DE19822336C2 - Vorrichtung zum Betreiben eines atmosphärischen, insbesondere vollvormischenden Gasbrenners - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Betreiben eines atmosphärischen, insbesondere vollvormischenden Gasbrenners nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

Aus der DE 196 28 710 A1 ist es bekannt, bei einem vollvormischenden atmosphärischen Brenner den Modulationsbereich zu erweitern, indem Zusatzluft über ein Gebläse am Ende der Mischrohre, d. h. in der Nähe der Brenneroberfläche eingebracht wird.

Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt (DE 195 40 772 A1), zur Erhöhung der Primärluftansaugung für einen atmosphärischen Gasbrenner eine Düsenanordnung vorzusehen, bei der über mehrere Gasdüsen der Brennstoff in ein Mischrohr injiziert wird.

Aus der DE 43 41 029 A1 ist ferner bereits ein atmosphärischer Gasbrenner bekannt, bei dem koaxial zur Brenngasdüse eine Luftdüse ausgebildet ist, über die zusätzliche Verbrennungsluft in das Mischrohr des Injektorkörpers eingedüst wird, wobei zur Eindüsung der zusätzlichen Verbrennungsluft ein Gebläse dient.

Bei einer anderen Ausführungsform eines atmosphärischen Gasbrenners gemäß der DE 44 19 345 A1 wird die zusätzliche Verbrennungsluft über eine am Eingangsbereich des Mischrohres ausgebildeten ringförmigen Düse in das Mischrohr eingeleitet. Auch hier erfolgt die Einleitung der zusätzlichen Verbrennungsluft mittels eines Gebläses.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auf einfache Art und Weise eine Variation des Brennstoff-Luftverhältnisses, die zum Ausgleich von Veränderungen des Brennstoff- Luftverhältnisses über dem Modulationsbereich und/oder zur Anpassung des Gasbrenners an verschiedene Brennstoffe ohne Düsenwechsel eingesetzt werden kann. Durch den zusätzlich in das Mischrohr eingedüsten Luftstrahl wird weitere Umgebungsluft mitgerissen; diese Luftimpuls-Unterstützung führt zu einer vorteilhaften Anhebung der Primärluftzahl λ, ohne den Bauraum des Gasbrenners, insbesondere die Düsen- und Mischrohranordnung vergrößern zu müssen. Damit wird ein kompakter Gasbrenner zur Verfügung gestellt, bei dem eine adaptive Anpassung der Primärluftansaugung möglich wird.

Durch die Merkmale der Unteransprüche sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Anordnung eines Gasbrenners möglich.

Im modulierenden Betrieb eines atmosphärischen Gasbrenners mit Vollvormischung nimmt bei kleiner werdender Last das Luftverhältnis zu, weil sich der Injektorwirkungsgrad wegen des verringerten Massendurchsatzes verbessert. Daher wird vorgeschlagen, die zusätzliche Verbrennungslufteindüsung über die Luftdüse in Abhängigkeit von der Brennerbelastung zu regeln.

Der Luftstrom wird durch ein Gebläse bzw. Lüfter gefördert. Dem Gebläse ist eine Luftdrossel vorgeschaltet, mit deren Hilfe die Luftstrommenge gesteuert werden kann. Damit wird der Einsatz eines einfachen Gebläses mit Konstant-Drehzahl möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt den schematischen Gesamtaufbau eines Gasbrennersystems, Fig. 2a eine Schnittdarstellung, Fig. 2b eine Seitenansicht und Fig. 2c eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2b im Injektionsbereich des Gasbrenners.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Fig. 1 zeigt einen atmosphärischen Gasbrenner 10 für ein Heizgerät mit parallel nebeneinander angeordneten Mischrohren 12, die gemeinsam von einer z. B. aus Edelstahl bestehenden Brennerplatte 14 überdeckt sind. Die Brennerplatte 14 verfügt über eine Anzahl von Brenneraustrittsöffnungen 16, aus denen das Brenngas- Luftgemisch austritt und über eine nicht dargestellte Zündeinrichtung entzündet wird. Den Mischrohren 12 des atmosphärisch betriebenen Gasbrenners 10 wird über eine Gasarmatur 18 und über eine entsprechende Leitung 20 Brenngas unter Druck zugeführt. Wie insbesondere Fig. 2a verdeutlicht, weist jedes Mischrohr 12 eine injektorartig aufgeweitete Eingangsöffnung 22 auf, wobei die sich diffusorartig erweiternden zylindrischen Mischrohre 12 in eine Mischkammer 24 einmünden. Zur Unterstützung der Primärluftansaugung im Eingangsbereich der Mischrohre 12 ist eine im nachfolgenden näher beschriebene Luftfördereinrichtung vorgesehen. Über ein Gebläse 26 und über eine zentrale Luftleitung 28 wird zusätzlich Verbrennungsluft zu den Eingangsöffnungen 22 der Mischrohre 12 gefördert. Zur Regelung der Verbrennungsluftmenge ist in der Luftleitung 28 eine Luftdrossel 30 vorgesehen. Über eine im Abgasraum des Heizgeräts angeordnete Lambda-Sonde 32 wird eine Regelung der Luftzahl λ ermöglicht. Die Lambda-Sonde 32, die Gasarmatur 18 sowie das Gebläse 26 und die Luftdrossel 30 stehen über entsprechende Verbindungsleitungen mit einem Steuergerät 34 des Heizgeräts in Verbindung.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung für das kombinierte Brenngas/Verbrennungsluft-Düsensystem. Dabei sind Brenngasdüsen 36 zentrisch zu den Mischrohröffnungen 22 und von diesen beabstandet, angeordnet. Oberhalb der Brenngasdüsen 36 sind an der Luftverteilerleitung 28 Luftdüsen 38 angeordnet, deren Längsachsen die Mischrohr- Längsachsen unter einem spitzen Winkel schneiden.

Bei entsprechender Auslegung des Austrittsquerschnitts der Gasdüsen 36 und deren Abstände zu den Mischrohren 12 und bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Mischrohröffnungen 22 werden über das Steuergerät 34 die Brenngasströme zu den Brenngasdüsen 36 und die Luftströme zu den Luftdüsen 38 so aufgeteilt, daß sich die gewünschte Luftzahl λ ergibt, die damit über den gesamten Modulationsbereich des Gasbrenners 10 konstant gehalten werden kann. Die eigentliche Leistungssteuerung des Gasbrenners erfolgt auf herkömmliche Art und Weise, indem eine der Wärmeanforderung entsprechende Brenngasmenge über die Brenngasdüsen 36 in die Mischrohre 12 eingedüst wird. Durch den über die Mischrohröffnungen 22 unter Druck eingedüsten Brenngasstrom wird die für die Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft mitgerissen. Mit zunehmender Brennerbelastung verschlechtert sich jedoch der Injektorwirkungsgrad der Mischrohre 12, so daß unter Umständen die Verbrennung unvollständig, d. h. ohne Luftüberschuß, erfolgt. Um dem entgegenzuwirken, wird in diesen Betriebszuständen zusätzlich über die Luftdüsen 38 Verbrennungsluft in die Mischrohre 12 injiziert. Dadurch, daß die Luft unter Druck eingedüst wird, unterstützt der Luftaustrittsimpuls die Förderwirkung für die gesamte Verbrennungsluft. Entsprechende Luftzahländerungen, die unter anderem auch durch einen Gasartenwechsel verursacht werden können, werden durch die im Abgasweg angeordnete Lambda-Sonde 32 erfaßt, und ausgeregelt. Dabei ist das System so ausgelegt, daß selbst im Nennlastbetrieb des Gasbrenners die Verbrennung bei einem Brenngas mit hoher Wobbezahl und damit hohem Verbrennungsluftbedarf (z. B. Erdgas H) überstöchiometrisch erfolgt, so daß die sich bei einem Gasartenwechsel auf ein Brenngas mit geringerem Verbrennungsluftbedarf (z. B. Erdgas L) ergebende Luftzahlerhöhung durch eine entsprechende Reduzierung der Luftzufuhr über die Luftdüsen 38 auf einen optimalen Luftzahlwert heruntergeregelt wird.

Claims (3)

1. Atmosphärischer, insbesondere vollvormischender Gasbrenner für ein Heizgerät mit mindestens einem Mischrohr für ein Brenngas-Luft-Gemisch sowie mit mindestens einer der Mischrohröffnung zugeordneten Brenngasdüse und einer Brenneroberfläche mit Austrittsöffnungen für das Brenngas- Luft-Gemisch, ferner mit mindestens einer im Bereich der Mischrohröffnung angeordneten Luftdüse, mit deren Hilfe zusätzlich Luft in das Mischrohr injiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüse (38) exzentrisch zur Mischrohröffnung (22) und mit einer Neigung der Luftdüsen- Längsachse angeordnet ist, dergestalt, daß die Luftdüsen- Längsachse die Mischrohr-Längsachse unter einen Winkel schneidet.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung der Luftdüse (38) ober- oder unterhalb der Brenngasdüse (36) angeordnet ist.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströme zu den Luftdüsen (38) durch ein Gebläse bzw. Lüfter (26) gefördert wird, wobei dem Gebläse (26) eine Luftdrossel (30) vorgeschaltet ist, mit deren Hilfe die Luftstrommenge gesteuert werden kann.