LU87943A1 - Atmosphaerischer gasbrenner - Google Patents

Description

Ätmosphärischer Gasbrenner

Die Erfindung betrifft einen atmosphärischen Gasbrenner gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiger Gasbrenner ist nach dein DE-GM 88 14 258 bekannt, der im Rahmen der bekannten Umweltbelastungs-probleme dazu dient, die sogen. NOX-Emission zu reduzie-ren, da insbesondere bei mit atmosphärischen Gasbrennern ausgerüsteten Heizungskesseln mit derartigen Emissionen gerechnet werden muß. Bei Anordnung derartig NOX-reduzie-render Elemente ist zu beachten, daß dadurch der Verbren-nungsablauf insgesamt nicht derart gestort wird, daß mit der erreichbaren NOX-Reduzierung nicht eine Erhöhung der CO-Werte einhergeht, d.h., es muß gewissermaßen eine ver-tretbare Balance für beide Werte beachtet werden, dem bisher, soweit bekannt, nur durch spezielle geometrische Gestaltung und Anordnung der Stäbe mehr oder weniger gut Rechnung getragen wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachsten Miteln dafür zu sorgen, daß die Brennerflamme gezielt derart gekühlt werden kann, daß in bezug auf die bekannt temperaturunterschiedlichen Flammbereiche, die für die CO-Bildung maßgebenden Bereiche der Flamme weniger ge-kühlt werden als die anderen.

Diese Aufgabe ist mit einem atmospharischen Gasbrenner der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merk-male gelost. Weitere Lösungen der gleichen Aufgabe erge-ben sich nach den Nebenansprüchen 6 und 8.

Die gemäß Aufgabe geforderten "einfachsten Mittel" beste-hen also nach der Erfindung einfach in der Verwendung querschnittsunterschiedlicher Stäbe, denn Stäbe mit grö-ßerem Querschnitt nehmen mehr Warme auf als querschnitts-kleinere und führen demgemäß auch mehr Warme aus der Flamme ab. Dabei steht nichts entgegen, bei der Verwendung derart querschnittsunterschiedlicher Stäbe bei deren Zuordnung zum Brennerrohr die bezüglich NOX-Reduzierung günstigsten bekannten geometrischen Zuordnungsmöglichkei-ten zu berücksichtigen, d.h. unabhängig von der geometrischen Zuordnung (bspw. bogenförmige oder dachartige An-ordnung der Stäbe über der Flamme, Übereinanderanordnung der Stäbe) ist für die neuartige Ausbildung des Gasbren-ners maßgebend, daß die Stäbe mit dem größeren Querschnitt bzw. Durchmesser dort der Flamme zuzuordnen sind, wo eine stärkere Flammkühlung und die mit kleinerem Querschnitt dort ihre Anordnung finden, wo ein geringerer Wärmeabzug aus der Flamme erforderlich ist.

Für eine optimale Zuordnung einerseits der querschnitts-kleinen und andererseits der querschnittsgrößeren Stäbe zur Flamme wird aber letztlich das für eine bestimmte Flammkonfiguration gegebene Temperaturprofil der Flammen maßgebend sein, für das ja unterschiedliche Parameter maßgebend sind, wie Gaszusammensetzung, Art der Luftzu-führung, Gasdruck und letztlich auch die Konfiguration und Anordnung der Gasausströmöffnungen (einzeln oder in Gruppen am Brennerrohr).

Ausgehend vom normalen Temperaturprofil einer Flamme werden also in der Regel und bevorzugt die Stäbe mit dem größeren Querschnitt eine brennerrohrnahe und die mit kleinerem Querschnitt eine etwas höher liegende Zuordnung zur Flamme bzw. zum Flammfeld erhalten.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die querschnittsgrößeren Stäbe in bezug auf die das Flammfeld definierenden Gasausströmöffnungen derart über den in Randbereichen des/der öffnungsfeldes/er befindlichen öff-nungen angeordnet sind, daß, in Senkrechtprojektion gese-hen, die Stäbe nur zum Teil diese öffnungen überdecken, d.h., bei dieser Ausführungsform sind die Stäbe nur flan-kierend den Flammen zugeordnet. Insbesondere im Zusammen-hang damit ist vorgesehen, die Gasausströmöffnungen in bekannter Weise in Gruppen am Brennerrohr und die quer- schnittsgrößdren Stäbe über den Zwischenräumen der Grup-pen anzuordnen.

Bei einer solchen flankierenden Zuordnung der Stäbe, die also die Flammen nur wenig stört, ist einmal das größere Wärmeaufnahmevermögen dickerer Stäbe ausgenutzt, die aber andererseits gleichzeitig besser "gekühlt" werden, da sie nur zum Teil der unmittelbaren Flammeneinwirkung ausge-setzt sind.

Der erfindungsgemäße Gasbrenner wird auch bezüglich der unabhängigen Lösungen nachfolgend anhand der zeichneri-schen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläu-tert.

Es zeigt schematisch

Fig. 1 einen Gasbrenner in Seitenansicht;

Fig. 2 einen Gasbrenner in Draufsicht;

Fig. 3 Schnitte durch ein Brennerrohr mit den darüber angeordneten Stäben;

Fig. 5,6 Draufsichten auf besondere Ausführungsformen der Stäbe;

Fig. 7a-g Anordnungsmoglichkeiten der Stäbe nach Neben-anspruch 6 und

Fig. 8 in Seitenansicht eine Ausffihrungsform gemäß Nebenanspruch 8.

Der atmosphärische Gasbrenner besteht, wie in Fig. 1 dar-gestellt, aus mindestens einem Brennerrohr 1 mit Gasaus-strömöffnungen 2 in Form von Feinschlitzen, Feinbohrungen od. dgl., wobei über dem Brennerrohr 1 im Flammbereich ein die Flammtemperatur und damit die NOX-Bildung redu-zierendes Element in Form von mehrer.en Stäben 3 angeord-net ist. Diese Stäbe 3 sind mit geeigneten Haltern 4 am Brennerrohr 1 in entsprechender und geeigneter Distanz fixiert.

Für diese Stäbe ist nun wesentlich, daß im Bereich fiber den brennerrohrnah angeordneten Stäben 3 parallel zu die-sen verlaufend, mindestens je ein weiterer Stab 5 ange-ordnet ist und diese Stäbe 5 in bezug auf die brenner-rohrnahen Stäbe 3 mit einer unterschiedlichen Quer-schnittsgröße bemessen sind. Wie üblich haben dabei die Stäbe Kreisquerschnitt, d.h., es handelt sich um Stäbe aus geeignetem Rundstabmaterial, und die querschnittsgrö-ßeren Stäbe unterscheiden sich von den anderen lediglich durch einen größeren Durchmesser. Andere Querschnittsfor-men könnten selbstverstândlich auch angewandt werden, und die möglichen Zuordnungen der Stäbe zum Brennerrohr sind bspw. in Fig. 2 dargestellt. Bei einer Zuordnung der Stäbe zum Brennerrohr 1, wie rechts in Fig. 2 angedeutet, bedarf es natürlich einer anderen Gestaltung und Anord-nung der Halter 4.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die brenner-rohrnahen Stâbe 3 in bezug auf die darüber angeordneten Stabe mit dem größeren Querschnitt versehen. Vorteilhaft sind dabei die guerschnittsgrößeren Stabe 5 in bezug auf die das Flammfeld definierenden Gasausströmöffnungen 2 derart über den in Randbereichen der ôffnungsfelder be-findlichen ôffnungen 2' angeordnet, daß in Senkrechtposi-tion gesehen, die Stabe 5 nur zum Teil die ôffnungen 2' überdecken bzw. diese nur tangential streifen. Damit ist erreichbar, daß die Stäbe gewissermaßen nur einseitig von den Flammen beaufschlagt werden, während der größere Um-fangsbereich der Stäbe 3 der seitlich zuströmenden Luft kühlend ausgesetzt sind. Anordnungen im Sinne der Fig. 4 sind aber ebenfalls möglich, und zwar mit gleichem Effekt für die in diesem Falie seitlich angeordneten, quer-schnittskleineren Stäbe 5. Der querschnittsgrößere Stab 3, der aufgrund seiner größeren Masse mehr Wärme aufneh-men kann, ist demgegenüber in deutlich größerer Distanz zum Brennerrohr 1 fixiert. Abgesehen von diesen Ausfüh-rungsbeispielen sind selbstverständlich auch andere Anordnungen bzw. der querschnittsunterschiedlichen Stäbe 3, 5 zueinander möglich, bspw. derart, wie dies in den Fig. 3, 4 gestrichelt angedeutet ist.

Bei einer Queranordnung der Stäbe 3, 5, wie rechts in Fig. 2 dargestellt, können die Stäbe bzgl. ihrer Längser-streckung auch so bemessen sein, daß sie, wie gestrichelt angedeutet, das Brennerrohr seitlich überragen, wodurch die nicht beaufschlagten Enden der Stäbe ebenfalls in stärkerem Maße einer Kühlung ausgesetzt sind und der Wär-meabfluß ständig zu den gekühlten Enden der Stäbe er-folgt. Die Stäbe 3, 5 können dabei in ihrer Form, wie ganz rechts in Fig. 2 gestrichelt angedeutet, der Um-fangskontur des Brennerrohres 1 folgen Oder sich tangential dazu erstreckend dem Brennerrohr 1 zugeordnet sein.

Stabausbildungen im Sinne der Fig. 5, 6 sind ebenfalls möglich, bei denen es sich gewissermaßen um eine Kombina-tion der Erstreckungsrichtungen der Stäbe gemäß der Aus-führungsformen in Fig. 2 handelt, wobei, und das ist we-sentlich, Teilbereiche außerhalb des Gasausströmöffnungs-feldes angeordnet sind, um einen Wärmeabfluß in diese Teilbereiche zu bewirken.

In Fig. 7a-g sind verschiedene Ausführungsformen zu den Ansprüchen 6, 7 dargestellt. Wie deutlich erkennbar, begrenzen hierbei die Stäbe 3, sich asymptotische oder kon-vergierend der Vertikalen V durch die Mitte M des Brennerrohres 1 annähernd, einen Aufströmschacht AS, wobei auch hier die Stäbe 3 (siehe Fig. 7 e-g) mit unterschiedlichen Durchmessern bzw. Querschnittsgrößen bemessen sein können.

Ein gezielter Kühleffekt ergibt sich auch bei der Ausffih-rungsform nach Fig. 8, bei der die Stäbe 3 in Form von Ringen 7 das Brennerrohr 1, wie dargestellt, umfassen. Die Ringe 7 sind dabei untereinander wärmeleitend mit Längsstäben 8 verbunden, die dann ihrerseits in Haltern 4 gelagert sind. Zweckmäßig werden die Ringe 7 auch oben mit einem Längsstab 8’ verbunden, so daß eine Art korbar-tiges, das Brennerrohr 1 umfassendes Gebilde entsteht. Die das Ganze umspülende Luftströmung ist mit Pfeilen an-gedeutet und ebenso der Wärmefluß in den Ringen 7.

Claims (9)

1. Atmospharischer Gasbrenner, bestehend aus mindestens einem Brennerrohr (1) mit Gasausströmöffnungen (2) in Form von Feinschlitzen, Feinbohrungen od. dgl., wobei über dem Brennerrohr (1) im Flammbereich ein die Flammtemperatur und damit die NOX-Bildung redu-zierendes Element in Form mehrerer Stäbe (3) ange-ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich über den brennerrohrnah angeordneten Stäben (3) parallel zu diesen verlaufend mindestens je ein weiterer Stab (5) angeordnet ist und diese Stäbe (5) in bezug auf die brennerrohrnahen Stâbe (3) mit einer unterschiedlichen Querschnittsgröße bemessen sind.

2. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer zusätzlicher Stäbe (5) über jedem Stab (3) diese in bezug auf die Horizontale (H) zueinander versetzt angeordnet sind.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1 Oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die brennerrohrnahen Stäbe (3) in bezug auf die darüber angeordneten Stäbe (5) einen größeren Quer-schnitt aufweisen.

4. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die querschnittsgrößeren Stäbe (5) in bezug auf die das Flammfeld definierenden Gasausströmöffnungen (2) derart über den in Randbereichen des/der öff-nungsfeldes/er befindlichen öffnungen (2') angeord-net sind, daß, in Senkrechtprojektion gesehen, die Stäbe (5) nur zum Teil die öffnungen (2') überdecken oder tangieren.

5. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasausströmöffnungen (2) in bekannter Weise in Gruppen (6) am Brennerrohr (1) angeordnet und die querschnittsgrößeren Stäbe (5) über den Zwischenräu-men der Gruppen angeordnet sind.

6. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3, 5) in ihrer Verlaufserstreckung zum Brennerrohr (1) sowohl quer als auch langs zum Brennerrohr verlaufend ausgebildet und dabei Teilbe-reiche außerhalb des Gasausström-öffnungsfeldes angeordnet sind.

7. Gasbrenner, bestellend aus mindestens einem Brenner- rohr (1) mit Gasausströmöffnungen (2) in Form von Feinschlitzen, Feinbohrungen od. dgl., wobei über dem Brennerrohr (1) im Flammbereich ein die Flamm-temperatur und damit die NOX-Bildung reduzierendes Element in Form mehrerer Stäbe (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3) , bezogen auf die Vertikale (V) durch die Mitte des Brennerrohres (1) r beidseitig und übereinander mit ihren Mitten (M) auf Asymptoten (AN) Oder zur Vertikalen (V) nach oben konvergieren-den, einen Aufströmschacht (AS) begrenzenden Geraden (G) angeordnet sind.

8. Gasbrenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3) untereinander mit unterschiedli-chen Querschnittsgrößen bemessen sind.

9. Gasbrenner, bestehend aus mindestens einem Brennerrohr (1) mit Gasausströmöf fnungen (2) in Form von Feinschlitzen, Feinbohrungen od. dgl., wobei über dem Brennerrohr (1) im Flammbereich ein die Flamm-temperatur und damit die NOX-Bildung reduzierendes Element in Form mehrerer Stäbe (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (3) in Form von Ringen (7) das Brennerrohr (1) umfassen, wobei die Ringe (7) mindestens außerhalb der Gasauströmöffnungen (2), und zwar vor-zugsweise in Oder unterhalb der horizontalen Schnittebene (E) des Brennerrohres (1) durch minde-stens einen Längsstab (8) wärineleitend verbunden sind.