Verfahren zum Erzeugen von Heissluft und eine Brenneranordnung für die Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen

Abstract

 s7 Die Brenneranordnung für die Erzeugung von heisser Luft besteht aus einem Gehäuse (7), welches den oder die Brenner (1) vollständig umschliesst. Die Flamme (47) über dem Brenner (1) ist von Luftleitmitteln (33) umgeben, die einen Flammraum (35) bilden. Durch Luftströmungsteiler (39) wird die am Grund des Gehäuses (7) eingeführte Frischluft aufgeteilt. Ein Teil der Frischluft gelangt direkt an den Grund der Flamme (47); der übrige Teil gelangt von oben in den Flammraum (35). Über letzterem liegt ein Lochblech (29), welches die von oben eingeleitete Frischluft und das aus dem Flammraum (35) austretende heisse Gas staut, um eine gründliche Vermischung und damit möglichst vollständige Oxydation zu ermöglichen.

Beschreibung

[0001] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Erzeugen von Heissluft gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Brenneranordnung für die Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen zur Erzeugung von Heissluft gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 3.

[0002] Aus der deutschen Patentschrift 31 53336 ist ein Brennerfürgasförmigen Brennstoff zum Einsatz in einem Heisslufterzeuger bekannt, welcher in einem Gehäuse untergebracht ist, durch welches die zu erwärmende Luft hindurchgeführt wird. Die auf der Unterseite des Brenners in das Gehäuse eingeführte Luft dient zudem zur Kühlung des Brenners selbst und es ist damit eine hundertprozentige Ausnutzung der durch den Brenner erzeugten Wärme möglich. Dem Brenner werden in stöchiometrischem Verhältnis Luft und Brenngas bereits gemischt zugeführt, um eine möglichst vollständige Verbrennung in der Flamme zu erreichen. Dennoch gelingt es nicht, die von Amtsstellen aufgestellten Werte (Luftreinhalteverordnung) bezüglich der Abgase in allen Fällen zu erreichen. Insbesondere bei Verbrennung von Erdgas mit sich ändernder Zusammensetzung kann es zu Ueberschreitungen der erlaubten NOX-Werte kommen.

[0003] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zum Erzeugen von Heissluftzu schaffen, welches die Erzeugung von schadstoffarmen Heizgasen ermöglicht. Die Erfindung wie sie in Anspruch 3 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Brenneranordnung zur Erzeugung von Heissluft zu schaffen, mittels welcher eine Verbrennung des Brenngases erreicht ist, welche die zur Zeit gültigen Werte der Vorschriften unterschreitet.

[0004] Ueberraschenderweise gelingt es, durch die erfindungsgemässe Führung der sich erwärmenden Luft im Bereich des Brenners diese Aufgabe in einwandfreier Weise zu lösen. Die Luftleitmittel teilen die den Brenner umfliessende Luft in zwei Ströme auf, wobei der erste auf den Grund der Flamme gerichtet ist und gleichzeitig das Brennergehäuse kühlt und der zweite seitlich und von oben an die Spitze der Flamme herangeführt wird, um in deren äusserste Zone hineinzugelangen. Die erfindungsgemässe Anordnung der Luftleitmittel ermöglicht es, sehr klein dimensionierte Brennerköpfe in Serie auf einem Gas/Luftgemisch-Zuführrohr anzuordnen und die heisse Luft entlang eines beliebig langen, über den Brennern angeordneten Schlitzes austreten zu lassen.

[0005] Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Brenneranordnung mit mehreren in Serie geschalteten Brennern,

Figur 2 einen Querschnitt längs Linie 11-11 in Figur 3 durch eine Brenneranordnung und

Figur 3 einen Schnitt längs Linie 111-111 in Figur 2 der Brenneranordnung.

[0006] In der gezeigten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung gemäss den Figuren 1 bis 3 ist ein Brenner 1 eingesetzt, wie er in der deutschen Patentschrift 31 53 336 beschrieben wird. Vorzugsweise wird ein Gasbrenner eingesetzt wie er im Schweizer Patentgesuch Nr. 789/92-2, entsprechend der EP-Anmeldung Nr. (noch nicht bekannt), offenbart ist.

[0007] Der Brenner 1 sitzt auf einem Gas/Luftgemisch-Zuführrohr 3, welches durch einen Stutzen 5 mit einer Gemischaufbereitungsanlage (nicht gezeigt) verbindbar ist. Der Brenner 1 kann direkt mit dem Zuführrohr 3 verschweisst oder mittels einer Schraubverbindung mit letzterem verbunden sein.

[0008] Das Zuführrohr 3, auf welchem in Serie eine Mehrzahl von Brennern 1 befestigt ist, ist in einem Gehäuse 7 angeordnet und wird von diesem umschlossen. Das Zuführrohr 3 liegt in einem Abstand zum Boden 8 U-förmig ausgebildeten Gehäuseunterteil 9 und wird vom oberen Ende des Stutzens 5 getragen. Zwischen der Unterseite des Zuführrohres 3 und dem Boden 8 des Gehäuseunterteiles 9 kann ein erstes Leitblech 11 eingesetzt sein. Zwischen den Längskanten des Leitbleches 11 und den vertikalen Schenkeln 10 des Gehäuseunterteiles 9 kann Frischluft, welche durch den Frischluftstutzen 13 in das Gehäuse 7 eingeleitet wird, gleichmässig verteilt nach oben geführt werden. Das U-förmige Gehäuseunterteil 9 besteht aus einem Stück und kann beispielsweise ca. 30 oder mehr Brenner 1, welche auf einem entsprechend langen Zuführrohr 3 befestigt sind, aufnehmen.

[0009] An den beiden Oberkanten der Schenkel 10 des Gehäuseunterteiles 9 sind Blechlamellen 15 mittels Schrauben 17 befestigt und überlappen sich in den Bereichen 21 um einige Millimeter. Die Lamellen 15 weisen am Durchtritt der Schraube 19 Schlitze 23 auf, die unterschiedliche Längenausdehnungen des Gehäuseunterteiles 9, das sich im kalten Teil befindet, und den Lamellen 15, die sehr heiss werden, ausgleichen können. Die beiden Lamellen 15 verlaufen geneigt zueinander und bilden entlang den sich gegenüberliegenden freien Kanten eine schlitzförmige Austrittsöffnung 25. In den beiden geneigt verlaufenden Abschnitten der Lamellen 15 sind Ausnehmungen 27 zum Einhängen von Lochgittern 29 ausgestanzt. An den Lochgittern 29 sind nach aussen ragende Laschen 31 angebracht, die mit Spiel durch die Ausnehmungen 27 hindurchgeführt werden können. Die Lochgitter 29 liegen folglich lose, jedoch allseitig gehalten zwischen den beiden Lamellen 15. Unterschiedliche Wärmedehnungen der letzten beiden Teile werden durch das Spiel der Laschen 31 in den Ausnehmungen 27 ausgeglichen.

[0010] Auf den Brennern 1 sitzen Luftleitmittel 33, denen jeweils zwei, drei oder mehr Brenner 1 zugeordnet sind. Die Luftleitmittel 33 bilden einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Flammraum 35, der oben offen ist und seitlich jeweils im Bereich der Flammenaustrittsöffnung 37 an der Oberfläche des Brenners 1 einen Luftströmungsteiler 39 aufweisen. Der Luftströmungsteiler 39 besteht aus einem rampenartig aus der Oberfläche dervertikalliegenden Abschnitte des Luftleitmittels 33 ausgebildeten Blechlappen. Letzterer kann durch Ausstanzen von Schlitzen 41 und Aufbiegen aus letzterem erzeugt werden. Die Luftströmungsteiler 39 überlappen den Brenner 1. Im dargestellten Beispiel ist jedes Luftleitmittel 33 mit zwei Brennern 1 durch Schrauben 43 verbunden. Es können auch drei oder vier Brenner 1 ein gemeinsames Luftleitmittel 33 aufweisen. Vorzugsweise ist nur eine der Verbindungen zwischen dem Leitmittel 33 und den Brennern 1 fest. Die zusätzlichen Verbindungen sind so ausgestaltet, dass eine Dilatation, hervorgerufen durch unterschiedliche Ausdehnung der einzelnen Teile, möglich ist. Zwischen den nebeneinander angeordneten Brennern 1 sind die Luftleitmittel 33 durch Umbiegen von deren unteren Abschnitten in die Horizontale verschlossen. DerAbschluss muss nicht vollständig sein; doch soll der Eintritt eines grösseren Luftstromes verhindert werden.

[0011] Zwischen den Oberkanten 45 der Luftleitmittel 33 und dem Lochgitter ist ein Zwischenraum offengelassen, der den Durchtritt von Luft in den Flammraum 35 von oben ermöglicht.

[0012] Zur Verbindung eines über die Flammenaustrittsöffnungen 37 hinwegfliessenden Luftstromes können L-förmige Lamellen 46 zwischen den seitlichen Leitmitteln 33 eingesetzt sein. Die Lamellen 46 können sich oben über den Bereich seitlich der Flamme 47 erstrecken.

[0013] Im folgenden wird die Funktionsweise der Brenneranordnung näher erläutert. Durch den Stutzen 5 wird in stöchiometrischem Verhältnis gemischtes Brenngas und Luft in das Zuführrohr 3 eingeführt welches von dort in gleichmässiger Menge den Brennern 1 zufliesst. Durch nicht näher beschriebene und auch nicht dargestellte Zündmittel, z.B. einer Zündkerze, wird das aus der Fiammenaustrittsöffnung 37 austretende Gas/Luft- Gemisch entzündet, und es bildet sich über jedem Brenner innerhalb des Flammraumes 35 eine Flamme 47.

[0014] Durch den Frischluftstutzen 13 fliesst in vorgegebener einstellbarer Menge Frischluft von unten in den U-förmigen Gehäuseteil 9 und wird, falls vorhanden, durch das Leitblech 11 entlang den Seitenwänden 10 des Gehäuses 9 nach oben gelenkt. Durch die Luftströmungsteiler 39 wird ein Teil der nach oben strömenden Luft in den Flammraum 35 hineingeleitet und gelangt in Kontakt mit dem unteren Teil der Flamme 47 und vermischt sich mit dem bereits entzündeten Gas/Luft-Gemisch. Diese seitlich von unten in die Flamme eingespeiste Luft hat eine ähnliche Funktion wie die Sekundärluft bei einem Bunsenbrenner. Die nicht von den Luftströmungsteilern 39 abgezweigte und in den Flammraum 35 eingeleitete Frischluft strömt aussen an den Luftleitmitteln 33 nach oben und gelangt, umgelenkt am Lochgitter 29, von oben in den Flammraum 35 und bewirkt dort eine Oxydation von noch nicht verbrannten Bestandteilen des heissen Brenngasluftgemisches. Zusammen mit den heissen Verbrennungsprodukten, der unten in den Flammraum 35 eingeführten zusätzlichen Frischluft strömt das heisse Gemisch durch das Lochgitter 29 nach oben und kann die Brenneranordnung durch die Austrittsöffnung 25 verlassen.

[0015] Die von unten in den Gehäuseunterteil 9 eingeleitete Frischluft kühlt sowohl das Zuführrohr 3 als auch den Brenner 1 sowie den Gehäuseunterteil 9 und die unteren Bereiche der Blechlamellen 15. Beim Eintritt der an den Luftströmungsteilern 39 vorbeiströimenden Luft in den Flammraum 35 ist diese bereits vom Flammraum 35 seitlich abgestrahlte Wärme angewärmt.

[0016] Messungen haben ergeben, dass die an der Austrittsöffnung 25 austretende heisse Luft nur noch in sehr geringem Masse mit Schadstoffen belastet ist und die vorgeschriebenen Werte der Luftreinhalteverordnungen erfüllt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen von Heissluft mit einer Brenneranordnung für Brenngas, bei der der Brenner in einem Gehäuse eingesetzt ist und von der zu erwärmenden Frischluft umströmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Flamme (47) über dem Brenner (1) in einem teilweise geschlossenen Flammraum (35) abbrennt und die dem Gehäuse (7) zugeführte Frischluft durch Luftströmungsteiler (39) teilweise von unten und teilweise von oben in den Flammraum (35) eingeleitet wird.

2. Brenneranordnung für gasförmige Brennstoffe zur Erzeugung von Heissluft, bei der der Brenner in einem Gehäuse eingesetzt und von Luft umströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass über der Flammenaustrittsöffnung (37) über dem Brenner (1) einen teilweise geschlossenen Flammraum (35) bildende Luftleitmittel (33) eingesetzt sind, und dass an den Luftleitmitteln (33) zum Einleiten eines Teiles der Luft in den Bereich des Bodens des Flammraumes (35) und den Rest der Luft in den oberen Teil des Flammraumes (35) bestimmte Luftströmungsteiler (39) angeformt sind.

3. Brenneranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitmittel (33) aus am Brenner (1) befestigen Blechen bestehen, an denen im Bereich der Flammenaustrittsöffnung (37) die rampenförmig nach aussen gebogene Luftströmungsteiler (39) ausgestanzt sind, welche in den Strömungsbereich ausserhalb des Brenners (1) hineinragen.

4. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über den Luftleitmitteln (33) und in einem Abstand zu deren Oberkanten (45) ein Lochblech (29) angeordnet ist.

5. Brenneranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochblech (29) mit an diesem angebrachten Laschen (31) mit Spiel in Ausnehmungen (27) am Gehäuse (7) befestig ist.

6. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) einen U-förmigen Gehäuseunterteil (9) und zwei den Gehäuseunterteil (9) oben verengenden, eine schlitzförmige Austrittsöffnung (25) bildende Blechlamellen (15) aufweist.

7. Brenneranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (7) mehrere Blechlamellen (15) nebeneinanderliegend und sich überlappend angeordnet sind, und dass jede Blechlamelle (15) zum Ausgleich ungieicherWärmeausdehnung verschiebbar mit dem Gehäuseunterteil (9) verbunden ist.

8. Brenneranordnung nach einem derAnsprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitmittel (33) jeweils nur mit einem Brenner (1) fest verbunden sind.

9. Brenneranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass quer zu den Luftleitmitteln (33) Lamellen (46) eingesetzt sind.

Zeichnung