DE2233627B2 - Gasbrenner - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Gasbrenner mit einem lußeren Brennerrohr, durch welches Verbrennungsluft in den Verbrennungsraum gefördert wird, mit einer koaxial im Brennerrohr angeordneten Gaslanze zum Zuführen des Brenngases in den Verbrennungsraum und mit einer vor der Mündung der Gaslanze angeordneten, eine zentrale Öffnung aufweisenden, relativ zum Brennerrohr axial verschiebbaren Stauscheibe, durch deren Verschiebung in dem konusförmig verjüngten Endabschnitt des Brennerrohres dessen wirksamer Austrittsquerschnitt für die Verbrennungsluft veränderbar ist, sowie mit Zündelektroden im Raum zwischen der Stauscheibe und der Mündung der Gaslanze.

Ein solcher Brenner ist aus der FR-PS 15 65 737 bekannt. Dieser Brenner, bei dem der wirksame Austrittsquerschnitt der Gaslanze durch einen relativ Und koaxial zu dieser verschiebbaren Gasregelkonus veränderbar ist, wird zur Befeuerung von modernen Hochleistungskesseln benutzt. Diese Hochleistungskessel haben zur Erzielung eines günstigen Wärmeübergangs hohe Rauchgasgeschwindigkeiten und damit hohe Gegendrücke im Feuerraum. Zur Überwindung dieser Gegendrücke bedürfen die Brenner eines hohen Gebläsedruckes. Dieser hohe Gebläsedruck führt aber zu folgenden Schwierigkeiten:

Da das Gebläse bereits vor der Zündung eingeschaltet ist, ergibt sich durch den starken Gebläsedruck eine hohe Luftgeschwindigkeit im Bereich der Zündelektroden Der Lichtbogen zwischen den Hochspannungselektroden wird dadurch lang und kühlt sich stark ab. Als Folge davon treten Fehlzündungen auf oder es erfolgt überhaupt keine Zündung mehr. Außerdem muß ein soHier Brenner an seinem Gasaustritt den hohen Gebläsedruck noch überwinden. Die Gasversorgungsnetze haben jedoch nur begrenzte Gasdrücke. Es kann daher passieren, daß der Druck im Innenraum größer ist als der zur Verfügung stehende Gasdruck, so daß das Gas an einem Austreten gehindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner der eingangs genannten Art für einen Hochleistungskessel zu schaffen, der bei hohem Gebläsedruck eine einwandfreie Zündung und im Lastzustand den Gasaustritt gewährleistet.

Die gestallte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gaslanze von einem im Bereich ihrer Mündung eine Taille aufweisenden Rohr umgeben ist, das die zentrale öffnung der Stauscheibe umschiießend mit der Stauscheibe verbunden ist und dessen stromauf liegendes Ende mit einer auf der Gaslanze befindlichen Manschette einen über eine axiale Verschiebung von Gaslanze und Rohr gegeneinander verstellbaren Eintrittsquerschnitt begrenzt, der in der Zündstellung weitgehend geschlossen isi und in der Laststellung innerhalb des Rohres im Bereich von dessen Taille eine Luftströmung erzeugt, in der gegenüber der Luftströmung außerhalb des Rohres ein Unterdruck herrscht

Es ist an sich bei einem ölbrenner bekannt (DT-OS 19 27 335) auf der in Achsrichtung bewegbaren Brennerlanze eine Manschette anzuordnen, die mit Einziehungen des Brennerrohres zusammenwirkt, so daß in der Zündstellung der Brennerlanze der Gebläseluftstrom gedrosselt und damit der Druck an der Brennerdüse vermindert wird. Eine solche Anordnung ist für Gasbrenner jedoch weniger geeignet, weil die gesamte Luftzufuhr zur Stauscheibe in der Zündstellung der Brennerlanze gedrosselt wird, so daß zwar die Situation beim Zünden verbessert werden könnte, während beim Übergang auf den Lastzustand die Eigenschaften des Brenners sehr stark beeinträchtigt werden, denn an der Stauscheibe fehlt die hohe Pressung des Gebläses, die die notwendige Mischungsenergie zur Vormischung des Gases mit der Verbrennungsluft liefert.

Durch die Erfindung werden in der Zündphase, in der Anlaufphase wie auch in der Lastphase optimale Bedingungen erzeugt. In der Zündphase sorgt die Manschette dafür, daß im Zündbereich der vom Gebläse erzeugte Druck so reduziert ist, daß der Zündvorgang nicht beeinträchtigt wird, während aber zugleich der volle Gebläsedruck an der Stauscheibe ansteht, so daß in der Anlaufphase die für eine stabile Flamme erforderliche Mischenergie vorhanden ist, während in der Lastphase der volle Gebläsedruck zur Überwindung des Feuerraumgegendruckes zur Verfügung steht, im Bereich des Gasaustritts aber ein Unterdruck erzeugt wird, weil in der Taille die Geschwindigkeit der Luftströmung erhöht wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die teilweise Seitenansicht des Gasbrenners in Zündstellung,

F i g. 2 den Gasbrenner der F i g. 1 in Laststellung;.

Die Fig. 1 und2 zeigen einen Gasbrenner,bestehend |us einem Brennerrohr 1, welches an seiner dem jlrennerraum 2 zugewandten Seite eine konische Verjüngung 3 aufweist. Durch dieses Brennerrohr 1 «vird von einem nicht eingezeichneten Gebläse Ver- S ferennungsluft in Pfeilrichtung in den Brennraum 2 gefördert. Koaxial im Brennerrohr 1 angeordnet befindet sich eine Gaslanze 4. welche ihrerseits in einer Führungshülse 5 gehalten ist. Über die Gaslanze 4 wird das in der Regel aus einem Gasversorgungsnetz itammende Brenngas zum Brennraum 2 gefördert. An ihrer Mündung besitzt die Gaslanze 4 eine Reihe von Seitlichen Gasatästrittsöffnungen 8 sowie einen nicht gezeichneten Innenkonus, welcher durch den entsprechend ausgebildeten Gasregelkonus 6 verschlossen werden kann. Durch Verschieben von Gasregelkonus 6 und Gaslanze 4 gegeneinander läßt sich der wirksame Gasaustrittsquerschnitt der Gaslanze 4 verändern und somit die Brennerleistung regeln, beim Zündvorgang verschließt der Gasregelkonus 6 die Mündung der Gaslanze 4, so daß nur noch eine geringe Gasmenge aus den seitlichen Auslaßöffnungen 8 heraustreten kann. Diese Gasmenge vermischt sich mit der außen an der Gaslanze 4 vorbeiströmenden Verbrennungsluft zu einem zündfähigen Gemisch, welches durch einen zwischen den Zündelektroden 16 brennenden Lichtbogen gezündet wird.

Ein mit dem Gasregelkonus 6 über Verbindungsstege 10 fest verbundenes Rohr 9, welches nach Art eines Venturi-Rohres eine Taille besitzt, umschließt die Gaslanze 4 koaxial auf einem Teil ihrer Länge. Das Rohr 9 ist so angeordnet, daß die Taille gerade im Bereich der Mündung der Gaslanze 4 liegt. An seinem vorderen, dem Brennraum 2 zugewandten Ende trägt das Rohr 9 eine Stauscheibe 11. In der Laststellung befindet sich diese Su-uscheibe 11 am Beginn der konischen Verjüngung 3 des Brennerrohres 1. Im Bereich der Eintrittsöffnung des taillierten Rohres 9 ist um die Gaslanze 4 eine Manschette 13 herumgelegt, welche zur Vermeidung unnötiger Wirbelbildung strömungsgünstig ausgebildet ist und durch welche bei einer Verschiebung des taillierten Rohres 9 gegenüber der Gaslanze 4 in axialei Richtung der wirksame Eintrittsquerschnitt für Verbrennungsluft verändert werden kann. Sowohl die Gaslanze 4 als auch der Gasregelkonus 6, sowie mit diesem das taillierte Rohr 9 und die Stauscheibe 11 sind zur Brennerregelung unabhängig voneinander axial verschiebbar. Zu diesem Zweck ist die Gaslanze 4 der Führungshülse 5 und der Gasregelkonus 6 an einer Führungsstange 7 geführt. Der Antrieb selbst geschieht in an sich bekannter Weise, z. B. über motorisch betriebene und über ein Steuergerät angesteuerte Gewindespindeln.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt:

Vor dem Zünden des Brenners wird durch Verschieben von Gaslanze 4 und Gasregelkonus 6 gegeneinander die Mündung der Gaslanze 4 verschlossen. Gleichzeitig wird dadurch der Einlaßquerschnitt des taillierten Rohres 9 zwischen dessen Wandung und der Manschette 13 verringert, so daß eine im Vergleich zum Normalbetrieb geringe Menge Verbrennungsluft in das taillierte Rohr 9 eintreten kann. Diese Verbrennungsluft vermischt sich mit dem aus den seitlichen Austrittsöffnungen 8 austretende Gas zu einem zündfähigen Gemisch, welches zwischen den Elektroden 16 gezündet wird. Da im B.ereich der Zündelektroden 16 das taillierte Rohr 9 seinen größten Querschnitt besitzt, während gleichzeitig der Einlaßquerschnitt während der Zündung außerordentlich gering ist und der Hauptteil der Verbrennungsluft außen am Rohr 9 vorbei in die Brennkammer 2 strömt, wird zum einen die Bildung eines zündfähigen Gemisches begünstigt, während zum anderen im Bereich der Zündelektroden 16 die Strömungsgeschwindigkeit aufgrund der geringen Gasmenge und des großen Rohrquerschnities so gering ist, daß dadurch nur eine unwesentliche Kühlung der Elektroden 16 bedingt ist. Fehlzündungen des Brenners werden auf diese Weise weitestgehend vermieden.

Hat der Gasbrenner gezünde', so wird die Gaslanze 4 in Richtung vom Brennraum 2 hinwegbewegt, wodurch die Gaszufuhr und gleichzeitig die Zufuhr von Verbrennungsluft in das taillierte Rohr 9 erhöht wird, so daß die Flamme, welche durch die zentrale Öffnung 12 der Stauscheibe 11 in den Brennraum 2 hineingreift, größer wird. Gleichzeitig mit dem Öffnen der Gaslanze 4 wird der Ringquerschnitt zwischen der Stauscheibe 11 und der Verjüngung 3 des Brennerrohres 1 vergrößert und damit der Zustrom von Verbrennungsluft zum Brennraum 2 erhöht. Durch weiteres gegenseitiges Verfahren von Gaslanze 4 und Gasregelkonus 6 in Verbindung mit der Stauscheibe 11 läßt sich das Brennverhalten des Brenners noch optimieren.

Als bedeutender Vorteil dieser Anordnung ergibt sich, daß ein solcherart ausgestatteter Brenner auch dann noch einwandfrei arbeiten kann, wenn der Druck des Gasversorgungsnetzes im Bereich des Druckes dazugehörten Verbrennungsluft oder gar darunter liegt, was bei neueren Hochleistungsbrennern durchaus vorkommen kann. Ist der Gasdruck geringer als der Luftdruck, dann kann bei einem herkömmlichen Brenner kein Gas aus der Gaslanze austreten, während dann, wenn der Gasdruck nur geringfügig über dem Luftdruck liegt, die Flamme instabil ist. In beiden Fällen führt die beschriebene Anordnung des taillierten Rohres 9 über der Gaslanze 4 dazu, daß in der Taillenströmung der Verbrennungsluft gegenüber dem Brenngas ein Unterdruck erzeugt wird, welcher dazu führt, daß der Austritt des Gases aus der Gaslanze 4 durch den damit verbundenen Saugeffekt gefördert oder gar erst ermöglicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:-

1. Gasbrenner mit einem äußeren Brennerrohr, durch welches Verbrennungsluft in den Verbren- S nungsraum gefördert wird, mit einer koaxial im Brennerrohr angeordneten Gaslanze zum Zuführen des Brenngases in den Verbrennungsraum und mit einer vor der Mündung der Gaslanze angeordneten, eine zentrale öffnung aufweisenden, relativ zum Brennerrohr axial verschiebbaren Stauscheibe, durch deren Verschiebung in dem konusförmig verjüngten Endabschnitt des Brennerrohres dessen wirksamer Austrittsquerschnitt für Verbrennungsluft veränderbar ist, sowie mit Zündelektroden im Raum zwischen der Stauscheibe und der Zündung der Gaslanze, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaslanze (4) von einem im Bereich ihrer Mündung eine Taille aufweisenden Rohr (9) umgeben ist, das die zentrale öffnung (12) der Stauscheibe (11) umschließend mit der Stauscheibe (11) verbunden ist und dessen stromauf liegendes Ende mit einer auf der Gaslanze (4) befindlichen Manschette (13) einen über eine axiale Verschiebung von Gaslanze (4) und Rohr (9) gegeneinander verstellbaren Eintrittsquerschnitt begrenzt, der in der Zündstellung weitgehend geschlossen ist und in der Laststellung innerhalb des Rohres (9) im Bereich von dessen Taille eine Luftströmung erzeugt, in der gegenüber der Luftströmung außerhalb des Rohres 3,0 (9) ein Unterdruck herrscht.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (9) im Bereich seiner Taille mit einem Gasregelkonus (6) fest verbunden ist, welcher durch Verschieben relativ und koaxial zur Gaslanze (4) deren wirksamen Austrittsquerschnitt ändert.