EP1120604A1 - Atmosphärischer Gasbrenner - Google Patents

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EP1120604A1
EP1120604A1 EP01101705A EP01101705A EP1120604A1 EP 1120604 A1 EP1120604 A1 EP 1120604A1 EP 01101705 A EP01101705 A EP 01101705A EP 01101705 A EP01101705 A EP 01101705A EP 1120604 A1 EP1120604 A1 EP 1120604A1
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gas
composite body
gas burner
burner according
air mixing
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Björn Baier
Björn Kluge
Heinz-Gerd Specht
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Viessmann Werke GmbH and Co KG
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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    • 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
    • F23D14/10—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 elongated tubular burner head
    • F23D14/105—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 elongated tubular burner head with injector axis parallel to the burner head axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/78—Cooling burner parts

Definitions

  • the invention relates to an atmospheric gas burner the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object in a burner the manufacturing and material costs of the type mentioned at the beginning to lower.
  • the gas-air mixing section from inexpensive and easy to process Plastic can be formed.
  • focal surface and cooling channel or channels can, as mentioned, best in terms of production technology by extrusion. But casting also leads to desired material combination.
  • the composite body is made of aluminum. This material has no just good heat transfer properties, but is also good suitable for the manufacturing processes described above.
  • the Gas outlet openings in the form of optional in the composite body milled or sawn slots are formed. On this can be done in the casting or extrusion process manufactured composite body inexpensively the gas outlet openings bring in.
  • the composite body i.e. casting or Extrusion
  • Manufacturing technology is cheaper and therefore advantageous is alternative provided that the at least one open cross section the composite body is closed with a lid.
  • At least one cooling duct arranged on the focal surface to be able to supply cooling water in a simple manner further advantageously provided that at least one Cover flow and return connections are arranged.
  • Fig. 1 an atmospheric gas burner is shown, the from a combustion surface 1 provided with gas outlet openings 2 exists, the gas supply side, in the area of the gas outlet openings 2 assigned a total of six water-carrying cooling channels 3 are.
  • a gas-air mixing section on the gas supply side 5 (see Fig. 6), which is used for the gas coming into a gas line with the required amount of air mix.
  • This trough-shaped gas-air mixing section 5 is in Figs. 6 to 8 from different views shown. It essentially has three areas, namely first, an eight inlet openings 13 Gas-air inlet area 14, secondly adjoining it tubular gas-air mixing areas 15 and third one Chamber 16, which precedes the combustion surface 1 on the gas supply side a gas distributor 17 in the gas-air inlet region 14 is arranged with eight nozzles 18.
  • the gas-air mixture section 5 is made of plastic and that Focal surface 1 and the six cooling channels 3 a material Form composite body 4, the good heat-conducting material consists.
  • the composite body 4 shown in FIG. 1 is an extruded body educated. It consists of itself in the extrusion direction extending, teardrop-shaped in cross-section and internally ribbed Cooling channels 3, at the narrow ends of the individual Segments of the focal surface 1 with their gas outlet openings 2 are arranged.
  • the transition area 11 between the Focal surface 1 and the cooling channels 3 ensures effective Heat transfer.
  • the composite body 4 consists of aluminum.
  • the gas outlet openings 2 are in the form of in the composite body 4 either milled or sawn slots 8 formed.
  • FIGS. 2 and 3 illustrate the basic relationships: Fig. 2 shows that the frequently disturbing flow noises decrease with increasing outlet cross-section. In contrast, however, the risk of flashback increases with increasing outlet cross-section (see Fig. 3). However, the lower the temperature at the focal surface 1, the lower the risk of kickback.
  • Optimal is a constellation in which large outlet cross-sections are provided to avoid flow noises and the flame or the gas-air mixture is cooled down as it passes through the combustion surface 1 by effective cooling to such an extent that a flashback can be excluded.
  • FIGS. 4 and 5 The open ones that result from extrusion or casting Cross sections on the composite body 4 are made with a cover 7 locked.
  • a cover 7 produced in the casting process 7 is shown in FIGS. 4 and 5 in external and internal views. It is made using a special aluminum soldering process Composite body 1 attached.
  • an advantageous further training consists in that the gas-air mixing section 5 by a snap lock 12 on Composite body 4 is attached, wherein a sealant Gas outlet in the transition area from the gas-air mixing section 5 to the composite body 4 excludes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen atmosphärischer Gasbrenner, der aus einer mit Gasaustrittsöffnungen (2) versehenen Brennfläche (1) besteht, der gaszufuhrseitig, im Bereich der Gasaustrittsöffnungen (2) mindestens ein wasserführender Kühlkanal (3) zugeordnet ist, wobei gaszufuhrseitig an der Brennfläche (1) eine Gas-Luft-Mischstrecke (5) angeordnet ist, die wannenartig ausgebildet ist und im wesentlichen drei Bereiche aufweist, nämlich erstens einen mehrere Eintrittsöffnungen (13) aufweisenden Gas-Luft-Eintrittsbereich (14), zweitens sich daran anschließende rohrförmige Gas-Luft-Mischbereiche (15) und drittens eine Kammer (16), die der Brennfläche (1) gaszufuhrseitig vorgeschaltet ist, wobei im Gas-Luft-Eintrittsbereich (14) ein Gasverteiler (17) angeordnet ist. Nach der Erfindung besteht die Gas-Luft-Mischstrecke (5) aus Kunststoff und die Brennfläche (1) und der mindestens eine Kühlkanal (3) bilden einen stofflichen Verbundkörper (4), der aus gut wärmeleitendem Material besteht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen atmosphärischen Gasbrenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nach der DE 197 47 481 C1 ist ein Gasbrenner mit einem Brennerkörper und einem Basisteil (Gas-Luft-Mischstrecke) bekannt, die für Wartungsarbeiten einfach mittels eines Schnellspann-Verschlusses voneinander lösbar ausgebildet sind. Da am Brennerkörper aufgrund der Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches hohe Temperaturen herrschen, ist das Basisteil als Gussteil ausgebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Brenner der eingangs genannten Art die Herstellungs- und Materialkosten zu senken.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung mit einem atmosphärischen Gasbrenner der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, gaszufuhrseitig an der Brennfläche eine aus Kunststoff bestehende Gas-Luft-Gemischstrecke anzuordnen und die Brennfläche im Direktverbund mit dem mindestens einen Kühlkanal auszubilden, d.h. die Brennfläche und der Kühlkanal sollen unmittelbar, also ohne (wie bisher) jegliche Wärmebrücken, in Wärmekontakt stehen. Auf diese Weise ist es möglich, hinreichend große Wärmemengen von der Brennfläche ans Kühlwasser abzuführen, so dass die Gas-Luft-Mischstrecke aus preiswertem und leicht zu verarbeitenden Kunststoff gebildet sein kann.
Nach der DE 195 45 844 A1 ist zwar schon ein einstückig im Strangpressverfahren hergestellter Brenner mit integrierten Kühlkanälen bekannt. Dieser Konstruktion liegt aber die Aufgabe zugrunde, einem möglichst einfach aufgebauten und leicht zu fertigenden Gasbrenner mit erhöhter Temperaturbeständigkeit der Brennerfläche zu schaffen. Eine separate Fertigung der Gas-Luft-Mischstrecke (noch dazu aus Kunststoff) ist bei dieser Konstruktion nicht nahegelegt, da sonst die angestrebte möglichst einfache Fertigung gerade nicht mehr möglich wäre, zumal bei diesem Brenner die Mischkammer mit einem flachen, sich in die Breite erstreckenden Venturikanal mit rechteckförmigen Einlaßquerschnitt versehen ist, der sich besonders einfach durch Strangpressen herstellen läßt.
Der stofflicher Verbund aus Brennfläche und Kühlkanal bzw. Kanälen läßt sich, wie erwähnt, fertigungstechnisch am besten durch Strangpressen herstellen. Aber auch Gießen führt zum gewünschten stofflichen Verbund.
Es ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass der Verbundkörper aus Aluminium gebildet ist. Dieses Material hat nicht nur gute Wärmeübertragungseigenschaften, sondern ist auch gut geeignet für die vorbeschriebenen Herstellungsverfahren.
Bezüglich der Brennfläche ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Gasaustrittsöffnungen in Form von in den Verbundkörper wahlweise gefräster oder gesägter Schlitze ausgebildet sind. Auf diese Weise lassen sich in den im Gieß- oder Strangpressverfahren hergestellten Verbundkörper kostengünstig die Gasaustrittsöffnungen einbringen.
Je nach Herstellungsart des Verbundkörpers, also Gießen oder Strangpressen, ergibt sich mindestens ein offener Querschnitt. Um diesen zu verschließen, ist beispielsweise vorgesehen, auf gießtechnischem Herstellungsweg ein zueinander passendes Paar Verbundkörper mit jeweils nur einem offenen Querschnitt herzustellen, der durch Zusammenfügen des Paares verschlossen wird. Fertigungstechnisch günstiger und deshalb vorteilhaft ist alternativ vorgesehen, dass der mindestens eine offene Querschnitt des Verbundkörpers mit einem Deckel verschlossen wird.
Um dem mindestens einen an der Brennfläche angeordneten Kühlkanal auf einfache Weise Kühlwasser zuführen zu können, ist ferner vorteilhaft vorgesehen, dass an dem mindestens einen Deckel Vor- und Rücklaufanschlüsse angeordnet sind.
Der erfindungsgemäße atmosphärische Gasbrenner und seine vorteilhaften Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1
perspektivisch die Brennfläche mit mehreren Kühlkanälen im Verbund;
Fig. 2
als Diagramm das prinzipielle Verhältnis zwischen Fließgeräusch und Austrittsquerschnitt;
Fig. 3
als Diagramm das prinzipielle Verhältnis zwischen Austrittsquerschnitt und Rückschlaggefahr;
Fig. 4
perspektivisch die Außenansicht eines Verschlußdeckels;
Fig. 5
perspektivisch die Innenansicht eines Verschlußdeckels;
Fig. 6
im Schnitt die Brennfläche mit einer Gas-Luft-Mischstrecke aus Kunststoff;
Fig. 7
in Seitenansicht die Gas-Luft-Mischstrecke und
Fig. 8
in Vorderansicht die Gas-Luft-Mischstrecke für einen Gasverteiler mit acht Gasdüsen.
In Fig. 1 ist ein atmosphärischer Gasbrenner dargestellt, der aus einer mit Gasaustrittsöffnungen 2 versehenen Brennfläche 1 besteht, der gaszufuhrseitig, im Bereich der Gasaustrittsöffnungen 2 insgesamt sechs wasserführende Kühlkanäle 3 zugeordnet sind.
Vor der Brennfläche 1 befindet sich gaszufuhrseitig eine Gas-Luft-Mischstrecke 5 (siehe Fig. 6), die dazu dient, das aus einer Gasleitung kommende Gas mit der benötigten Menge Luft zu vermischen. Diese wannenartig ausgebildete Gas-Luft-Mischstrecke 5 ist in den Fig. 6 bis 8 aus verschiedenen Ansichten dargestellt. Im wesentlichen weist sie drei Bereiche auf, nämlich erstens einen acht Eintrittsöffnungen 13 aufweisenden Gas-Luft-Eintrittsbereich 14, zweitens sich daran anschliessende rohrförmige Gas-Luft-Mischbereiche 15 und drittens eine Kammer 16, die der Brennfläche 1 gaszufuhrseitig vorgeschaltet ist, wobei im Gas-Luft-Eintrittsbereich 14 ein Gasverteiler 17 mit acht Düsen 18 angeordnet ist.
Wesentlich für diesen Brenner ist nun, dass die Gas-Luft-Gemischstrecke 5 aus Kunststoff gebildet ist und dass die Brennfläche 1 und die sechs Kühlkanäle 3 einen stofflichen Verbundkörper 4 bilden, der aus gut wärmeleitendem Material besteht.
Der in Fig. 1 dargestellte Verbundkörper 4 ist als Strangpresskörper ausgebildet. Er besteht aus sich in Strangpressrichtung erstreckenden, im Querschnitt tropfenförmigen und innengerippten Kühlkanälen 3, an deren schmalen Enden die einzelnen Segmente der Brennfläche 1 mit ihren Gasaustrittsöffnungen 2 angeordnet sind. Der Übergangsbereich 11 zwischen der Brennfläche 1 und den Kühlkanälen 3 sorgt für eine effektive Wärmeübertragung.
Für eine gute Wärmeübertragung ist darüber hinaus vorteilhaft vorgesehen, dass der Verbundkörper 4 aus Aluminium besteht.
Die Gasaustrittsöffnungen 2 sind in Form von in den Verbundkörper 4 wahlweise gefräster oder gesägter Schlitze 8 ausgebildet.
Bei dieser Verbundkörperkonstruktion ist es aufgrund ihrer guten Wärmeleiteigenschaften möglich, trotz großer Gasaustrittsöffnungen 2 einen Flammrückschlag auszuschließen. Die Diagramme gemäß Fig. 2 und 3 verdeutlichen die prinzipiellen Zusammenhänge:
Fig. 2 zeigt, dass die häufig störenden Fließgeräusche mit grösser werdendem Austrittsquerschnitt abnehmen. Demgegenüber steigt aber die Gefahr des Flammrückschlags mit zunehmendem Austrittsquerschnitt (siehe Fig. 3). Je niedriger aber die Temperatur an der Brennfläche 1 ist, desto geringer ist die Rückschlaggefahr. Optimal ist also eine Konstellation, bei der große Austrittsquerschnitte zur Vermeidung von Fließgeräuschen vorgesehen sind und die Flamme bzw. das Gas-Luft-Gemisch bei Durchtritt durch die Brennfläche 1 durch eine effektive Kühlung so weit abgekühlt wird, dass ein Flammrückschlag ausgeschlossen werden kann.
Die sich beim Strangpressen bzw. beim Gießen ergebenden offenen Querschnitte am Verbundkörper 4 werden mit einem Deckel 7 verschlossen. Ein solcher, im Gußverfahren hergestellter Dekkel 7 ist in den Fig. 4 und 5 in Außen- und Innenansicht dargestellt. Er wird mittels eines speziellen Alulötverfahrens am Verbundkörper 1 befestigt. Um das Kühlwasser auf einfache Weise den Kühlkanälen 3 zuzuführen, sind vorteilhaft am Deckel 7 Vor- und Rücklaufanschlüsse 9 angeordnet, an die sich entsprechende, nicht dargestellte Anschlußrohre anschließen.
Schließlich besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, dass die Gas-Luft-Mischstrecke 5 per Schnappverschluss 12 am Verbundkörper 4 befestigt ist, wobei ein Dichtungsmittel einen Gasaustritt im Übergangsbereich von der Gas-Luft-Mischstrecke 5 zum Verbundkörper 4 ausschließt.

Claims (8)

  1. Atmosphärischer Gasbrenner, bestehend aus einer mit Gasaustrittsöffnungen (2) versehenen Brennfläche (1), der gaszufuhrseitig im Bereich der Gasaustrittsöffnungen (2) mindestens ein wasserführender Kühlkanal (3) zugeordnet ist, wobei gaszufuhrseitig an der Brennfläche (1) eine Gas-Luft-Mischstrecke (5) angeordnet ist, die wannenartig ausgebildet ist und im wesentlichen drei Bereiche aufweist, nämlich erstens einen mehrere Eintrittsöffnungen (13) aufweisenden Gas-Luft-Eintrittsbereich (14), zweitens sich daran anschließende rohrförmige Gas-Luft-Mischbereiche (15) und drittens eine Kammer (16), die der Brennfläche (1) gaszufuhrseitig vorgeschaltet ist, wobei im Gas-Luft-Eintrittsbereich (14) ein Gasverteiler (17) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gas-Luft-Mischstrecke (5) aus Kunststoff besteht und dass die Brennfläche (1) und der mindestens eine Kühlkanal (3) einen stofflichen Verbundkörper (4) bilden, der aus gut wärmeleitendem Material besteht.
  2. Atmosphärischer Gasbrenner nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Verbundkörper (4) wahlweise als Strangpress- oder als Gußkörper ausgebildet ist.
  3. Atmosphärischer Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Verbundkörper (4) aus Aluminium besteht.
  4. Atmosphärischer Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gasaustrittsöffnungen (2) in Form von in den Verbundkörper (4) wahlweise gefräster oder gesägter Schlitze (8) ausgebildet sind.
  5. Atmosphärischer Gasbrenner nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine offene Querschnitt des Verbundkörpers (4) mit einem Deckel (7) verschlossen ist.
  6. Atmosphärischer Gasbrenner nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Deckel (7) stoffschlüssig mit dem Verbundkörper (4) verbunden ist.
  7. Atmosphärischer Gasbrenner nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am Deckel (7) Vor- und Rücklaufanschlüsse (9) angeordnet sind.
  8. Atmosphärischer Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gas-Luft-Mischstrecke (5) per Schnappverschluss (12) am Verbundkörper (4) befestigt ist.
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