DE2119831A1

DE2119831A1 - Gasbrenner

Info

Publication number: DE2119831A1
Application number: DE19712119831
Authority: DE
Inventors: Roger Paris. M Vignes
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1970-04-30
Filing date: 1971-04-23
Publication date: 1972-02-03
Also published as: ES197591Y; GB1341262A; AT327442B; US3687602A; BE766391A; ES197591U; CA925426A; NL163863B; DE2119831C2; FR2102398A5; NL7105868A; NL163863C

Description

fir. n:r. r.u.i. Γ-."VZZ, I OVlS

-jo'..-: ., . cL/-\\.r. r r; ;lau

PirL-inn.rr.A'-JZ LGHfi2NTZ

i,500 NUkNBBRQ 11942/43 20/H

KESSLERPLATZ ί

Service National GAZ DE PEANCE , 75 Paris- 17e, Frankreich

Gasbrenner

Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner, bei dem die Zuführung und Diffusion von Luft zum Brenngas um einen freien Gasstrahl herum erfolgt, mit einem geschlossenen Raum, der mit einer Brenngasquelle in Verbindung steht und eine ·"; ■ Anzahl von Gasaustrittsöffnungen aufweist, und mit einer Trennwand, die sich von dem geschlossenen Raum aus unter einer Neigung zu den Achsen der Gasaustritts-öffnungen erstreckt, den Gasaustrittsöffnungen gegenüber liegt und an ihrem, den Gasaustrittsöffnungen abgewendeten Ende zu einer Kante ausläuft.

Bei den bekannten Brennern dieser Art werden die Gasstrahlen auf den zentralen oder mittleren Bereich der Trennwand gerichtet, wo sie aufgebrochen und verteilt werden, so daß die unmittelbar an der Trennwand entstehenden Flammen durch diese abgelenkt werden und längs der Trennwand brennen,.wodurch diese praktisch die Rolle einer Ablenkwand spielt. Bei

109886/1107

einer bekannten Ausführungsform eines Gasbrenners dieser Art (USA-Patentschrift 1 437 524) liegt die Trennwand sehr nahe an den Gasaustrittsöffnungen, so daß der Luftzustrom zu den Gasstrahlen, die auf die Wand auftreffen, unzureichend ist, wenn anderes Gas.als Stadtgas verwendet wird, insbesondere wenn an Kohlenwasserstoffen reiche Gase zur Anwendung gelangen. Daraus resultiert nämlich, daß· auf der Trennwand sich ein kohlenstoffreicher Niederschlag bildet, der die Flamme instabil werden läßt und die Verbrennung des (iases verschlechtert. Dieser Nachteil kann dann in Kauf genommen werden, wenn der so ausgebildete Gasbrenner lediglich sporadisch verwendet wird, was beispielsweise dann der Fall ist, wenn er zum Anzünden fester Brennstoffe auf einem Grill über diesem Brenner dient.

, Um den Zustrom und die Luft zum! schung zum Gasstrahl und damit die Verbrennung des Gases zu verbessern, ist bereits vorgeschlagen worden, die freie Strecke des Gasstrahles zwischen der Gasaustrittsöffnung und der Trennwand zu vergrößern. Dabei ist die Trennwand so nach innen gekrümmt, daß sie eine konkave Brennkammer bildet, die in Richtung auf den Gasstrahl geöffnet ist (USA-Patentschrift 2 310 116), Die Lage der Trennwand oder der konkaven Brennkammer relativ zu den Gasaustrittsöffnungen wird dann so eingestellt, daß das Gas im Inneren der konkaven Brennkammer in der Trennwand brennt. Auch bei dieser Gestaltung eines Gasbrenners ist jedoch die Verbrennung des Gases schlecht und es bilden sich kohlenstoffreiche Niederschläge .bei Verwendung von Brenngasen, die reich an Kohlenwasserstoffen sind, weil die konkave Brennkammer den Zutritt von Luft zu der Stelle, wo die Flammen entstehen_f verhindert oder zumindest behindert« Dariiber-

'"ninaua wird auf Grund der Tatsache, daß der Gasstrahl als. Ganzes auf die Trennwand aufprallt, seine kinetische Energie

109886/1107

und damit auch diejenige der Flamme, nahezu vollständig vernichtet, .so daß die aus der konkaven .brennkammer austretenden Flammenteile keinen ausreichend großen Impuls mehr haben, um die Strömungsverluste zu überwinden, die "beispielsweise in einer haarnadelförmig gekrümmten Wärmetauscherröhre entstehen. Ein anderer schwerwiegender wachteil des "bekannten Gasbrenners besteht darin, daß er ver-' teilte und instabile Flammen erzeugt, die lediglich auf ihrem Umfang belüftet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die vorstehend geschilderten Nachteile zu beseitigen und einen Gasbrenner der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei dem man gut belüftete und stabile Flammen von geschlossener Form erhält, die einen ausreichenden Impuls haben, so daß sie unabhängig von der neigung des Brenners ihre allgemeine nichtung beibehalten. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kante der trennwand mindestens annähernd in der durch die Achsen der Gasaustrittsöffnungen definierten Fläche liegt und sich an sie ein Absatz anschließt, von" dem zumindest der größte Teil auf einer Seite der Gasaustrittsöffnungen und hinter der Trennwand liegt, und daß der Absatz einesteils mit der Trennwand in einer zur Kante senkrechten Ebene einen spitzen Winkel bildet und anderenteils auf seiner der Kante abgewendeten Seite durch eine niedrige Wand begrenzt wird, die mindestens annähernd senkrecht zu dem Absatz und parallel zur Kante liegt.

Auf Grund dieser Ausbildung hängt sich das Gas-Luft-Gemisch an der Stelle der Kante und des Abbatzes der Trennwand auf Grund der dort entstehenden Wirbel ein. Die Wirbel setzen

109 8 8.6/1 107

BAD QBlQtNAl.

die Geschwindigkeit des Gas-Luft-Strahles an dieser Stelle auf Null herab, und da das Gemisch an der Stelle des Absatzes sich entzündet, brennt es mit einer stabilen Flamme, die auf Grund eines ausreichenden Impulses eine längliche, im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Absatzes stehende Form erhält. Da die Flamme selbst von allen Sei-. ten her frei ist, kann Sekundärluft zuströmen, wodurch eine korrekte Verbrennung ohne Rußbildung gewährleistet ist.

, Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzug-" ter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus werteren Unteransprüchen.

S ·

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasbrenners;

Pig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Aus führung s fο rm;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform;

Fig. 6 einen Vertikalschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 7 durch einen Gasbrenner, der insbesondere für Küchenherde geeignet ist.;

'' Fig·- 7 eine Draufsicht auf den in Fig. 6 dargestellten Gasbrenner;

109886/1107

Fig. 8 "bis 10 abgewandelte Ausführungsformen der Gasbrenner gemäß den Figuren 1, 3 und 5» und

Fig. 11 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den verschiedenen Konstruktionsparametern eines erfindungsgemäßen Gasbrenners wiedergibt.

Der in den Figuren 1 bis 5 dargestellte erfindungsgemäße Gasbrenner besteht im wesentlichen aus einem Trennkörper 1, dem eine Anzahl von Gasaustrittsöffnungen 2. zugeordnet sind, die in einen geschlossenen Raum 3 eingearbeitet sind. Der geschlossene Raum 3 steht mit einer nicht dargestellten Brenngasquelle in Verbindung.

Die Gasaustrittsöffnungen 2 besitzen nur einen kleinen Durchmesser, beispielsweise in der Größenordnung von 0,3 bis .2,5 mm, und sind mittels geeigneter Werkzeuge in den oberen Teil des Raumes 3 eingearbeitet. Der obere Teil des Raumes 3 wird beispielsweise durch einen Schraubstutzen gebildet, von dem aus eine Speiseleitung zu der Brenngasquelle führt.

Die Gasaustrittsöffnungen 2 sind vorzugsweise in der Nähe des Randes des Raumes 3 angeordnet. Die Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 liegen beispielsweise pTallel zur Gesamtachse des Gasbrenners und sind auf eine nachfolgend noch näher zu erläuternde Weise ausgerichtet.

Der Trennkörper 1 ist auf geeignete Weise auf dem oberen Teil des Raumes 3, der mit den Gasaustrittsöffnungen 2 versehen ist, befestigt. Er besitzt eine Trennwand 4, die rela-'tiv zu den Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 geneigt ist und an ihrem den Gasaustrittsöffnungen 2 abgewendeten Ende

109886/1107

eine Kante 7 aufweist, an die sich ein Absatz oder eine . Schulter 5 anschließt. Der Absatz 5 läuft von der durch . die Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 definierten Ebene weg.

Die Schulter 5 ist auf ihrer der.oberen Kante 7 der Trenn- · wand 4 gegenüber liegenden Seite durch eine Wand β von geringer Höhe begrenzt, die vorzugsweise senkrecht zur Ebene der Schulter 5 steht. Die Höhe der Wand 6, die die Schulter 5 begrenzt, ist im wesentlichen gleich der Breite uer Schulter 5. Die Schulter 5 bildet mit dem oberen Ende der Trenn-' wand 4 die Brennkante 7, die in oder sehr nahe an der durch die Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 gebildeten Ebene liegt. Mit. anderen Worten, wenn die Achsen der Gasaustritts-· öffnungen 2 vertikal liegen, dann befindet sich die Brennkante 7 senkrecht über den Gasaustrittsöffnungen 2. Der Winkel, der zwischen der Trennwand 4 und der Schulter 5 an der Stelle der Kante 7 gebildet wird, ist ein spitzer Winkel. Die Neigung der Trennwand 4 relativ zur Achse der Gasaustritt söffnungen 2 liegt in der Größenordnung von 5 bis 30°,' •vorzugsweise bei 10°.

Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, besitzt der Trennkörper 1 eine zweite Trennwand 4a, die symmetrisch zur Symmetrieebene des Gasbrenners liegt. Weitere Gasaustrittsöffnungen ' 2a, eine Schulter 5a und eine Wand 6a niedriger Höhe sind ebenfalls symmetrisch zur Symmetrieebene des Gasbrenners angeordnet·

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Brenners ist fol- _r gende: ■ /

Gasstrahlen 8 und· 8a von reinem Gas, die aus den Gasaustritts-

109886/1107

Öffnungen 2 bzw. 2a in die freie Luft austreten, schlagen teilweise und unter einem sehr schwachen Winkel auf den oberen .bereich der geneigten Trennwände 4, 4a auf. Kan erreicht dadurch eine Vormischung zwischen Umgebungsluft und Brenngas auf Grund von Induktions- und Diffusionserscheinungen, die um die untere Zone des Gasstrahles herum . auftreten. Der Zustrom der induzierten Luft ist in Figur 1 j schenatiech durch die Pfeile 9 angedeutet. Auf Grund dieser I Vorgänge erhält man einen sehr stark belüfteten Gasstrahl. -\

Der Aufprall des strahlenförmigen Gas-Luft-Gemisches 8, 8a t auf den oberen Bereich der geneigten Trennwände 4, 4a be- j wirkt eine Verteilung des Gemisches längs des oberen Endes dieser Trennwände 4, 4a. Diese Verteilung des strahlenför- ! migen Gemisches gewährleistet die weitere Vermischung und [ Homogenisierung des Gemisches. Darüberhinaus begünstigt die- j se Verteilung und Ausbreitung ein Ineinanderströmen und Ineinanderbrennen der Einzelstrahlen des auf den oberen Bereich I der Trennwände 4, 4a aufprallenden Gemisches. Schließlich . wird auf Grund einer unterschiedlichen Verzögerung der ein- ! zelnen Strahlschiclrfcen des Gasgemisches eine starke Neigung zur Anlage an der Trennwand 4, 4a hervorgerufen.

Das Gas-Luft-Gemisch entzündet sich auf der Höhe der Schulter 5. Diese verändert die Ausbreitung des Gas-Luft-Gemisches dadurch, daß sich an ihr eine Wirbelzone ausbildet, in der die durch die kinetische Energie der Gasstrahlen bewirkte Zirkulationsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches praktisch auf Null absinkt. Auf diese V/eise werden die Flammen über dem Trennkörper 1 stabilisiert und der Flammenfuß hängt auf der Höhe der Schulter 5 und der Wand 6 und wird dort gehalten. Mit anderen Worten, die Flammen werden am

109886/1107

Ort der Schulter 5 und der Wand 6 durch den Einzug festgehalten und stabilisiert..

Die Verbrennung des in der Höhe der Schulter 5 gehaltenen Luft-Gas-tremisches erzeugt einen thermischen Zug, der gegen die Flamme TO, ti gerichtet ist und einen Sekundärluftstrom . darstellt, der in Richtung der Pfeile 12 verläuft.und den Teil des Gas-Luft-Gemisches, der den von der Trennwand 4, 4a , - abgeströmten Gasstrahlen entspricht, zum Flammenzentrum führt. Der Sekundärluftstrom zentriert die Flamme 10, 11 über deren Flammenfuß oder Aufhängestelle (Schulter 5 und Wand 6) und trägt seinerseits zur Belüftung der Flamme 10, 11 durch die bewirkte Diffusion bei. Folglich wird die Verbrennungszone auf der Höhe des oberen Endes des Trennkörpers 1 stabilisiert und es entstehen gut belüftete Flammen mit einem blauen Flammkern 10 und einem Flammschleier 11. In den dadurch stark belüfteten Flammen herrscht ein Belüftungsverhältnis von η// Ι)· Da die Gas-Luft-Mischung nahe am stöchiometrischen Verhältnis liegt, entstehen Flammen mit kleinem Volumen, stabiler Form und turbulenter Strömung.

ψ In der Ausführungsform gemäß Figur 1 verläuft der i'rennkörper 1 senkrecht zur Zeichenebene nach Art einer Rampe. Demgegenüber ist in, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brenners dargestellt, der einen Trennkörper 1 in Form eines Kegelstumpfes aufweist, der mit seiner kleineren Fläche auf einem sockeiförmigen Raum' . 3 befestigt und an seiner oberen Fläche 3b verschlossen ist. An seinem unteren Ende besitzt der Trennkörper 1 ein Gewinde 3c, das seine Befestigung auf einer Brenngasleitung ' * ermöglicht.

109886/1107

Me Ringfläche, die an der Basis des Trennkörpers 1 det wird, weist eine Anzahl von Gasaustrittsöffnungen 2 auf, die auf dem Umfang eines Kreises verteilt sind und senkrecht unter der Brennkante 7 liegen», die von der großen Fläche des kegelstumpfförmigen Trennkörpers 1 gebildet wird. Von der Brennkante 7 etwas zurückgesetzt ist auf der großen Fläche des Trennkörpers 1 ein zylindrischer Teil 6 niedriger Höhe vorgesehen, der zusammen mit der oberen Fläche des Trennkörpers 1 die Schulter 5, jedoch in Ringform, bildet.

Der in Figur 3 dargestellte Gasbrenner weist einen Kaum j} · in Form längsgestreckter, geradliniger Kämpen auf. Die Rampen 3 werden beispielsweise jeweils durch ein abgeflachtes Kohr gebildet, dessen verbreiterte obere Fläche in der Nähe seiner Längsränder mit einer Reihe von Gasaustrittsöffnungen ^-versehen ist und auf dem in der Nähe des gegenüberliegenden " Längsrandes ein Trennkörper 1 ausgebildet ist, der aus einem gebogenen Blech besteht. Wie in dem vorhergehend geschilderten Beispiel bildet dieses Blech eine Trennwand 4, eine Schul-.ter 5, eine Wand geringer Höhe 6 und eine Brennkante 7, die in der durch die Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 definierten Ebene liegt. Dieser Gasbrenner kann durch einen zweiten . Brenner 1♦ komplettiert werden, der zu dem ersten Brenner 1 symmetrisch und in dessen Nähe angeordnet ist* Die Anordnung erfolgt dabei so, daß die Flächen der Räume 3» 3a der Trennwände 4, 4a und der Wände mit geringer Höhe 6, 6a, die von den Gasaustrittsöffnungen 2 abgewendet sind, einander gegen- ' überliegen und zwischen sich einen Zwischenraum 15 bilden, der den Zustrom von Luft zu den Flammen auch von der Seite der Wände mit geringer Höhe 6, 6a erlaubt. Auch, in diesem Fall schließt sich die Schulter 5a an das obere Ende der

' Trennwand unter Ausbildung einer geradlinigen Brennkante 7a an und bildet mit der Trennwand 4a einen spitzen Winkel.

109886/1107

- ίο - ■'

Gemäß einer nicht dargestellten modifizierten Ausführungsform können die Rampe 3 sowie die durch die Trennwände 4* 4a, die Schultern 5» 5a und die zu den Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 parallel liegenden Wände 6, 6a gebildeten Trennkörper ringförmig oder serpentinenförmig angeordnet werden.

In Figur 4 ist ein einfacher Gasbrenner in Kronenform dargestellt.. Bei diesem besteht der Raum 3 aus einer Hingkammer, die an ihrem Innenrand einen hohlen Trennkörper 1 in Form eines Kegelstumpfes trägt. Die Ringkammer 3 steht an · einer Stelle ihres Umfanges mit einer Brenngasleitung 13 in Verbindung, die tangential in die Kammer.mündet. An ihrer Oberseite trägt die Ringkammer 3 in der Nähe ihres Außenrandes eine Reihe von Gasaustrittsöffnungen 2, die auch hier auf dem Umfang eines Kreises angeordnet sind.

Der Trennkörper 1 bildet eine geneigte Trennwand 4, die aus einem kegeistumpfförmig geformten Blech besteht und deren "** kleine Grundfläche mit der Ringkammer 3 innerhalb des durch die Reihe der Gasaustrittsöffnungen gebildeten Kreises verbunden ist. An ihrem oberen Ende besitzt die geneigte Trennwand 4 wieder eine Ringschulter 5» die radial nach innen einspringt und deren Hußerer Rand mit dem oberen Ende der geneigten Trennwand 4 die Brennkante 7 bildet. An ihrem inneren Rand ist die Ringschulter 5 durch eine ebenfalls aus Blech gebildete Wand 6 geringer Höhe begrenzt, die senkrecht zur Ebene der Ringschulter 5 steht.

Die Brennkante 7 liegt wieder vertikal über den Gasaustrittsöffnungen 2 bzw., genauer definiert, in der durch die ' Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 definierten Fläche. '

109886/1107

Die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet, sich von den vorherstehend beschriebenen Ausfiihrungsformen dadurch, daß die Achse der Gasaustrittsoffnungen 2 relativ zur Fläche oder zur Gesamtachse des Gasbrenners geneigt ist. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel zwischen der Achse der Gäsaustrittsöffnungen und der Trennwand 4 zwischen 5 und 30°; am günstigsten sind 10°. Vorteilhafterweise liegen auch die obere und untere plane Fläche 3b, 3d der oberen Begrenzungswand des Raumes 3 senkrecht zur Achse der Gasaustrittsöffnungen 2. Auf Grund der Neigung der Achsen der Austrittsöffnungen kann der Gasbrenner kompakter gestaltet werdenι was bei all den Installationen von Vorteil ist, bei denen für die Montage der Brenner wenig Platz zur Verfügung steht.

Das obere linde der Wand 6 von niedriger Höhe, die gegenüber der Brennkante.7 nach innen versetzt ist, ist mit einer Berandung 14 versehen, die zur Wand 6 parallel verläuft und je nach der allgemeinen Gestaltung des Brenners geradlinig oder ringförmig ist. Die Berandung 14 springt leicht aus der Wand 6 vor und liegt daher über einem Teil der Schulter 5. Sie hat vorzugsweise eine Breite und eine Höhe zwischen 1/3 und 1/4 der Höhe der Wand 6.· Auf Grund dieser besonderen Gestaltung, die im übrigen auch in gleicher Weise bei den. anderen Ausführungsfo'rmen des Brenners Anwendung finden kann, wird die Flammenstabilität bei schwierigen Betriebsbedingungen noch erhöht. Die Gesamtachse der Brenner kann unterschiedliche Neigungswinkel mit der Vertikalen einschließen. Brenner, die mit einer solchen Berandung 14 versehen sind, funktionieren auch zufriedenstellend in horizontaler Lage, vorausgesetzt, daß die Gasstrahlen unter einem ausreichend hohen Druck austreten· . '

109886/1107

In den Figuren 6 und 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, die sich insbesondere für Küchenherde eignet. Bekanntlich müssen Küchenherde zwischen "bestimmten Grenzwerten für den Gasdruck und somit hinsichtlich ihrer Heizleistung regelbar sein. Wenn bei einer Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 5 und nach den Figuren 8 bis 10 der Gasdruck zu sehr abfallen würde, erfolgte der Aufprall der Gasstrahlen vollständig auf die Trennwand, so daß als Folge davon die Flammen sich nicht mehr an der Schulter einhängen könnten, sondern direkt " . ' aus den Gasaustrittsöffnungen herausbrennen und die Trenn-' wand selbst beaufschlagen würden·. Die schlechte Belüftung solcher Flammen würde zur Rußbildung führen.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird gemäß der Ausführungsform nach den Figuren 6 und 7 der Trennkörper 1 unterhalb der geneigten Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 und nicht, wie das aus der Figur 5 ersichtlich ist, oberhalb davon angeordnet. Dabei besteht der Trennkörper 1 aus einem Kranz, dessen Innenwand konisch ausgebildet ist, sich von oben nach unten verengt und die Trennwand 4 darstellt. Der Raum 3 besitzt hier eine zylindrische Form und endet oben in einer konischen k ■ Deckwand 3b, die die Gasaustrittsöffnungen 2 aufweist. Deren Achsen sind relativ zur Vertikalen geneigt und treffen im wesentlichen die obere Kante 7 der Trennwand 4. An seiner Basis steht der Raum 3 auf einer Trägerplatte 16 des nicht dargestellten Herdes auf und ist an eine Brermgasleitung 13 angeschloscen. Der kranzförmige Trennkörper 1 und der Raum 3 sind ebenso wie die Kante 7 und der Ring von Gacaustrittsöffnungen 2 zueinander koaxial bzw. konzentrisch angeordnet.

Wie sich aus Figur 6 ergibt, ist der Neigungswinkel der Trennwand 4 gegenüber der Horizontalen größer als derjenige der

109886/1107

Achsen .der Gasaustrittsöffnungen 2, In dem dargestellten Ausführungsbeispiel "beträgt der Winkel zwischen den Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 und der Trennwand 4 etwa 10°.

Der kranzförmige Trennkörper 1 ruht auf Stützen 17, die auf der Trägerplatte 16 befestigt sind. Die Stützen 17 halten den Trennkörper 1 in einem bestimmten Abstand von -den Gasaus tritt söffnungen 2 und gewährleisten auf diese Weise, daß die Umgebungsluft freien Zugang zu den aus den Austrittsöffnungen 2 austretenden Gasstrahlen hat. Bs wäre in gleicher Weise möglich, die Stützen 17 an der zylindrischen Außenwand des Baumes 3 zu befestigen.

Wie in den vorangehenden Ausführungsbeispielen schließt an die obere Kante 7 eine Schulter 5 an, die diesmal jedoch radial von innen nach außen verläuft und einen Kegelstumpf bildet, der zum Zentrum und zum oberen Ende des Trennkörpers 1 hin konvergiert. Die Schulter 5 schließt mit der Trennwand einen spitzen Winkel ein, der beispielsweise in der Größenordnung von 85° liegt, und verläuft in Richtung auf ihren Außenrand zu der Wand 6 von geringer Höhe, die zumindest angenähert senkrecht zu dem von der Schulter 5 gebildeten Kegelstumpf liegt. Das obere Ende der Wand 6 ist wiederum durch eine obere kegelstumpfförmige Stirnfläche 1b des Trennkörpers 1 begrenzt. Diese Stirnfläche 1b liegt im wesentlichen parallel zu der Ringschulter b und erlaubt den Zutritt von Sekundärluft zu der Flamme 10, 11.

Bei normalem Druck hängen sich die Flammen 10, 11 wie beabsichtigt an der Stelle 5, 6 des Trennkörpers 1 ein. Sinkt jedoch der Druck, so brennen die Flammen unmittelbar aus den Gasauotrittßöffnungen heraus und werden unter der Wirkung der in den Trennkörper 1 in dem Zwischenraum 18 zwischen

109886/1107

dem oberen Ende 3a des Raumes 3 und dem unteren Ende des i'rennkörpers 1 eintretenden Luft aufgerichtet (vgl. die Flammen 10a, 11a in gestrichelter Darstellung). Auf diese Weise kann diese Ausführungsform des Brenners ohne Beeinträchtigung seiner Punktion auch mit ganz kleinen Gasdurchsätzen betrieben werden.

iiie in den Figuren 8 bis 10 dargestellten Ausführungsformen W entsprechen in ihrer Gestaltung denjenigen gemäß den Figuren 1, 3 und 5, jedoch mit dem Unterschied, daß die Trennwände 4,·.4a einander so nahegerückt sind (.Figur 8 und 9) oder die Trennwand 4 zur Achse des Raumes. 3 eine solche Neigung besitzt, daß sie nicht unmittelbar auf dem Raum 3 befestigt werden können, wenn der geeignete Abstand L zwischen den Gasaustrittsöffnungen 2 und der Kante 7 eingehalten werden soll. Die Bedeutung des Abstandes L wird weiter unten noch näher erläutert.

. Aus den Figuren 8 und 9 ist weiterhin der Vorschlag zu entnehmen, die Trennwand 4, 4a nach unten hin durch ein Verlängerungsstück 19 zu verlängern. Das Verlängerungsstück 19 kann ein dicker oder dünner Vollkörper von Quader- oder Zylinderform, durchbrochen oder nicht durchbrochen,, sein, je nach der Gestalt des Trennkörpers 1, und steht senkrecht zur Oberfläche 3b des Raumes 3. In der Ausführungsform gemäß Figur 8 ist das Verlängerungsstück 19, das auf der oberen Y/and 3b des Raumes 3 festsitzt, quaderförmig und schließt zwischen seinen beiden Seitenwänden 19a, 19b und den Trennwänden 4, 4a einen stumpfen winkel ein, wobei die Seitenwände 19a, 19b parallel zu den Achsen der Gasaustrittsöffnungen 2 verlaufen. Das Verlängerungsstück 19 kann im übri-

* gen auf seiner ganzen Höhe und einen großen i'eil seiner· länge hohl sein.

109886/1107 ■»««»·«.

Die Ausführungeform gemäß Figur 9 besitzt zwei sehr nahe aneinander gerückte Trennwände 4, 4a, die sich mit ihren, den zugeordneten uasaustrittsöffnungen 2, 2a angewendeten beiten gegenüberliegen und auf zugehörigen Rampen 3» 3a mittels Verlängerungsstreifen 19c festgelegt sind. Die Verlängerungsstreifen 19c sind vorzugsweise zwischen zwei benachbarten Austrittsöffnungen 2 bzw. 2a angeordnet. Die Rampen 3, 3a können zu einer einzigen vereinigt sein.

In der Ausführungsform gemäß Figur 1ü sind die Gasaustrittsöffnungen in der oberen Wand 3a des Raumes 3 senkrecht zur Innen- und Außenwandung 3b, 3d dieser Wand 3a und zur Vertikalen geneigt angeordnet, so daß ihre Achsen die Erzeugenden eines mit der Spitze nach unten weisenden Kegels bilden. Diese Achsen treffen mit dem Umfang der Basisfläche eines umgekehrten Kegels zusammen, der den Trennkörper 1 bildet. Der Umfang der großen Basisfläche des kegelförmigen Trennkörpers 1 bildet die Brennkante 7, an die sich radial nach innen die Ringschulter 5 anschließt. Am inneren Rand ist die Ringschulter 5 wieder durch die Wand 6 von niedriger Höhe begrenzt und teilweise durch eine ringförmige Berandung 14 überdeckt. In der Nähe seiner Kegelspitze ist der kegelförmige Trennkörper 1 abgeschnitten und auf dem Verlängerungsstück 19 zylindrischer Form "befestigt. Dieses ist wiederum mit der oberen Wand 3a des Raumes 3 innerhalb des durch die Reihe von Gasaustrittsöffnungen 2 gebildeten Kreises verbunden.

In dem in Figur 11 dargestellten Diagramm ist auf der Abszisse der V/ärmedurchsatz Qc in mth/Stunde sowie der Innendurchmesser der Gasaustrittsöffnungen 2, 2a in Millimeter aufgetragen. Auf der Ordinate oina die in Millimeter gemessenen Längen der einzelnen Abmessungen des Trennkörpers' 1 aufgetragen, der schematisch in diese Figur eingezeichnet

109886/1107

ist. Für die Bestimmung der einzelnen, in diesem Diagramm aufgetragenen Werte wurde Naturgas der. LACQ mit einem Überdruck von 18 Millibar verwendet.

Die Kurven 11, L2, L3 und 14 beziehen sich jeweils auf den Abstand zwischen den Gasaustrittsöffnungen 2 und der Brennkante 7, auf. den Abstand zwischen zwei benachbarten Gasaustrittsöffnungen 2, 2a, auf die Höhe der Wand 6, die der Brennkante 7 an der Schulter 5 gegenüberliegt und letztere be- ψ grenzt und auf die Breite der Schulter. Darüberhinaus hatte die Trennwand 4 bei den zur Bestimmung der im Diagramm aufgetragenen Werte verwendeten Trennkörpern einen Neigungswinkel von 10° gegenüber der Achse der Austrittsöffnungen 2.

Aus dem Diagramm ergibt sich, daß die Breite der Schulter 5 und die Höhe der Wand 6, die die Schulter 5 begrenzt, im wesentlichen einander gleich sind, weiterhin daß der Abstand zwischen zwei benachbarten Gasaustrittsöffnungen 2 gleich dem Drei- bis Vierfachen der Breite der Schulter 5 ist und daß der Abstand zwischen den Gasaustrittsöffnungen 2 und der Brennkante 7 gleich dem Acht- bis Neunfachen der Breite der Schulter 5 ist. Ausgehend von den vorstehenden Erläuterungen lassen sich andere Parameter bestimmen, z.B. solche, die sich auf von 10 abweichende Neigungswinkel der Trennwand 4 gegenüber der Achse der Gasaustrittsöffnungen beziehen. In jedem Fall ist von Bedeutung, daß die von der Trennwand 4, 4a und . der Schulter 5, 5a gebildete Kante 7, 7a möglichst scharf ist, da hierdurch der erfindungsgemäß beabsichtigte Effekt am. besten erzielt wird.

109886/1107

Claims

Patent- ^ Schutz-) Ansprüche

Gasbrenner, bei dem die Zuführung und Diffusion von Luft . zum Brenngas um einen freien Gasstrahl herum erfolgt, mit einem geschlossenen Raum, der mit einer Brenngasquelle in Verbindung steht und eine Anzahl von Gasaustrittsöffnungen aufweist, und mit einer Trennwand, die sich von dem geschlossenen Raum aus unter einer Neigung zu den Achsen der Gasaustrittsöffnungen erstreckt, den Gasaustrittsöffnungen gegenüber liegt und an ihrem, den Gasaustrittsöffnungen abgewendeten Ende zu einer Kante ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (7, 7a) der Trennwand (4, 4a) mindestens annähernd in der durch die. Achsen der Gasaustrittsofffnungen (2, 2a) definierten Fläche liegt und sich an sie eine Schulter (5, 5a) anschließt, von der zumindest der größte Teil auf einer Seite der Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) und hinter der Trennwand (4, 4a) liegt, und daß die Schulter (5, 5a) einesteils mit der Trennwand (4, 4a) in einer zur Kante (7, 7a) senkrechten Ebene einen spitzen Winkel bildet-und anderenteils auf ihrer der Kante (7, 7a) abgewendeten Seite durch ' eine niedrige Wand (6, 6a) begrenzt wird, die mindestens annähernd senkrecht zu der Schulter (5_f 5a) und parallel zur Kante (7, 7a) liegt.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4, 4a) mit der Achse der Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) einen spitzen Winkel in der Größenordnung von 5 bis 30°, vorzugsweise von 10°, einschließt.

109888/1107

3· Gasbrenner nach einen der Ansprüche 1 und 2, dadurch '

gekennzeichnet, daß die Trennwand (4, 4a) eine ebene Fläche und eine geradlinige Schulter (5> 5a) anschließend an die Kante (7, 7a) der Trennwand (4, 4a) bildet und auf einem Kaum (3_f 3a) aufsitzt, der mit einer Brenngasleitung (13) verbunden ist und die Gestalt einer Rampe besitzt, die mit einer Anzahl von auf einer Geraden angeordneten und senkrecht unter der Kante (7, 7aj liegenden | Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) versehen ist.

4. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß er aus zwei gegeneinander geneigten und in Richtung auf den die Gestalt einer Rampe besitzenden geschlossenen Raum (3, 3a) konvergierenden Trennwänden (4, 4a) aufgebaut ist, daß der rampenförmige Raum (3, 3a) zv/ei Reihen von Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) auf v/eist, deren Achsen durch die zugeordnete Kante (7, 7a) jeweils einer der Trennwände ^4, 4a) hindurchlaufen und daß die Schultern (5, 5a) und die Wände (6, 6a) geringer Höhe geradlinig ausgebildet und gegenüber t . den Achsen der Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) sowie gegenüber den Trennwänden (4_f 4a), die den Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) gegenüber liegen, zurückgesetzt sind.

5..Brenner nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4, 4a) aus einem Kegelstumpf besteht, dessen kleine Grundfläche auf der Oberseite (3b) des Rauines (3, 3a) befestigt ist und deren große Grundfläche mit ihrem Außenrand die Kante (7, 7a) bildet, die von den Achsen der längs eines Kreises auf der Oberseite (3b; des Raumes (3, 3a) angeordneten Gasaustrittsöffnun(2, 2a) durchsetzt wird und daß die gegenüber dem

109886/1107

Außenrand der großen Grundfläche des Kegelstumpfes radial zurückversetzte Schulter (5, 5a) ringförmig und durch eine zylindrische Wand (6, 6a) geringer Höhe begrenzt ist.

6. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4, -.4a) durch einen Vollkörper gebildet ist.

7· Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche' 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4, 4a) aus .blech geformt ist.

8· Brenner, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 4, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (4), die Schulter (5) und die Wand (6) geringer Höhe kranzförmig angeordnet sind.

9· .brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 4 bis 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) in der Oberseite (3b) des ringförmig gestalteten Raumes (3» 3a; ausgebildet sind und daß dieser Ringraum (3, 3a; innerhalb des von den Gasaustrittsöffnungen (2, 2a; gebildeten Kreises eine Trennwand (4, 4a; in Form eines Kegelstumpfes trägt, und auf seinem Umfang von einer tangential einmündenden Brenngasleitung (13) beaufschlagt ist.

10· Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet! daß die Y/and (6, 6a; geringer Höhe an ihrem oberen Ende mit einer Berandung (14) ver-

109886/1107

-.20'-

sehen ist, die aus der Wand (6, 6a) leicht vorspringt und einen Teil der Schulter (5, 5a) überdeckt.

11. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (4, 4a) gegenüber den Achsen der Gasaustrittsöffnungen (2,-2a) derart nach aussen geneigt ist, dass diese Achsen die ..von der Trennwand (4, 4a) gebildete Kante (7, 7a) durchsetzen, während das untere Ende der Trennwand (4, 4a) von den Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) einen Abstand aufweist, um den Zutritt von Luft zu den Gausaustrittsöffnungen (2, 2a) zu ermöglichen.

12. Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 4, 5, 7 und 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (4, 4a), die Schulter (5, 5a) und die Viand (6, 6a) geringer Höhe kegelstumpfförmige Innenflächen eines Kranzes bilden, deren Achsen koaxial zu der eben-

. falls kegelstumpfförmig ausgebildeten Oberseite (3b) des Raumes (3» 3a) und zu den kreisförmig angeordneten Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) in dieser Oberseite (3b) liegen, dass weiterhin die Achsen der Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) die Erzeugenden eines Kegels bilden, des-

• sen Basisfläche mit derjenigen der kegelstumpfförmigen Trennwand (4, 4a) zusammenfällt und die innerhalb des durch die Trennwand (4, 4a) gebildeten Kegelstumpfes liegt, und dass die Trennwand (4, 4a) mittels Stützen (17) auf einer Trägerfläche (16) oder auf dem Raum (3, 3a) so abgestützt ist, dass zwischen dem unteren Ende der Trennwand (4, 4a) und der Oberseite (3b) des Raumes (3, 3a) ein Zuströmkanal.für Luft freigehalten ist.

109886/1107

13# Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 Ms 12, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Trennwand (4, 4a) mit dem geschlossenen Raum ^ 3, 3a) über ein Verlängerungsstück (19) verbunden ist, dessen Außenfläche mit der Trennwand (4, 4a) einen stumpfen Winkel bildet.

14· Brenner nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Verlängerungsstück aus btützstreifen (19c) aufgebaut ist, die jeweils zwischen zwei benachbarten uasaustrittsöffnungen (2, 2a) an dem geschlossenen Raum ' (3, 3a) befestigt sind. '

15· Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14» dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (L4) der Schulter (5, 5a) und die Höhe (L3; der Wand (6, 6a) geringer Höhe im wesentlichen gleich sind.

.16. Brenner nach einem .oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L2) zwischen zwei benachbarten Gasaustrittsöffnungen (2, 2a) gleich dem Drei- bis Vierfachen der Breite (14) der Schulter (5, 5a) ist.

17· Brenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L1) zwi-

^: sehen einer Gasaustrittsöffnung (2, 2a) und der Kante (7, 7a) gleich dem Acht- bis Neunfachen der Breite (14) der Schulter (5, 5a) iet.

109886/1107

18. Brenner nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Gasaustritt soff nungen (2, 2a) gegenüber der Fläche oder der Gesamtachse des Brenners geneigt ist.

109886/1107

Leerseite