  • the individual burner chambers 20 forming a row burner are each made from two sheet metal parts 14, which each have half the impressions of the mixing channels and the mixture distribution chamber. The two sheet metal parts 14 are placed against one another and welded to one another along their circumference, optionally also in the central region.
  • the beginnings 31 of the mixing channels can be designed as widened openings 32.
  • the row burners preferably consist of sheet metal shells, but this may or may not be the case.
  • the distribution chamber or the mixing channels could also be molded into a die-cast part with half shells.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Reihenbrenner für ein gasbeheiztes Gerät gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Ein in der DE-A-30 22 763 beschriebener Brenner ist zur Erleichterung des Überzündvorganges mit zwischen den Brennerrohren angeordneten zusätzlichen Brennöffnungen versehen. Aus der DE-A-16 29 964 ist weiterhin ein Universalbrenner bekannt, bei dem der Brennerkopf mit paarweise aneinander zugeneigten Öffnungen versehen ist, welche jeweils eine Elementarflamme bilden. Schließlich ist aus der GB-A-11 89 364 ein Brenner bekanntgeworden, der unmittelbar vor Gemischaustrittsschlitzen angeordnete Leitbleche zur Führung und Verteilung des Gasstromes aufweist. Nachteil aller drei Brenner ist die erhebliche Stickoxidemission, insbesondere bei Änderung des Gas-Luft-Gemisches.
  • Von derartigen Geräten ausgehend ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, durch Gestaltung der Brenner und deren Elemente bei Änderung des Gas-Luft-Gemisches den Anteil der Stickoxide (NOx) in den Verbrennungsgasen zu senken.
  • Erfindungsgemäß wird dies bei einem Reihenbrenner der eingangs bezeichneten Gattung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs erreicht.
  • Durch den zwischen die beiden zueinandergehörigen Halbschalen eingefügten Einsatz, der bereichsweise mit den Wandungen der Halbschalen verbunden ist und gemeinsam mit diesen Wandungen zwei seitlich verlaufende Reihen von Brennöffnungen begrenzt, wird der Vorteil erreicht, eine Vervielfachung der Reihen von Brennöffnungen zu erzielen.
  • Gegebenenfalls können die bereichsweise miteinander verbundenen beiden Einsätze der beiden Halbschalen noch eine in der Symmetrieebene des Reihenbrenners verlaufende dritte Reihe von Brennöffnungen begrenzen.
  • Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Reihenbrenner werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert.
  • Im einzelnen zeigen:
    Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Durchlaufwasserheizer,
    Figur 2 eine zugehörige Stirnansicht der nebeneinander angeordneten Reihenbrenner und
    Figur 3 eine zugehörige Draufsicht.
    Figur 4 ist ein Teilschnitt nach IV-IV der Figur 3 in größerem Maßstab und
    Figur 5 ein ebensolcher Schnitt nach V-V der Figur 3 durch den Kopf eines einzelnen Reihenbrenners,
    Figur 6 eine Seitenansicht eines Reihenbrenners und
    Figur 7 eine Draufsicht.
  • Im wesentlichen umfaßt der dargestellte gasbeheizte Durchlaufwasserheizer eine isolierende Wandung 1, die eine Brennkammer 2 umschließt, oberhalb derer sich ein mit Rippen 3 versehener Wärmetauscher 4 befindet.
  • Unterhalb der Brennkammer 2 befindet sich zumindest ein Reihenbrenner 5, der eine Vielzahl von aus je zwei Halbschalen 14 zusammengesetzten Brennerkammern 20 aufweist, deren Oberseiten von Gas-Gemisch-Verteilungskammern 6 abgeschlossen sind, die Brennöffnungen 7 und 8 aufweisen und die mit bereichsweisen Einprägungen 9 in diese Gas-Gemisch-Verteilungskammer 6 mündende vertikale Mischkanäle 10 einschließen, denen unterseitig einzelne der Gaszufuhr dienende, an einem Gaszufuhrrohr 11 ausgebildete Gasaustrittsdüsen 12 koaxial zugeordnet sind.
  • Wie die Figuren 2 und 3 zeigen, sind unterhalb der gemeinsamen Brennerkammer 2 des Gerätes fünf Brennerkammern 20 mit beispielsweise je drei Mischkanälen 10 vorgesehen.
  • Die Figuren 4 und 5 zeigen die Gestaltung der oberen Bereiche eines solchen von den beiden Halbschalen 14 gebildeten Reihenbrenners 5, der - wie an sich bekannt - unterhalb der Gas-Gemisch-Verteilungskammer 6 eine Einschnürung 15 aufweist.
  • Beim dargestellten Ausführungsbeispiel eines Reihenbrenners gehört zu jeder der beiden Halbschalen 14 je ein - aus Blech geformter - Einsatz 16, der - nur abschnittsweise - mit den Wandungen der Halbschalen 14 verbunden, gemeinsam mit diesen Wandungen zwei seitlich verlaufende Reihen 13 von Brennöffnungen 7 und 8 bildet, die einander abwechseln. Die größeren Brennöffnungen 7 weisen einen etwa rechteckigen lichten Querschnitt auf und sind die Hauptbrennöffnungen, die kleineren Brennöffnungen 8 sind Hilfsbrennöffnungen mit etwa kreisförmigem Querschnitt.
  • Die beiden nur bereichsweise miteinander verbundenen beiden Einsätze 16 begrenzen gemeinsam noch eine dritte, in der Symmetrieebene 17 des Reihenbrenners 5 verlaufende Reihe 13' von Hauptbrennöffnungen 7 rechteckigen Querschnittes.
  • Alle diese Brennöffnungen 7 und 8 sind von bereichsweisen Einprägungen 9 beziehungsweise 9' der Halbschalen 14 beziehungsweise der Einsätze 16 begrenzt.
  • Während die Hauptbrennöffnungen 7 über ihren gesamten Vertikalverlauf einen lichten Querschnitt konstanter Größe aufweisen, ist der lichte Querschnitt der Hilfsbrennöffnungen 8 im unteren Bereich des Vertikalverlaufes geringer als im Mündungsbereich beziehungsweise auch geringer als jener der Hauptbrenneröffnungen 7, so daß sich dort Haftflammen bilden.
  • Die Einsätze 16 müssen im Rahmen der Erfindung selbstverständlich nicht unbedingt paarweise angeordnet werden, sondern sie können sich auch über die ganze Breite des Reihenbrenners erstrecken, also die Symmetrieebene 17 überbrücken und je zur Hälfte beidseits dieser Ebene 17 angeordnet sein.
  • In diesem Fall mag es bedarfsweise auch ratsam sein, die Einsätze aus anderen hitzefesten Materialien auszubilden, zum Beispiel aus keramischem Material. Es kann dann der einzelne Einsatz aus einer einzigen, mit Schlitzen und/oder Lochungen ausgebildeten massiven länglichen Platte bestehen, deren Längsränder satt an die Oberkanten der Halbschalen 14 anschließen.
  • Aus den Figuren 6 und 7 geht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Reihenbrenners hervor. Während beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 ein Brenner mit stehenden Mischkanälen beschrieben wurde, ist bei dem Brenner nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 6 und 7 das Wesentliche eine Umlenkung 30, die zwischen den Mischkanälen 10 und der Gas-Luft-Gemisch-Verteilerkammer 6 vorgesehen ist. Die Umlenkung 30 muß sich nicht unbedingt am Ende sämtlicher Vormischkanäle 10 befinden, die Mischkanäle können sich auch nach dieser Umlenkung fortsetzen, beziehungsweise die Umlenkung kann sich auch in der Gas-Gemisch-Verteilerkammer 6 befinden. Wesentlich ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel, daß zwei oder mehr Mischkanäle in die gemeinsame Gas-Gemisch-Verteilerkammer 6 einblasen, womit ein hoher Primärluftanteil im Gas-Luft-Gemisch erzielbar ist. Verglichen mit einer Ausführungsform mit gegeneinander gerichteten Mischkanälen, die in eine gemeinsame Gas-Gemisch-Verteilerkammer einblasen, wird der Vorteil erheblich geringerer Bautiefe erreicht, der nur mit einer geringfügigen Erhöhung der Bauhöhe kompensiert wird. Weiterhin ist hierzu nur ein einziges Gaszufuhrrohr erforderlich. Ist die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 größere Höhe des Brenners nachteilig, so können die verschiedenen Mischkanäle auch nebeneinander in einer waagerechten Ebene angeordnet werden. Dann baut der Brenner allerdings breiter. Bevorzugt sind beim Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7 die einzelnen einen Reihenbrenner bildenden Brennerkammern 20 aus jeweils zwei Blechteilen 14 gefertigt, die die Mischkanäle und die Gemischverteilerkammer als jeweils hälftige Einprägungen besitzen. Die beiden Blechteile 14 sind aneinandergelegt und längs ihres Umfangs gegebenenfalls auch im Mittenbereich miteinander verschweißt. Die Anfänge 31 der Mischkanäle können als aufgeweitete Öffnungen 32 gestaltet sein.
  • Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 6 und 7 bestehen die Reihenbrenner bevorzugt aus Blechschalen, dies kann, muß aber nicht so sein. Beispielsweise wäre auch eine Einformung der Verteilerkammer beziehungsweise der Mischkanäle in ein Druckgußteil mit hälftigen Schalen möglich.

Claims (6)

  1. Reihenbrenner für ein gasbeheiztes Gerät, der eine Vielzahl von aus je zwei Halbschalen (14) zusammengesetzten Brennerkammern (20) aufweist, deren Oberseiten gleichfalls aus den Halbschalen zusammengesetzte Gas-Gemisch-Verteilungskammern (6) mit Brennöffnungen (7, 8) bilden und die mit Einprägungen (9) in die Gas-Gemisch-Verteilungskammern (6) mündende Mischkanäle (10) einschließen, denen je eine der Gaszufuhr dienende, an einem Gaszufuhrrohr (11) ausgebildete Gasdüse (12) koaxial zugeordnet ist, gekennzeichnet durch einen oberhalb der Gas-Gemisch-Verteilungskammern (6) zwischen die Halbschalen (14) einfügbaren Einsatz (16), der abschnittsweise mit den Wandungen der Halbschalen (14) verbunden ist und gemeinsam mit diesen Wandungen zwei seitlich verlaufende Reihen (13) der Brennöffnungen (7, 8) bildet.
  2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz (16) geteilt ist, wobei beide Teile einander in der Symmetrieebene (17) des Reihenbrenners (5) zumindest abschnittsweise berühren.
  3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile miteinander gemeinsam eine in der Symmetrieebene (17) des Reihenbrenners (5) verlaufende dritte Reihe (13') von Brennöffnungen (7) begrenzen.
  4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Reihen (13, 13', 13) von Brennöffnungen (7, 8) die außenseitigen Reihen (13) im Wechsel angeordnete größere Hauptbrennöffnungen (7) und kleinere Hilfsbrennöffnungen (8) umfassen, wogegen die in der Symmetrieebene (17) des Reihenbrenners (5) verlaufende Reihe (13') nur Hauptbrennöffnungen (7) umfaßt.
  5. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennöffnungen (7, 8) von bereichsweisen Einprägungen der Einsätze (16) beziehungsweise der Halbschalen (14) begrenzt sind.
  6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (16) aus einer massiven, vorzugsweise aus keramischem Material geformten, von den Brennöffnungen (7, 8) durchsetzten Platte besteht, deren Längsränder an die einander gegenüberliegenden Oberkanten der Halbschalen anschließen.
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EP0191722A3 EP0191722A3 (en) 1988-04-06
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