EP0601018A1 - Gasbrenner, insbesondere für flüssiggas - Google Patents
Gasbrenner, insbesondere für flüssiggasInfo
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- EP0601018A1 EP0601018A1 EP92918371A EP92918371A EP0601018A1 EP 0601018 A1 EP0601018 A1 EP 0601018A1 EP 92918371 A EP92918371 A EP 92918371A EP 92918371 A EP92918371 A EP 92918371A EP 0601018 A1 EP0601018 A1 EP 0601018A1
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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
- F23D14/08—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 axial outlets at the burner head
Definitions
- the invention relates to a gas burner, in particular for liquid gas, for installation in a flame tube or a combustion chamber housing of a heat exchanger for space heaters or the like, according to the preamble of patent claim 1.
- a burner mouthpiece is arranged coaxially in a flame tube and connected to a mixing tube for the gas and first air supply.
- a second air duct is formed around this burner mouthpiece, for which purpose holes are provided in an annular surface surrounding the mouthpiece, in order to feed the necessary second air to the burner flame through the air jets emerging therefrom. Since the actual firing surface of the mouthpiece is arranged higher than the secondary air holes and, in addition, the air jets are steered upwards relatively steeply by an upstanding cylinder wall, the gas flame is supplied with sufficient secondary air only in its edge area, while there is a lack of secondary air in the flame core.
- the mixing tube leading from the gas nozzle to the burner mouthpiece is a finned hose with a constant diameter and only within the mouthpiece is a short funnel-shaped extension up to the metal sieve, so that the mixing action in this mixing tube is essentially only possible the surface ribbing in the interior of the pipe is reached.
- the invention is based on the object of creating a gas burner which ensures increased combustion performance through improved air supply.
- the flame Due to the deepening of the actual firing surface according to the invention on burner glasses with secondary air nozzles arranged in a circle above it, the flame is adequately supplied with secondary air and optimum combustion is thereby achieved. Because the air jets now only sweep over the focal surface slightly above the flame roots, the secondary air influences the flame over the full cross-section and not only its outer areas. The at a predetermined blow angle aligned second air nozzles also promote flame stabilization without interfering with the flame development. The fact that the secondary air comes completely into contact with the flame prevents the more or less heated air from rising in the edge region of the flame tube with the combustion gases and thus unmixed impairing the heat transfer through the heating surfaces of the heat exchanger.
- the combustion performance is also increased by the injector of the mixing tube for the primary air, because its graded expansion ensures a more intensive mixing effect with a more even distribution of the gas-air mixture over the entire combustion surface.
- the interaction of this injector with the secondary air flow resulting from the deepening of the focal surface also contributes to further optimization of the combustion.
- This second air guide not only offers the advantage that this air portion is led deep into the flame core, but also has the result that a swirl is generated in the flame, which contributes to further intensifying the mixing in the combustion chamber.
- Fig. 1 shows a vertical section through a gas burner
- FIG. 2 shows a section through burner glasses and Fig. 3 is a plan view of these burner glasses.
- a gas burner 3 formed by burner glasses 4 is placed on an end edge 2 of a burner tube 1 and fastened thereon.
- a glasses base 5 in the form of an annular surface forms the support on the front edge 2.
- a burning surface 7 of the burner is recessed in relation to the base of the glasses, for example by at least three to twenty millimeters, for which purpose a glasses cylinder 6 connects to the base.
- the focal surface itself has, in a known manner, a metal sieve 8 and a perforated rim 9, this perforated rim being able to form a shaped piece with the spectacle cylinder.
- secondary air nozzles 10 are formed in a circular arrangement, the approximately rectangular nozzle openings 11 of which run approximately perpendicular to the base of the glasses and which are delimited at the top by an inclined nozzle cover 12 such that the air jet emerging from the nozzle opening unites Angular range of about
- the flame core in the area of the free metal grid 8 is affected by the direct action
- the secondary air penetrates directly into the burner flame at a short distance above the roots of the flame and secondly the air streams which are not concentrated on the center of the burner penetrate the flame a certain swirl effect with increased
- the burner glasses 4 are inserted with their glasses cylinder 6 into a sleeve 17 of a mixing tube 15 for the first air. Screwing or riveting to the glasses base 5 is possible via eyelets 21 on the sleeve.
- the mixing tube sleeve 17 is formed at the end of an injector funnel 16, which in turn continues an injector center piece 19 and has an inlet extension 20 at the other end, through which the gas flowing out of a gas nozzle 23 enters the injector together with the first air and be mixed.
- the gas nozzle is fed through a gas supply line 24 via a valve 25, for example a solenoid valve.
- the length ratios can also be changed in a range of up to 20%.
- the burner tube shown cylindrically in the exemplary embodiment can of course also have a rectangular, for example square, cross section.
- the burner tube base 26 is open for the entry of the first and second air. If the air supply is forced, for example by means of a blower, then this bottom opening is connected to it in a suitable manner.
- a flame tube base 30 is placed on a flange ring 27, to which a flame tube 31 connects.
- the flame tube base is expanded by an exhaust manifold 32.
- the ignition electrodes 34 can be seen in FIG. 1 and the associated passage openings 35 in FIG. 3.
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Description
Gasbrenner, insbesondere für Flüssiggas
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner, ins¬ besondere für Flüssiggas, zum Einbau in ein Flammrohr oder ein Brennkammergehäuse eines- Wärmetauschers für Raumheizgeräte od. dgl. , gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einem bekannten Gasbrenner dieser Art (DE-PS 33 27 140) ist ein Brennermundstück koaxial in einem Flammrohr angeordnet und mit einem Mischrohr für die Gas- und Erstluftzufuhr verbun¬ den. Eine Zweitluftführung ist um dieses Brennermundstück ausge¬ bildet, wozu in einer das Mundstück umgebenden Ringfläche zur Brennermitte gerichtete Löcher vorgesehen sind, um durch die daraus austretenden Luftsträhle der Brennerflamme die notwendige Zweitluft zuzuführen. Da die eigentliche Brennfläche des Mund¬ stückes höher als die Zweitluftlöcher angeordnet ist und außer¬ dem die Luftsträhle durch eine hochstehende Zylinderwand ver¬ hältnismäßig steil nach oben gelenkt werden, wird die Gasflamme nur in ihrem Randbereich mit ausreichender Zweitluft versorgt,
während im Flammenkern es an Zweitluft fehlt. Die Zweitluftzu¬ fuhr hat man in der Praxis schon dadurch zu verbessern versucht, daß die Zweitluftlöcher in der Ringfläche durch kiemenformige Luftdüsen ersetzt wurden, deren Austrittsöffnungen zur Bildung etwa tangentialer Luftsträhle angeordnet sind. Aber auch hier¬ durch konnte keine wesentliche Verbesserung erreicht werden. Beim bekannten Gasbrenner ist das von der Gasdüse zum Brenner¬ mundstück führende Mischrohr ein gerippter Schlauch mit gleich¬ bleibendem Durchmesser und lediglich innerhalb des Mundstückes ist eine kurze trichterförmige Erweiterung bis zum Metallsieb vorhanden, so daß die Mischwirkung in diesem Mischrohr im we¬ sentlichen nur durch die Oberflächenrippung im Rohrinnern er¬ reicht wird.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner zu schaffen, der durch eine verbesserte Luftzufuhr eine erhöhte Brennleistung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit einem Gasbrenner nach dem Oberbe¬ griff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die kenn¬ zeichnenden Merkmale dieses Patentanspruches gelöst..
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beansprucht.
Durch die erfindungsgemäße Vertiefung der eigentlichen Brennfläche an einer Brennerbrille mit darüber kreisförmig an¬ geordneten Zweitluftdüsen wird die Flamme ausreichend mit Zweit¬ luft versorgt und dadurch eine optimale Verbrennung erreicht. Weil nunmehr die Luftsträhle über die Brennfläche nur geringfü¬ gig oberhalb der Flammenwurzeln hinwegstreichen, beeinflußt die Zweitluft die Flamme über den vollen Querschnitt und nicht nur deren Außenbereiche. Die in einem vorbestimmten Ausblaswinkel
ausgerichteten Zweitluftdüsen begünstigen zudem die Flammensta¬ bilisierung, ohne dabei die Flammenentwicklung zu stören. Da¬ durch, daß die Zweitluft gänzlich mit der Flamme in Berührung kommt, wird vermieden, daß im Randbereich des Flammrohres mehr oder weniger erhitzte Luft mit den Verbrennungsgasen hochsteigt und damit unvermischt den Wärmeübergang durch die Heizflächen des Wärmetauschers beeinträchtigt. Die Brennleistung wird schließlich auch noch durch den erfindungsgemäßen Injektor des Mischrohres für die Erstluft gesteigert, weil infolge seiner abgestuften Erweiterung eine intensivere Mischwirkung bei gleichmäßigerer Verteilung des Gas-Luft-Gemisches auf die gesam¬ te Brennfläche gewährleistet wird. Schließlich trägt auch das Zusammenwirken dieses Injektors mit der aus der Brennflächenver¬ tiefung resultierenden Zweitluftführung zu einer weiteren Opti¬ mierung der Verbrennung bei. Diese Zweitluftführung bietet nicht nur den Vorteil, daß dieser Luftanteil bis tief in den Flammen¬ kern geführt wird, sondern hat auch zur Folge, daß in der Flamme ein Drall erzeugt wird, der dazu beiträgt, die Durchmischung in der Brennkammer weiter zu intensivieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels eines in ein Flammrohr eines Wärmetauschers eingebauten Gasbrenners, der auch in der Zeichnung schematisiert dargestellt ist, näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Gasbrenner mit
Flammrohr, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Brennerbrille und Fig. 3 eine Draufsicht auf diese Brennerbrille.
Auf eine Stirnkante 2 eines Brennerrohres 1 ist ein von einer Brennerbrille 4 gebildeter Gasbrenner 3 aufgesetzt und darauf befestigt. Eine Brillenbasis 5 in Form einer Ringfläche
bildet dabei die Auflage auf der Stirnkante 2. Eine Brennfläche 7 des Brenners ist gegenüber der Brillenbasis vertieft, bei¬ spielsweise um mindestens drei bis zwanzig Millimeter, wozu ein Brillenzylinder 6 die Verbindung zur Basis herstellt. Die Brenn¬ fläche selbst weist in bekannter Weise ein Metallsieb 8 und einen Lochkranz 9 auf, wobei dieser Lochkranz mit dem Brillen¬ zylinder ein Formstück bilden kann. In die Ringfläche der Bril¬ lenbasis sind in kreisförmiger Anordnung Zweitluftdüsen 10 ein¬ geformt, deren etwa rechteckige Düsenöffnungen 11 annähernd senkrecht zur Brillenbasis verlaufen und die durch eine schräge Düsendecke 12 oben begrenzt sind, derart, daß der aus der Düsen- öffnung austretende Luftstrahl einen Winkelbereich von etwa
= 30° über der Brillenbasis bestreicht (Fig. 2). Die Düsen- öffnungen sind auch nicht radial zur Brennermitte ausgerichtet, sondern in einem vorbestimmten Winkel gegenüber den zugehörigen Radien angeordnet. So beträgt dieser Anstellwinkel gemäß Fig. 3 beispielsweise = 62,5° zwischen dem durch die Düse verlegten "Radius R und der Längsmittellinie L durch die Düse. Dieser An¬ stellwinkel kann zwischen 50 ° und 75° verändert werden, ohne die Wirkung des Luftstrahls in bezug auf die Flamme merklich zu beeinträchtigen, solange durch die Luftsträhle die durch den Lochkranz 9 abgedeckte Brennfläche 7 möglichst vollständig be¬ strichen wird. Als vorteilhaft hat sich überraschenderweise erwiesen, wenn der Flammenkern im Bereich des freien Metallgit¬ ters 8 von der unmittelbaren Einwirkung der Luftsträhle freige¬ halten wird. Mit der erfindungsgemäßen Düsenausbildung und - anordnung wird erreicht, daß die Zweitluft einmal unmittelbar über die Brillenbasis hinweg in einem geringen Abstand über den Flammenwurzeln in die Brennerflamme eindringt und zum anderen die nicht auf die Brennermitte konzentrierten Luftsträhle auf die Flamme eine gewisse Drallwirkung mit verstärkter Bündelung ausüben. Die Brennerbrille 4 ist mit ihrem Brillenzylinder 6 in eine Muffe 17 eines Mischrohres 15 für die Erstluft eingesetzt.
Über Ösen 21 an der Muffe ist eine Verschraubung oder Vernietung mit der Brillenbasis 5 möglich. Die Mischrohrmuffe 17 ist am Ende eines Injektortrichters 16 ausgebildet, der wiederum ein Injektor-Mittelstück 19 fortsetzt und am anderen Ende eine Ein¬ gangserweiterung 20 aufweist, durch die das aus einer Gasdüse 23 ausströmende Gas zusammen mit der Erstluft in den Injektor ein¬ treten und vermischt werden. Die Gasdüse wird durch eine Gaszu¬ leitung 24 über ein Ventil 25, beispielsweise ein Magnetventil, gespeist. Die Mischintensität im Mischrohr hängt weitgehend von den Abschnitts- und Konizitätsverhältnissen der einzelnen Misch¬ rohrteile ab. Bei einem besonders leistungsfähigen Mischrohr sollen die Längen des Injektortrichters 16 1 = 25 mm, des Mit¬ telstückes 1 = 60 mm und des EingangsStückes 20 1 = 8 mm be¬ tragen. In bezug auf die in Strömungsrichtung vorgesehenen Er¬ weiterungen haben sich für 20° bis 85°, für 1° bis 30° und für 30° bis 150° als zweckmäßig erwiesen. Auch die Längen¬ verhältnisse lassen sich in einem Bereich bis zu 20 % abändern. Das im Ausführungsbeispiel zylindrisch dargestellte Brennerrohr kann natürlich auch rechteckigen, beispielsweise quadratischen Querschnitt aufweisen. Der Brennerrohr-Boden 26 ist offen für den Eintritt der Erst- und Zweitluft. Erfolgt die Luftzuführung zwangsweise, beispielsweise mittels eines Gebläses, dann ist diese Bodenöffnung in geeigneter Weise damit verbunden. Beim gezeigten Brennerrohr ist auf einem Flanschring 27 ein Flamm¬ rohr-Sockel 30 aufgesetzt, an den sich ein Flammrohr 31 an¬ schließt. Der Flammrohr-Sockel ist noch durch einen Abgassammler 32 erweitert. In Fig. 1 sind schließlich noch die Zündelektroden 34 und in Fig. 3 die zugehörigen Durchtrittsöffnungen 35 zu sehen.
Claims
1. Gasbrenner, insbesondere für Flüssiggas, zum Einbau in ein Flammrohr (31) oder ein Brennkammergehäuse eines Wärmetau¬ schers für Raumheizgeräte und dgl., mit einem im Flammrohr (31) koaxial angeordneten Brennerkopf (3), einem damit verbundenen Mischrohr (15) mit einer Erstluftöffnung und einer Gasdüse (23) am Mischrohreingang (20) sowie einer um den Brennerkopf (3) ausgebildeten Zweitluftführung aus kreisförmig angeordneten und zur Brennfläche gerichteten Zweitluftdüsen (10), dadurch gekenn¬ zeichnet r daß eine Brennfläche (7) des Brenners (3) gegenüber den Zwei luftdüsen (10) vertieft angeordnet ist.
2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf ein Brennerrohr (1) aufsetzbare Brennerbrille (4) vor¬ gesehen ist, in deren Brillenbasis (5) die Zweitluftdüsen (10) ausgebildet sind und die Brennfläche (7) mittels eines Brillen¬ zylinders (6) gegenüber der Brillenbasis vertieft ist.
3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Brennerbrille (4) mit ihrem Brillenzylinder (6) in eine Muffe (17) eines Mischrohres (15) eingesetzt ist.
4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennfläche (7) gegenüber der Brillenba¬ sis (5) um drei bis zwanzig Millimeter vertieft ist.
5. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftdüsen (10) etwa senkrecht zur Brillenbasis (5) verlaufende Düsenöffnungen (11) aufweisen und ihre Düsendecken (12) in einem Winkel von etwa 30° von der Bril¬ lenbasis hochstehen.
6. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitluftdüsen (10) mit ihrer etwa rechteckigen Düsenöffnung (11) gegenüber dem durch die Mitte der Düsenöffnung gelegten Radius um einen Anstellwinkel von 50° bis 75° gedreht sind.
7. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel für die Düsenöffnung (11) 62,5° beträgt.
8. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischrohr (15) einen Injektor¬ trichter (16) von einer Länge 1 = 20 bis 30 mm und einen Er¬ weiterungswinkel = 20 bis 85° und ein Injektormittel¬ stück (19) von der Länge 1 = 50 bis 70 mm und einen Erweite¬ rungswinkel = 1° bis 30° aufweist.
9. Gasbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangserweiterung 6 bis 10 mm lang ist und eine entgegen der Strömungsrichtung gerichtete Winkelerweiterung = 30° bis 150° aufweist.
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