DE10003650A1 - Atmosphärischer Gasbrenner - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen atmosphärischen Gasbrenner, der aus einer mit Gasaustrittsöffnungen (2) versehenen Brennfläche (1) besteht, der gaszufuhrseitig im Bereich der Gasaustrittsöffnungen (2) mindestens einem wasserführenden Kühlkanal (3) zugeordnet ist. Nach der Erfindung bilden die Brennfläche (1) und der mindestens eine Kühlkanal (3) einen stofflichen Verbundkörper (4), der aus gut wärmeleitendem Material besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen atmosphärischen Gasbrenner, der aus einer mit Gasaustrittsöffnungen versehenen Brennfläche be­ steht, der gaszufuhrseitig, im Bereich der Gasaustrittsöffnun­ gen mindestens ein wasserführender Kühlkanal zugeordnet ist.

Derartige atmosphärische Gasbrenner sind hinlänglich bekannt, so daß es diesbezüglich keines besonderen druckschriftlichen Nachweises bedarf. Der mindestens eine, an den Gasaustritts­ öffnungen angeordnete Kühlkanal dient bei diesen Brenner dazu, die Brennfläche zu kühlen, um bei relativ niedriger Flammtem­ peratur einen möglichst geringen Schadstoffausstoß (insbeson­ dere NO_X) zu erreichen.

Bei einer bekannten Ausführungsform besteht die Brennfläche aus einem geschlitzten Edelstahlblech, das auf einen aus Kup­ ferrohren gebildeten Kühlkörper aufgelegt ist. Das von einem Gasverteilerrohr kommende Gas wird in einer Mischstrecke mit Luft vermischt und gelangt nach Durchströmung des Kühlkörpers zur Brennfläche, wo es verbrennt.

Wie bei allen Gasbrennern besteht dabei stets die Gefahr des Rückschlages der Flamme in die Mischstrecke. Es ist also stets darauf zu achten, daß das Verhältnis von Austrittsquerschnitt und Austrittsgeschwindigkeit so zu wählen ist, daß ein Rück­ schlag mit Sicherheit ausgeschlossen werden kann. Zu beachten ist ferner, daß bei kleiner werdendem Austrittsquerschnitt ei­ nerseits der Druckverlust andererseits aber auch das Fließge­ räusch ansteigt, wobei letzteres insbesondere bei wandhängen­ den Gasgeräten im Wohnbereich als störend empfunden wird. Der Austrittsquerschnitt sollte also nicht zu klein gewählt wer­ den, wobei vorteilhaft die Kenntnis genutzt werden kann, daß sich mit abnehmender Flammtemperatur die Flammrückschlaggefahr reduziert, d. h. je mehr Wärme der Flamme entzogen wird, desto größer kann der Austrittsquerschnitt gewählt werden, und zwar ohne daß die Rückschlaggefahr steigt.

Bei dem zuvor beschriebenen Brenner lassen sich aber aufgrund der relativ kleinen Austrittsquerschnitte Fließgeräusche nie ganz vermeiden, d. h. bisher ist es nicht gelungen, für eine derart starke Kühlung der Flamme zu sorgen, daß ohne Rück­ schlaggefahr die Austrittsquerschnitte vergrößert werden konn­ ten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen atmos­ phärischen Gasbrenner der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringem Druckverlust an den Gasaustrittsöffnungen und bei höchstens schwachen Fließgeräuschen, also bei relativ groß bemessenen Austrittsquerschnitten, rückschlagsicher ist.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung mit einem atmosphärischen Gasbrenner der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Brennfläche und der mindestens eine Kühlkanal einen stoffli­ chem Verbundkörper bilden, der aus gut wärmeleitendem Material besteht.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, die Brennfläche im Di­ rektverbund 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 Wär­ memengen von der Brennfläche ans Kühlwasser abzuführen, und zwar bei fließgeräuschfreiem und druckverlustreduzierendem, relativ großen Querschnitt der Gasaustrittsöffnungen.

Ein solcher stofflicher Verbund aus Brennfläche und Kühlkanal bzw. Kanälen läßt sich fertigungstechnisch am besten durch Strangpressen herstellen. Aber auch Gießen führt zum gewünsch­ ten 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.

Hinsichtlich der Auswahl von Aluminium ist darauf hinzuweisen, daß bei den bisherigen Gasbrennern dieses, bezüglich seiner Wärmeleitung gut geeignete Material nicht verwendet werden konnte, da eine nur unzureichende Kühlung zum Schmelzen der Brennfläche geführt hätte. Insofern ermöglicht erst der Ver­ bund von Brennfläche und Kühlkanal den Einsatz dieses wärme­ technisch gut geeigneten Materials.

Bezüglich der Brennfläche ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Gasaustrittsöffnungen in Form von in den Verbundkörper wahl­ weise gefräster oder gesägter Schlitze ausgebildet sind. Auf diese Weise lassen sich in den im Gieß- oder Strangpressver­ fahren hergestellten Verbundkörper kostengünstig die Gasaus­ trittsöffnungen 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 herzu­ stellen, der durch Zusammenfügen des Paares verschlossen wird. Fertigungstechnisch günstiger und deshalb vorteilhaft ist al­ ternativ vorgesehen, daß der mindestens eine offene Quer­ schnitt des Verbundkörpers mit einem Deckel verschlossen wird.

Um dem mindestens einen an der Brennfläche angeordneten Kühl­ kanal auf einfache Weise Kühlwasser zuführen zu können, ist ferner vorteilhaft vorgesehen, daß an dem mindestens einen Deckel Vor- und Rücklaufanschlüsse angeordnet sind.

Zur Reduzierung der Materialkosten ist schließlich vorteilhaft vorgesehen, daß gaszufuhrseitig an der Brennfläche eine aus Kunststoff bestehende Gas-Luft-Mischstrecke angeordnet ist. Eine solche ersetzt die sonst übliche, aus Metall bestehende Mischstrecke, wobei der Materialwechsel insbesondere aufgrund der intensiven Kühlung der Brennfläche möglich geworden ist.

Der erfindungsgemäße atmosphärische Gasbrenner und seine vor­ teilhaften Weiterbildungen werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch die Brennfläche mit mehreren Kühl­ kanälen 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 Verschlußdec­ kels;

Fig. 5 perspektivisch die Innenansicht eines Verschlußdec­ kels;

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 ei­ nen 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 Gasaustrittsöff­ nungen 2 insgesamt sechs wasserführende Kühlkanäle 3 zugeord­ net sind. Wesentlich für diesen Brenner ist nun, 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 Strang­ presskörper ausgebildet. Er besteht aus sich in Strangpress­ richtung erstreckenden, im Querschnitt tropfenförmigen und in­ nengerippten Kühlkanälen 3, an deren schmalen Enden die ein­ zelnen Segmente der Brennfläche 1 mit ihren Gasaustrittsöff­ nungen 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 Verbund­ körper 4 wahlweise gefräster oder gesägter Schlitze 8 ausge­ bildet.

Wie bereits erläutert, ist es mit dieser Verbundkörperkon­ struktion 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 Fließgeräusch mit grö­ ßer 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 Küh­ lung so weit abgekühlt wird, daß ein Flammrückschlag ausge­ schlossen werden kann.

Die sich beim Strangpressen bzw. beim Gießen ergebenden offe­ nen Querschnitte am Verbundkörper 4 werden mit einem Deckel 7 verschlossen. Ein solcher, im Gußverfahren hergestellter Dec­ kel 7 ist in den Fig. 4 und 5 in Außen- und Innenansicht dar­ gestellt. 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 ent­ sprechende, nichtdargestellte Anschlußrohre anschließen.

Vor dem Verbundkörper 4 befindet sich gaszufuhrseitig eine Gas-Luft-Mischstrecke 5, die dazu dient, daß aus einer Gaslei­ tung kommende Gas mit der benötigten Menge Luft zu vermischen. Diese Gas-Luft-Mischstrecke ist in den Fig. 6 bis 8 aus verschiedenen Ansichten dargestellt. Sie ist wannenartig ausge­ bildet und besteht aus Kunststoff. Im wesentlichen weist sie drei Bereiche auf, nämlich erstens einen acht Eintrittsöffnun­ gen 13 aufweisender Gas-Luft-Eintrittsbereich 14, zweitens sich daran anschließende rohrförmige Gas-Luft-Mischbereiche 15 und drittens eine Kammer 16, die der Brennfläche 1 gaszufuhr­ seitig vorgeschaltet ist, wobei im Gas-Luft-Eintrittsbereich 14 ein Gasverteiler 17 mit acht Düsen 18 angeordnet ist.

Schließlich besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, daß die Gas-Luft-Mischstrecke 5 per Schnappverschluss 12 am Ver­ bundkörper 4 befestigt ist, wobei ein Dichtungsmittel einen Gasaustritt im Übergangsbereich von der Gas-Luft-Mischstrecke 5 zum Verbundkörper 4 ausschließt.

Claims (10)

1. Atmosphärischer Gasbrenner, bestehend aus einer mit Gasaus­ trittsöffnungen (2) versehenen Brennfläche (1), der gaszu­ fuhrseitig, im Bereich der Gasaustrittsöffnungen (2) minde­ stens ein wasserführender Kühlkanal (3) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, 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 Ver­ bundkörper (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 Verbundkör­ pers (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) angeord­ net sind.

8. Atmosphärischer Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß gaszufuhrseitig an der Brennfläche (1) eine aus Kunst­ stoff bestehende Gas-Luft-Mischstrecke (5) angeordnet ist.

9. Atmosphärischer Gasbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Luft-Mischstrecke (5) wannenartig ausgebildet ist und im wesentlichen drei Bereiche aufweist, nämlich er­ stens einen mehrere Eintrittsöffnungen (13) aufweisender Gas-Luft-Eintrittsbereich (14), zweitens sich daran an­ schließende rohrförmige Gas-Luft-Mischbereiche (15) und drittens eine Kammer (16), die der Brennfläche (1) gaszu­ fuhrseitig vorgeschaltet ist, wobei im Gas-Luft-Eintritts­ bereich (14) ein Gasverteiler (17) angeordnet ist.

10. Atmosphärischer Gasbrenner nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Luft-Mischstrecke (5) per Schnappverschluss (12) am Verbundkörper (4) befestigt ist.