DE19711370A1 - Procedure for operating atmospheric premix burner - Google Patents
Procedure for operating atmospheric premix burnerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines atmosphärischen Vormischbrenners mit veränderbarer Leistung, wobei Gas unter Mitnahme von Umgebungsluft in einen Einlaß eines Injektors eingeblasen und stromab des Injektors an einem Brennerkopf verbrannt wird.The invention relates to a method for operating a atmospheric premix burner with variable output, whereby gas taking ambient air into an inlet injected and injected downstream of the injector a burner head is burned.
Ferner betrifft die Erfindung einen atmosphärischen Vor mischbrenner mit einer Gasdüse, die unter Zwischenschaltung eines Steuerventils an eine Gasleitung angeschlossen ist, und mit einem Injektor, dessen Einlaß der Gasdüse zugeordnet und dessen Auslaß an einen Brennerkopf angeschlossen ist.The invention further relates to an atmospheric pre mixing burner with a gas nozzle, which is interposed a control valve is connected to a gas line, and with an injector, the inlet of which is assigned to the gas nozzle and whose outlet is connected to a burner head.
Derartige Brenner finden insbesondere als Kochstellen brenner für Gaskochherde Anwendung. Die Luftvormischung er folgt unterstöchiometrisch.Such burners are used in particular as cooking hobs burner for gas cookers application. The air premix follows substoichiometrically.
Für eine überstöchiometrische Luftvormischung wäre es denkbar, den Gasvordruck zu erhöhen. Hierzu wäre allerdings der Einsatz eines Gasverdichters unerläßlich. Dessen Preis liegt jedoch in einer Größenordnung, die den Gaskochherd oder auch ein entsprechend ausgerüstetes Gasheizgerät un wirtschaftlich machen würde.It would be for over-stoichiometric air premixing conceivable to increase the gas admission pressure. However, this would be the use of a gas compressor is essential. Its price However, is on a scale that the gas stove or a uniquely equipped gas heater would make economical.
Ferner wäre es denkbar, eine überstöchiometrische Vormi schung durch eine Vergrößerung des Flammenaustrittsquer schnitts zu erzielen. Dazu müßte allerdings der Brennerkopf vergrößert werden. Dies würde nicht nur eine Abweichung vom bisherigen Brennerkopf-Konzept bedeuten, sondern auch eine Umkonstruktion des Gasgerätes im Bereich des Brenners bzw. der Brenner, bei Gaskochherden also eine Umkonstruktion der Kochmulde. Vor allen Dingen aber würde sich die Kleinstell barkeit des Brenners verschlechtern. It would also be conceivable to use a superstoichiometric vormi by enlarging the flame exit cross to achieve a cut. To do this, however, would have to be the burner head be enlarged. This would not just be a deviation from previous burner head concept, but also one Redesign of the gas device in the area of the burner or the burner, a redesign of the gas cookers Hob. Above all, however, the small area would deterioration of the burner.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglich keit für eine überstöchiometrische Vormischung zu schaffen, die sich wirtschaftlich mit einfachen Mitteln realisieren läßt und keine Verschlechterung des Brennerverhaltens mit sich bringt.The invention has for its object one possible to create a stoichiometric premix, that can be realized economically with simple means leaves and no deterioration of the burner behavior with brings itself.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver fahren dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck in der Um gebung des Injektoreinlasses erhöht wird und daß der Luft eintrittsquerschnitt am Injektoreinlaß in Abhängigkeit vom Gasdurchsatz verändert wird.To solve this problem is the Ver drive characterized in that the air pressure in the order Giving the injector inlet is increased and that the air inlet cross-section at the injector inlet as a function of Gas throughput is changed.
Vorrichtungstechnisch wird die gestellte Aufgabe mit ei nem Brenner der eingangs genannten Art gelöst, der erfin dungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Gasdüse einen Düsenkopf aufweist, der vom Gasdruck gegen die Kraft einer Rückstellfeder relativ zum Injektor verschieblich ist, daß der Düsenkopf mit einem Steuerelement verbunden ist, welches zusammen mit dem Injektoreinlaß den Lufteintrittsquerschnitt des Injektors definiert, und daß dem Injektoreinlaß ein Ven tilator zugeordnet ist.Technically, the task is done with egg nem solved burner of the type mentioned, the inventions is characterized in that the gas nozzle a Nozzle head, the gas pressure against the force of a Return spring is displaceable relative to the injector that the nozzle head is connected to a control which together with the injector inlet the air inlet cross section of the injector, and that the injector inlet has a Ven tilator is assigned.
Aufgrund des erhöhten Luftdrucks im Bereich des Injektor einlasses besteht die Möglichkeit, wesentlich mehr Luft als alleine durch den Gasimpuls in den Injektor zu fördern, also eine überstöchiometrische Vormischung zu erzielen. Um dennoch eine vorgegebene Luftzahl unabhängig von der verstellbaren Brennerleistung einhalten zu können, wird der Lufteintritts querschnitt in Abhängigkeit vom Gasdurchsatz der Gasdüse ge steuert.Due to the increased air pressure in the area of the injector there is the possibility of significantly more air than just by the gas pulse into the injector, so to achieve an over-stoichiometric premix. To still a specified air ratio independent of the adjustable one Being able to maintain burner performance is the air intake cross-section depending on the gas throughput of the gas nozzle ge controls.
Im Falle eines Gaskochherdes sieht man einen gemeinsamen Ventilator vor, der sämtliche Brenner der Kochmulde ver sorgt. Jeder Brenner ist für sich alleine in seiner Leistung steuerbar, wobei die jeweils erforderliche Luftmenge automa tisch durch die Steuerung des Lufteintrittsquerschnitts des Injektors eingestellt wird.In the case of a gas stove, you can see a common one Fan in front, ver ver all burners of the hob worries. Each burner is on its own in its performance controllable, the required amount of air automa table by controlling the air intake cross section of the Injector is set.
Ist der Brenner abgeschaltet, so nimmt der Düsenkopf ei ne zurückgezogene Position ein. Der Lufteinlaßquerschnitt des Injektors kann dabei mehr oder weniger geschlossen sein. If the burner is switched off, the nozzle head takes egg ne retracted position. The air intake cross section the injector can be more or less closed.
Sobald Gas in die Düse einströmt, verschiebt sich der Düsen kopf in Richtung auf den Injektor, wobei das Steuerelement den Lufteintrittsquerschnitt des Injektors vergrößert. Die Abstimmung ist so zu treffen, daß die Querschnittsvergröße rung der jeweiligen Brennerleistung, also dem jeweiligen Gasdruck in der Düse entspricht. Dies wird erzielt durch ei ne entsprechende Dimensionierung des Düsenkopfes, der Rück stellfeder sowie eine daran angepaßte Geometrie des Injek toreinlasses und des Steuerelements.As soon as gas flows into the nozzle, the nozzle shifts head towards the injector, taking the control increases the air intake cross section of the injector. The Coordination is to be made so that the cross-sectional size tion of the respective burner output, i.e. the respective one Corresponds to gas pressure in the nozzle. This is achieved through ei ne appropriate dimensioning of the nozzle head, the back spring as well as an adapted geometry of the Injek gate inlets and the control.
Der Ventilator arbeitet mit vorgegebener Leistung, so daß der Luftdruck im wesentlichen konstant gehalten werden kann. Die in den Injektor geförderte Luftmenge wird also le diglich von der jeweiligen Dimensionierung des Luftein trittsquerschnitts bestimmt.The fan works with the specified power, see above that the air pressure be kept essentially constant can. The amount of air fed into the injector is therefore le diglich from the respective dimensioning of the air inlet step cross-section determined.
Dabei ist keine Änderung in den Abmessungen des Brenner kopfes erforderlich. Auch braucht im Falle von Gaskochherden die Kochherdmulde nicht umkonstruiert zu werden. Von wesent licher Bedeutung ist, daß der Brenner eine mindestens ebenso gute Kleinstellbarkeit erreicht, wie derzeit eingesetzte Brenner. Die Schadstoffemissionen, in erster Linie die NOx-Emission, aber auch die CO-Emission, können wesentlich redu ziert werden. Schließlich erhöht sich bei Gaskochherden der Ankochwirkungsgrad aufgrund kürzerer heißer Flammen.No change in the dimensions of the burner head is required. Also, in the case of gas cookers, the cooker hob does not need to be redesigned. It is of essential importance that the burner achieves at least as good a small adjustability as the burner currently used. The pollutant emissions, primarily the NO x emissions, but also the CO emissions, can be significantly reduced. Finally, the cook-up efficiency increases in gas cookers due to shorter hot flames.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich da durch, daß das Steuerelement als Platte ausgebildet und im wesentlichen abgedichtet am Düsenkopf befestigt ist, wobei der Rand der Platte mit dem Rand des Injektoreinlasses den Lufteintrittsquerschnitt definiert.This results in a particularly simple construction by that the control element is designed as a plate and in is essentially sealed to the nozzle head, wherein the edge of the plate with the edge of the injector inlet Air inlet cross section defined.
Alternativ wird in Weiterbildung der Erfindung vorge schlagen, daß das Steuerelement als in Strömungsrichtung verengter Trichter ausgebildet und mit Abstand am Düsenkopf befestigt ist, wobei der zentrale Durchlaß des Trichters ei nen primären Lufteintrittsquerschnitt bildet, während der stromauf gelegene Rand des Trichters mit dem Rand des Injek toreinlasses einen sekundären Lufteintrittsquerschnitt de finiert. Die Luft strömt dem Inneren des Injektors also auf zwei Wegen zu. Im Zentrum liegt der primäre Lufteintritts querschnitt, der leistungsunabhängig konstant ist, da der Trichter von geeigneten Abstandselementen am Düsenkopf be festigt ist und sich gemeinsam mit diesem bewegt. Variiert wird bei Leistungsänderungen also lediglich der sekundäre Lufteintrittsquerschnitt, durch den die Luft zwischen dem zentralen Trichter und der Wand des Injektors in letzteren einströmt. Eine vorzügliche Durchmischung ist die Folge.Alternatively, the invention is further developed suggest that the control be in the flow direction narrowed funnel formed and at a distance on the nozzle head is attached, the central passage of the funnel egg forms a primary air inlet cross-section during the upstream edge of the funnel with the edge of the injek a secondary air inlet cross section de finishes. The air flows into the inside of the injector two ways to. The primary air inlet is in the center cross-section, which is constant regardless of performance, since the Be funnel of suitable spacer elements on the nozzle head is consolidated and moves with it. Varies only becomes the secondary one when the performance changes Air inlet cross section through which the air between the central funnel and the wall of the injector in the latter flows in. The result is excellent mixing.
Dieser Effekt läßt sich noch dadurch steigern, daß der Trichter stromab seines engsten Querschnitts in Strömungs richtung erweitert ist. Dadurch wird zwischen dem Trichter und der Wand des Injektoreinlasses ein zusätzlicher Düsen effekt erzielt.This effect can be increased by the fact that Funnel downstream of its narrowest cross-section in flow direction is expanded. This will be between the funnel and an additional nozzle on the wall of the injector inlet effect achieved.
Vorzugsweise ist der Düsenkopf abgedichtet und ver schieblich in einen rohrförmigen Düsenkörper eingesteckt, wobei die Rückstellfeder als Zugfeder im Inneren der Gasdüse angeordnet ist. Daraus resultiert eine äußerst einfache und zuverlässige Konstruktion.The nozzle head is preferably sealed and ver slidably inserted into a tubular nozzle body, the return spring as a tension spring inside the gas nozzle is arranged. This results in an extremely simple and reliable construction.
Als Abdichtung zwischen dem Düsenkörper und dem Düsen kopf wird vorzugsweise ein Faltenbalg vorgesehen, der seine Dichtfunktion über lange Zeit beibehält und keine eigenen Rückstellkräfte erzeugt, die die druckabhängige Steuerung stören könnte. Der Faltenbalg wird vorteilhafterweise minde stens gegen den Düsenkopf von einem Preßring verspannt, der sich besonders einfach montieren läßt.As a seal between the nozzle body and the nozzle head is preferably provided a bellows, its Maintains sealing function for a long time and no own Restoring forces generated by the pressure-dependent control could disturb. The bellows is advantageously minde at least braced against the nozzle head by a press ring which is particularly easy to assemble.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention is based on preferred in the following Embodiments in connection with the accompanying Drawing explained in more detail. The drawing shows in:
Fig. 1 und 2 schematische Axialschnitte durch eine erste Ausführungsform in zwei unterschiedlichen Einstellungen; Fig. 1 and 2 are schematic axial sections through a first embodiment in two different settings;
Fig. 3 und 4 schematische Axialschnitte durch eine zwei te Ausführungsform in zwei unterschiedlichen Einstellungen. FIGS. 3 and 4 are schematic axial sections through a two-th embodiment in two different settings.
Sämtliche Darstellungen zeigen lediglich die Vor mischeinrichtung des Brenners ohne den Brennerkopf. Letzte rer ist von konventioneller Ausbildung. All representations only show the front mixing device of the burner without the burner head. Last one rer is of conventional training.
Nach Fig. 1 ist eine Gasleitung 1 mit einem Steuerven til 2 vorgesehen, wobei sich an letzteres eine Gasdüse 3 an schließt. Diese arbeitet mit einem Injektor 4 zusammen. Die Gasdüse weist einen Düsenkörper 5 auf, in den ein Düsenkopf 6 verschieblich eingesteckt ist. Im Inneren der Gasdüse 3 befindet sich eine als Zugfeder ausgebildete Rückstellfeder 7, die mit ihrem einen Ende an den Düsenkörper 5 und mit ih rem anderen Ende an den Düsenkopf 6 angeschlossen ist. Die Abdichtung zwischen dem Düsenkörper 5 und dem Düsenkopf 6 wird von einem Faltenbalg 8 bewirkt, der von einem sehr ein fach zu montierenden Pressring 9 mit dem Düsenkopf 6 verbun den ist.According to Fig. 1, a gas pipe 1 is provided with a Steuerven til 2 provided, on the latter a gas nozzle 3 connects. This works together with an injector 4 . The gas nozzle has a nozzle body 5 , in which a nozzle head 6 is slidably inserted. Inside the gas nozzle 3 there is a return spring 7 which is designed as a tension spring and is connected at one end to the nozzle body 5 and at the other end to the nozzle head 6 . The seal between the nozzle body 5 and the nozzle head 6 is effected by a bellows 8 , the verbun of a very easy to assemble press ring 9 with the nozzle head 6 is the.
Ferner trägt der Düsenkopf 6 ein Steuerelement 10, das im vorliegenden Falle als Platte ausgebildet und im wesent lichen abgedichtet mit dem Düsenkopf 6 verbunden ist. Der Rand der Platte bildet mit dem einlaßseitigen Rand des In jektors 4 einen Lufteintrittsquerschnitt des Injektors.Furthermore, the nozzle head 6 carries a control element 10 , which in the present case is designed as a plate and is connected to the nozzle head 6 in a sealed manner. The edge of the plate forms with the inlet-side edge of the injector 4 an air inlet cross section of the injector.
Fig. 1 zeigt die Vormischeinrichtung bei abgesperrtem Steuerventil 2. Der Düsenkopf 6 nimmt seine rückwärtige Po sition innerhalb des Düsenkörpers 5 ein, wobei das Steuer element 10 den Lufteintrittsquerschnitt im wesentlichen ver schließt. Fig. 1 shows the premixing device in closed-off control valve 2. The nozzle head 6 occupies its rearward position within the nozzle body 5 , the control element 10 essentially closing the air inlet cross section.
Nach Fig. 2 nimmt das Steuerventil 2 eine seiner Öff nungspositionen ein. Unter dem Gasdruck hat sich der Düsen kopf 6 gegen die Kraft der Rückstellfeder 7 ein Stück aus dem Düsenkörper 5 herausbewegt. Die dargestellte Position entspricht einer definierten Brennerleistung, wobei das Gleichgewicht einerseits durch den Gasdruck und andererseits durch die Kraft der Rückstellfeder 7 gehalten wird. Bei sei ner Vorwärtsbewegung hat der Düsenkopf 6 das Steuerelement 10 mitgenommen, wodurch der Lufteintrittsquerschnitt um ein bestimmtes Maß geöffnet worden ist.According to FIG. 2, the control valve 2 takes one of its Publ a voltage positions. Under the gas pressure, the nozzle head 6 has moved a bit out of the nozzle body 5 against the force of the return spring 7 . The position shown corresponds to a defined burner output, the balance being maintained on the one hand by the gas pressure and on the other hand by the force of the return spring 7 . During its forward movement, the nozzle head 6 has taken the control element 10 with it, as a result of which the air inlet cross section has been opened to a certain extent.
In der Umgebung des Injektoreinlasses herrscht ein er höhter Luftdruck, der von einem nicht dargestellten Ventila tor erzeugt wird. Durch den Lufteintrittsquerschnitt wird eine solche Luftmenge in den Injektor eingelassen, daß eine vorgewählte, überstöchiometrische Luftzahl aufrechterhalten werden kann. Die Anordnung ist so getroffen, daß diese Luft zahl bei jeder Brennerleistung konstant bleibt. Dies gilt auch für die Kleinstellung, die bei diesem Brenner sehr niedrig liegen kann.He is in the vicinity of the injector inlet high air pressure from a Ventila, not shown gate is generated. Through the air inlet cross section such an amount of air admitted into the injector that a Preselected, superstoichiometric air ratio can be. The arrangement is such that this air number remains constant for each burner output. this applies also for the small position, which is very important for this burner can be low.
Wesentlich ist, daß bei dieser Konstruktion der Brenner kopf gegenüber konventionellen Ausbildungen nicht geändert werden muß. Gleiches gilt für die zugehörige Gasverbrauchs einrichtung. Handelt es sich dabei um einen Gaskochherd, auf den die Erfindung bevorzugt Anwendung findet, so bleibt die Kochmulde unverändert. Ein einziger Ventilator kann sämtliche Kochstellen mit Luft versorgen. Der Ventilator arbeitet mit konstanter Leistung, was insbesondere bei der Versorgung meh rerer Brenner von Bedeutung ist, sofern diese selektiv und mit unterschiedlicher Leistung betrieben werden. Die Konstruktion ist einfach und zuverlässig, und zwar letzteres auch über lange Zeiträume. Im übrigen ergeben sich noch zusätzliche Vorteile. So werden die Schadstoffemissionen, in erster Linie die NOx-Emission, aber auch die CO-Emission wesentlich redu ziert. Ferner ergibt sich wegen der kürzeren heißen Flammen ein erhöhter Ankochwirkungsgrad.It is essential that with this construction the burner head does not have to be changed compared to conventional training. The same applies to the associated gas consumption facility. If this is a gas cooker, to which the invention is preferably used, the hob remains unchanged. A single fan can supply all the cooking zones with air. The fan works with constant output, which is particularly important when supplying several burners, provided that they are operated selectively and with different outputs. The construction is simple and reliable, the latter even over long periods of time. There are also additional advantages. This significantly reduces pollutant emissions, primarily NO x emissions, but also CO emissions. Furthermore, because of the shorter hot flames, there is an increased parboiling efficiency.
Die Konstruktion nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 lediglich in der Aus bildung des Steuerelements 10, wobei Fig. 3 wiederum für die Schließstellung des Steuerventils 2 gilt, während Fig. 4 eine der Betriebspositionen wiedergibt.The construction according to FIGS. 3 and 4 differs from that according to FIGS. 1 and 2 only in the formation of the control element 10 , FIG. 3 in turn applying to the closed position of the control valve 2 , while FIG. 4 represents one of the operating positions .
Das Steuerelement 10 ist im vorliegenden Fall als in Strömungsrichtung verengter Trichter ausgebildet, der stromab seines engsten Querschnitts eine Erweiterung auf weist. Die Befestigung des Steuerelements 10 am Düsenkopf 6 erfolgt über geeignete Abstandshalter 11. Auf diese Weise bildet sich zwischen dem Düsenkopf 6 und dem Steuerelement 10 ein primärer Lufteintrittsquerschnitt von konstanter Größe. Ferner arbeitet der einlaßseitige Rand des Steuerele ments 10 mit dem einlaßseitigen Rand des Injektors 4 zur Bildung eines sekundären Lufteintrittsquerschnitts zusammen. In the present case, the control element 10 is designed as a funnel narrowed in the flow direction, which has an extension downstream of its narrowest cross section. The control element 10 is attached to the nozzle head 6 via suitable spacers 11 . In this way, a primary air inlet cross section of constant size is formed between the nozzle head 6 and the control element 10 . Furthermore, the inlet-side edge of the control element 10 cooperates with the inlet-side edge of the injector 4 to form a secondary air inlet cross section.
Nach Fig. 3 ist letzterer im wesentlichen geschlossen und nach Fig. 4 derart geöffnet, daß sich bei der dargestellten Brennerleistung die gewünschte überstöchiometrische Luftzahl ergibt.According to FIG. 3, the latter is essentially closed and, according to FIG. 4, is opened such that the desired superstoichiometric air ratio results in the burner output shown.
Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 zeichnet sich durch eine sehr intensive, homogene Vormischung aus.The embodiment according to FIGS. 3 and 4 is characterized by a very intensive, homogeneous premix.
Im übrigen sind im Rahmen der Erfindung durchaus Abwand lungsmöglichkeiten gegeben. Dies gilt insbesondere für die zusammenwirkenden einlaßseitigen Ränder von Steuerelement und Injektor. Wesentlich ist lediglich, daß für jede Bren nerleistung ein definierter Lufteintrittsquerschnitt zur Verfügung steht, der die vorgewählte überstöchiometrische Luftzahl konstant hält.For the rest, are within the scope of the invention possible. This applies in particular to the interacting inlet-side edges of control and injector. It is only essential that for each Bren a defined air inlet cross-section for Is available which is the preselected superstoichiometric Air ratio keeps constant.
Ferner kann die Gestaltung der Düse anders getroffen werden. So ist es ohne weiteres möglich, den Düsenkopf auf den Düsenkörper aufzustecken. Ferner kann die Rückstellfeder als Druckfeder ausgebildet werden. Auch im Zusammenhang mit der Befestigung des Faltenbalges sind Variationsmöglich keiten gegeben.Furthermore, the design of the nozzle can be made differently will. So it is easily possible to open the nozzle head put on the nozzle body. Furthermore, the return spring be designed as a compression spring. Also related to the attachment of the bellows is possible given.
Claims (8)
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Citations (3)
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EP0611919A1 (en) * | 1993-01-16 | 1994-08-24 | L. & C. Steinmüller GmbH | Method for supplying combustion gas containing oxygen to an incinerator with a grate furnace and apparatus for carrying out the method |
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1997
- 1997-03-19 DE DE1997111370 patent/DE19711370A1/en not_active Withdrawn
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Title |
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