BURNER ARRANGEMENT, ESPECIALLY FOR A GAS BURNER

Abstract: 1. A burner assembly, especially for a gas burner, comprising a fuel supply conduit (17, 18, 19) and an air supply conduit (5, 4, 15), both conduits opening in the area of a fuel/air mixing chamber (11) enclosed by a wall (tubular portion 6) ; including vortexproducing devices (15) which produce a vortex of the fuel/air mixture within the mixing chamber (11) and in the subsequently arranged combustion zone, wherein at least parts of both the combustion air and of the fuel flow into the mixing chamber (11) through passages (15) formed in the wall and adapted to be varied in cross-section by a common control element, characterized in that fuel and air supply takes place through at least a part of the passages (15) of variable cross-section, in such a manner that the fuel supply conduit includes one or more branching conduits (19) passing through the wall (tubular portion 6), with said branching conduits (19) opening into one or more of said passages (15), such that the flow of fuel introduced may be entrained by the air flow inside the passage (15) or passages (15), respectively.

Description: Brenneranordnung, insbesondere für einen Gasbrenner Die Erfindung bezieht sich auf eine Brenneranordnung, insbesondere für einen Gasbrenner, mit einer Gas- und einer ±tzufuhrleitung, die beide im Bereich einer Gas-Luft-Mischkammer enden, mit drallerzeugenden Vorrichtungen, die innerhalb der Mischkammer und in der nachgeordneten Verbrennungszone eine Wirbelströmung des Gas-Luft-Gemisches erzeugen, wobei wenigstens ein Teil der Verbrennungsluft seitlich in die Mischkammer über in die Mischkammer-Wandung eingelassene querschnittsveränderbare Kanäle einströmt. Aus der DE-OS 2 729 321, insbesondere Figur 12, ist ein sogenannter Dual-Brenner dargestellt. Zwar ist der bekannte Brenner in erster Linie als Öl-Brenner konzipiert,. er lässt sich jedoch auch mit Gas betreiben, wobei'die öldüse mit Hilfe eines Kanales umgangen wird, der innerhalb der Mischkammer mündet. Die Regelung der Gas zufuhr erfolgt hierbei durch eine drehbare Lochscheibe, die den Kanal durch Verdrehen der Bohrung nach und nach freigibt. Darüber hinaus kann die Luftzufuhr durch seitlich'in die Mischkammer mündende Kanäle mit Hilfe eines Stelltriebes, der die Querschnitte der seitlich mündenden Kanäle verändert, regelbar eingestellt werden. Von diesem Prinzip ausgehend, stellt sich die Aufgabe, eine möglichst ökonomisch zu betreibenden Gas-Klein brd wer anzugeben, bei dem vorzugsweise die gesamte, wenigstens jedoch ein Teil der Verbrennungsluft seitlich in die Mischkammer eingelassen wird, wobei dieses seitliche Einlassen durch entsprechende Schrägstellung der Bohrungen bereits zu der Entstehung eines Wirbels führt. Die Luftenergie soll dazu ausgenutzt werden, eine gute Verteilung des Gases innerhalb des Luftstromes zu erreichen. Es ist aber auch ins Auge gefasst worden, einen derartigen Gasbrenner dazu zu verwenden, beispielsweise fein verteilte Aerosole oder Stäube zu verbrennen, die entweder in einem Gasstrom oder in kompakter Form in den Bereich der starken Verbrennungsluftströmung eingebracht werden können. Diese Aufgabe wird gelöst bei einer Brenneranordnung der eingangs genannten Art, bei der die Gaszufuhr über wenigstens einen Teil der guerschnittsveränderbaren Kanäle erfolgt, wobei der Querschnitt der luft- und/ oder gasführenden Kanäle gleichzeitig mit demselben Organ veränderbar ist. Im Gegensatz zur Stand der Technik, bei der ein zusätzlicher Gaskanal mit getrennten Organen erforderlich war, wird im vorliegenden Falle das Brenngas bzw. ein anderer krennzarer, gasförmiger Stoff, über die querschnittsveränderbaren Kanäle mit eingeführt. Dabei ist möglich, sowohl einen Teil der Kanäle speziell für die Gasführung zu bestimmen. Es ist jedoch auch möglich, die Gaszufuhrleiturg in Form eines oder mehrerer Stränge in der Mischkammer-Wandung verlaufen zu lassen, wobei der oder die Stränge in einem oder mehreren der Kanäle enden. Diese Formulierung bedeutet sowohl, dass der jeweilige Kanal allein Gas zuführt; es ist jedoch auch möglich, direkt in den Luftstrom den gasförmigen Brennstoff einzublasen und ihn vom Luftstrom mitnehmen zu lassen. Falls erforderlich, kann ein gewisser Gasüberschuss dadurch geschaffen werden, dass wenigstens ein weiterer Gasleitungsstrang an der äusseren Stirnwand der Mischkammer endet. Dieser Strang wird dann nicht von dem querschnittsverändernden Organ erfasst. Ublicherweise wird das querschnittsverändernde Organ olne innerhalb der Mischkammer verstellbare Lanze sein, wie dies auch nach dem Stand der Technik vorgeschlagen wurde. Dabei kann die Lanzenspitze eine oder mehrere öffnungen für die Brennsoff- und/oder Luftzufuhr aufweisen, wobei ebenfalls r:och eie zusäWzliche Steuerung der Verhältnisse in der Brennkarmer möglich ist. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der beige fügen Zeichnung dargestellt. Die nachfolgende Beschreibung erläutert diese Figuren, wobei die Zeichnungen zeigen: Figur 1 einen Querschnitt durch eine Brenneranordnung, bei der das Erfindungsprinzip verwirklicht ist; Figur 2 eine vergrösserte Darstellung der Mischkammer gemäss Figur 1; Figur 3 eine weitere Ausführungsform in schematischer Darstellung. In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine Brenneranordnung gezeigt, wie sie beispielsweise bei der Verbrennung von Erdgas in einem Haushaltskessel in der Grö@enordnung 50.000 kcal/h verwendet werden kann. Die Erenneranordnung, allgemein mit 1 bezeichnet, schliesst sich hierbei an eine Kesselwand 2 an. Die Brenneranordnung weist ein Gehäuse 3 auf, das im wesentlichen zylindrisch geformt ist und r,elrere, konzentrisch zueinander angeordnete Teile u,m¯a3t. Das Gehäuse 3 umgibt von aussen nach innen gesehen zunächst einen zylindrischen Luftkanal 4, dem über eine Leitung 5 Verbrennungsluft unter einem gewissen überdruck, beispielsweise 0,1 ,3 bar, zugeführt werden kann. Konzentrisch innerhalb des Luftkanales liegt ein zylindrischer Stutzenteil 6, der mit seiner Stirnseite 7 in einen Brennerhaltekranz 8 eingepasst und gehalten ist. Der Brennerhaltekranz 8, der in einer konisch ausgeformten Öffnung mit anschliessendem Mantelrohr 9 sich zum Kesselraum 10 hin öffnet, hält ausserdem die äussere Wandung des Gehäuses 3, wie aus der Figur 1 ersichtlich ist. Das Stutzenteil 6 ist auf seiner ganzen Länge zylindrisch ausgebohrt. Im vorderen Teil enthält das Stutzenteil die sogenannte Gas-Luft-Mischkammer 11, deren Volumen durch eine innerhalb des Stutzenteiles 6 hin und her bewegliche Lanze 12 veränderbar ist. Der Vorderteil der Lanze, bezeichnet mit der Bezugszahl 13, dient dabei als Steuercrgan, wie noch erläutert werden wird. Die Hin- und Herbeweglichkeit der Lanze kann beispielsweise manuell mit Hilfe eines Hebels 14, mit einer pnc .-.atiscl-en Einrichtung oder ähnlichen Vorrichtungen erfolgt, wie sie an sich bekannt sind. In die MlâWhkas ,er 11 münden von der Seite her zahlreiche Kanäle 15, die vorzugsweise die Form von Schlitzen haben und die in ihrer Richtung von der Normalenrichtung abweichen, d. h. in ihrer Vorzugsrichtung eine Tangente an einen imaginären Kreis innerhalb der Mischkammer 11 enthalten. @@ese Kanäle 15 sind daher gleichzeitig drallerzeugende Vorrichtungen, die mit Hilfe der durch den Luftkanal 4 strömenden Luft innerhalb der Mischkammer und in der nachgeordneten Verbrennungszone innerhalb des Kesselraumes 10 eine Wirbelstrsmung erzeugen. Die Kanäle 15 können mit Hilfe der lanze 12 mehr oder weniger zugestellt werden, wobei die Luftzufuhr dosiert werden kann. Die Gaszufuhr erfolgt über eine Zuleitung 17, die in einem zylindrischen Verteilungskanal 18 endet und sich in mehrere Stränge 19 fortsetzt, die innerhalb des Stutzenteiles 6 achsenparallel zur Achse der Lanze 12 verlaufen. Die Stränge 19, die demnach wenigstens teilweise innerhalb der Mischkammer-Wandung verlaufen, enden innerhalb der Luftzuführungskanäle 15, so dass das einströmende Gas direkt vom Luftstrom erfasst und rit in CI Wirbelströmung eingebracht wird. Nachdem das Gas durcr (nicht dargestellte) Zündmittel entzündet ist, brennt das Gas-Luft-Gemisch innerhalb des Mantelrohres 9 und im eselraum 10. Dabei ist eine stabile Flamme dadurch erzeugt, dass die Strcmung relativ stark verwirbelt ist. Durch Verstellung der Lanze 12 wirkt das Vorderteil 13 als querschnittsveränserndes Organ für die Gesamtheit der Kanäle 15, so dass die Zufuhr des Gas-Luft-Gemisches gerec > werden kann. Hierdurch kann die Leistung des Brenners.in sehr einfacher Weise variiert werden. Figur 2 zeigt die Einzelheiten der Gas-Luft-Mischkammer in etwas detaillierterer Darstellung mit weiteren Einzelheiten. Wie deutlich erkennbar ist, sind in die Mischkammer 11 zahlreIche Schlitze, hier beispielsweise 20'r eingelassen, durch die die Luft einströmen kann. Durch entsprechende Tangentialstellung der Schlitze erfährt die Luft eine Wirbelströmung. Gleichzeitig mündet ein Gaszuführungsstrang 19 innerhalb eines Kanales 15, wobei das Gas von der Luft mitgenommen wird. Das Vorderteil der Lanze trägt in diesem Falle noch einen weiteren Zuführungskanal 20, der in einer Öffnung 21 endet. Durch diesen Kanal, der innerhalb der Lanze geführt wird, können beispielsweise zusätz ich noch flüssige Brennstoffe eingeführt werden. Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Teil der Gasleitungsstränge, hier mit 23 bezeichnet, in Öffnungen 24 mündet, die an der äusseren Stirnseite 25 der Mischkammer 11 enden. Nachdem anhand der Figuren 1 bis 3 wesentliche Prinzipien der Erfindung erläutert worden sind, sollen im folgenden noch einin:: r!ögliche Abwandlungen erläutert werden: 1. Brennstoff Als Brennstoff eignet sich in erster Linie Erdgas oder verwandte Gase oder Gasgerische, wie Metan, Stadtgas und dergleichen. Es ist jedoch auch möglich, durch die Brennstoff stränge 19 ein feines Kohlen stoff-Luft-Gemisch oder ein öl-Luft-Aerosol einzu führen. Innerhalb der Kanäle 15 ergibt sich eine Saugwirkung und Verwirbelung durch die Luftstrahlen, die sich in die Kammer 11 fortsetzt. 2. Form der Kanäle 15, 20' Die Kanäle können eine rechteckige Querschnittsform, jedoch auch runde, ovale oder dreieckige Querschnitts form aufweisen, wie dies Versuche gezeigt haben. Wesentlich ist, daP eine gute lrerwirbelung statt findet, ohne dass ein zu grosser Reibungsverlust der Luftstrahlen an den Wandungen der Kammer die verfügbare Energie zu stark beschneidet. 3. Form der Mischkammer Die Mischkammer kann zylindrisch sein. Sie kann aber auch, wie bereits in der eingangs genannten Offen legunt-,ss hrift gemäss Stand der Technik treppenförmig oder sich trompetenförmig öffnend gestaltet sein. 4. Querschnittsveränderndes Organ Neben der beschriebenen Lanze 12 können auch aussen über die Kanäle 15 greifende Hülsen oder dergleichen verwendet werden, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. 5. Drallerzeugende Vorrichtungen Beschrieben sind besonders gerichtete Kanäle 15; anstelle dieser Kanäle können auch Luftleitbleche innerhalb der Hülse 6 oder der Mischkammer 11 ein gebaut sein.

Claims: Patentansprüche: 1. Brenneranordnung, insbesondere für einen Gasbrenner, mit einer Gas- und einer Luftzufuhrleitung, die beide im Bereich einer Gas-Luft-Mischkammer enden, mit drallerzeugenden Vorrichtungen, die innerhalb der Mischkammer und in der nachgeordneten Verbrennungs zone eine Wirbelströmung des Gas-Luft-Gemisches erzeu gen, wobei wenigstens ein Teil der Verbrennungsluft seitlich in die Mischkammer über in die Mischkammer Wandung eingelassene querschnittsveränderbare Kanäle einströmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr über wenig stens einen Teil der querschnittsveränderbaren Kanäle (15) erfolgt, wobei der Querschnitt der luft- und/oder gasführenden Kanäle (15) gleichzeitig mit demselben Organ (12) veränderbar ist. 2. Brenneranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Gaszufuhrleitung in Form eines oder renrerer Stränge (19) in der tischkammer-E?andung (hülse 6) verlauft, wobei der oder die Stränae (19) in einem oder mehreren der Kanäle (15) enden. 3. Brenneranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass weinigstens ein weiterer Gasleitungs strang an der äusseren Stirnwand (7) der Mischkammer (11) endet. 4. Brenneranundnung nach Anspruch 1, mit einer innerhalb der Mischkammer verstellbaren Lanze als querschnitts veränderndem Organ, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanzenspitze (13) eine oder mehrere Öffnungen (21) für die Brennstoff und/oder Luftzufuhr aufweist.

Inventors: WITTEVEEN, GUSTAAF
Applicants: SMIT OVENS BV
Application year: 1982
Main classification: F23N1
IPC codes: F23D14, F23D17, F23N1