DE19733767A1 - Fuel gas introduction device for a gas premix burner - Google Patents
Fuel gas introduction device for a gas premix burnerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von Brenngas in einen Luftstrom, insbesondere für einen Gas-Vor mischbrenner, mit einem Venturirohr, das in Richtung seiner Rohrachse von Luft durchströmt wird, und mit mindestens ei ner in das Venturirohr führenden Zuströmöffnung für das Brenngas. The invention relates to a device for initiating Fuel gas in an air stream, especially for a gas pre mixing burner, with a venturi tube pointing towards its Air flows through the tube axis, and with at least one egg ner in the venturi leading inlet for the Fuel gas.
Eine derartige Einleitungsvorrichtung ist beispielsweise durch die Veröffentlichung "Flame Special ISH Edition" der Firma Honeywell, Nr. 2, 1997 bekanntgeworden.Such an introduction device is, for example through the publication "Flame Special ISH Edition" of Honeywell, No. 2, 1997.
Bei dieser bekannten Einleitungsvorrichtung wird das Brenn gas in ein Venturirohr eingeleitet, in welchem ein negativer Luftdruck vorherrscht. Das Einleiten des Brenngases in den Luftstrom erfolgt dabei etwa im Bereich des engsten Quer schnitts des Venturirohrs über eine koaxial zur Rohrachse des Venturirohrs angeordnete ringförmige Zuströmöffnung. Das aus dieser ringförmigen Zuströmöffnung mantelförmig um den Luftstrom herum austretende Brenngas strömt im wesentlichen ohne Durchmischung mit dem Luftstrom an der Diffusorwand des Venturirohrs entlang. Die eigentliche Durchmischung zwischen Brenngas und Luft erfolgt erst in einem stromabwärts der Zuströmöffnung bzw. des Venturirohrs angeordneten Gebläse.In this known induction device, the burning gas introduced into a venturi tube in which a negative Air pressure prevails. The introduction of the fuel gas into the Air flow occurs approximately in the area of the narrowest cross Cut the Venturi tube over a coaxial to the tube axis of the venturi arranged annular inflow opening. The from this annular inflow opening in the shape of a jacket around the Air gas escaping around the air stream essentially flows without mixing with the air flow on the diffuser wall of the Venturi tubes along. The actual mixing between Fuel gas and air only take place in a downstream of the Inflow opening or the venturi arranged fan.
Damit die Brenngas/Luft-Strömung nicht schon vor Erreichen des Diffusorendes von der Diffusorwand abreißt, darf sich der Diffusor nicht zu schnell erweitern. Für einen gewünsch ten Austrittsquerschnitt des Diffusors bedingt dies eine entsprechend vorgegebene Baulänge des Venturirohrs.So that the fuel gas / air flow is not reached before the end of the diffuser tears off the diffuser wall the diffuser doesn't expand too quickly. For a desired one th exit cross-section of the diffuser requires one according to the specified length of the Venturi tube.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einleitungsvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine schnellere Erweiterung des Diffusors bzw. des Venturirohrs möglich wird.In contrast, the present invention has the object based on an introduction device of the aforementioned Kind in such a way that a faster expansion of the diffuser or the Venturi tube is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Drall erzeugungseinrichtung, die zumindest dem unmittelbar strom abwärts der mindestens einen Zuströmöffnung strömenden Ge misch aus Luft und Brenngas einen um die Rohrachse gerichte ten Drall aufprägt. According to the invention, this object is achieved by a swirl generating device that is at least the direct current downward of the Ge flowing at least one inflow opening mix air and fuel gas around the pipe axis imprinted twist.
Indem das Gemisch im Diffusor einen Drall, d. h. eine Strö mungskomponente um die Rohrachse herum, aufweist, kann eine Strömungsablösung von der Diffusorwand zumindest hinausgezö gert oder gar vollständig verhindert werden. Durch diese bessere und längere Anlage des Gemisches am Diffusor ist ei ne schnellere Erweiterung des Diffusors bzw. Venturirohrs möglich, wodurch bei gleichem Austrittsquerschnitt des Dif fusors die Baulänge des Venturirohrs gegenüber bekannten Einleitungsvorrichtungen verkürzt werden kann. Der Drall der Strömung führt weiterhin dazu, daß sich bereits im Diffusor die Luft und das Brenngas miteinander besser vermischen.By twisting the mixture in the diffuser, i. H. a stream tion component around the pipe axis, can Flow separation from the diffuser wall at least zoomed out be prevented or even completely prevented. Through this better and longer application of the mixture to the diffuser is egg ne faster expansion of the diffuser or venturi possible, whereby with the same outlet cross-section of the Dif fusors the overall length of the Venturi tube compared to known Introductory devices can be shortened. The swirl of the Flow also leads to the fact that it is already in the diffuser mix the air and the fuel gas better together.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist als Drallerzeugungseinrichtung die mindestens eine Zuströmöff nung vorgesehen, die schräg zur Rohrachse in Richtung auf die Innenwandung des Venturirohrs gerichtet ist. Durch eine leicht tangential gerichtete Zuströmung des Brenngases schräg zur Rohrachse kann dem Gemisch stromabwärts der min destens einen Zuströmöffnung ein leichter Drall versetzt werden. Durch den das Venturirohr durchströmenden Luftstrom kann an der Zuströmöffnung ein Unterdruck erzeugt werden, durch den das Brenngas in das Venturirohr angesaugt wird.In a particularly preferred embodiment, as Swirl generating device the at least one inflow voltage provided, which is at an angle to the pipe axis in the direction of the inner wall of the venturi is directed. By a slightly tangentially directed inflow of the fuel gas diagonally to the pipe axis, the mixture downstream of the min at least an inlet opening is offset by a slight swirl become. Through the air flow flowing through the Venturi tube a negative pressure can be generated at the inflow opening, through which the fuel gas is sucked into the Venturi tube.
Als vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß die mindestens eine Zuströmöffnung quer zur Rohrachse in Richtung auf die Innenwandung des Venturirohrs gerichtet ist. Gegebenenfalls strömt dazu das Brenngas unter einem gewissen Druck aus der Zuströmöffnung aus.As an advantageous development of this embodiment provided that the at least one inflow opening transverse to Pipe axis in the direction of the inner wall of the Venturi tube is directed. If necessary, the fuel gas flows in a certain pressure from the inflow opening.
Um das Brenngas möglichst gleichförmig in den Luftstrom ein leiten zu können, ist bei vorteilhaften Weiterbildungen die mindestens eine Zuströmöffnung eine den Luftstrom umgebende Ringöffnung. Das aus der Ringöffnung mantelförmig ausströ mende Brenngas kann z. B. aufgrund eines der Luft bereits stromaufwärts der Zuströmöffnung aufgeprägten Dralls eben falls in einen Drall versetzt sein.To make the fuel gas as uniform as possible in the air flow To be able to lead, is in advantageous developments at least one inflow opening surrounding the air flow Ring opening. The flow out of the ring opening in a jacket shape Mende fuel gas can e.g. B. due to one of the air already upstream of the inflow opening impressed swirl if in a twist.
Wenn innerhalb der Ringöffnung mindestens eine Leitfläche für das dazwischen ausströmende Brenngas vorgesehen ist, kann auch dem ausströmenden Brenngas ein Drall aufgeprägt werden. Die mindestens eine Leitfläche kann z. B. eine zwi schen den beiden die Ringöffnung bildenden Umfangswänden vorgesehene Leitschaufel sein.If there is at least one guide surface inside the ring opening is provided for the fuel gas flowing out between them, can also impart a swirl to the outflowing fuel gas become. The at least one guide surface can, for. B. an interim between the two peripheral walls forming the ring opening provided guide vane.
Bei besonders bevorzugten Weiterbildungen der einen Drall erzeugenden mindestens einen Zuströmöffnung ist diese durch ein innerhalb des Venturirohrs endendes Zuströmrohr gebil det. Diese Weiterbildung bietet den Vorteil, daß die Aus strömrichtung des Brenngases aus dem Zuströmrohr beliebig eingestellt werden kann. Weiterhin bildet ein in das Ventu rirohr hineinragendes Zuströmrohr eine Strömungsschikane, die zu Verwirbelungen in der Strömung führt und so zu einer besseren Vermischung zwischen Brenngas und Luft beiträgt.In particularly preferred developments of a twist generating at least one inflow opening is through an inflow pipe terminating inside the venturi det. This training has the advantage that the off flow direction of the fuel gas from the inflow pipe as desired can be adjusted. Furthermore, one forms in the ventu inlet pipe protruding into the pipe, a flow baffle, which leads to eddies in the flow and thus to a contributes to better mixing of fuel gas and air.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung ist die Drallerzeugungseinrichtung stromaufwärts der Zuströmöffnung zur Erzeugung eines Dralls in der Luft vorge sehen. Dieser Drall erzeugt stromabwärts auch einen Drall im Gemisch von Brenngas und Luft, wobei die Drallwirkung z. B. durch eine leicht tangential gerichtete Zuströmung des Brenngases weiter verstärkt werden kann.In another advantageous embodiment of the inven tion is the swirl generator upstream of the Inlet opening for generating a swirl in the air is featured see. This swirl also creates a swirl downstream Mixture of fuel gas and air, the swirl effect z. B. due to a slightly tangential inflow of Fuel gas can be further amplified.
Als bevorzugte Weiterbildung dieser Ausführungsform ist vor gesehen, daß als Drallerzeugungseinrichtung für die Luft stromaufwärts der mindestens einen Zuströmöffnung im Ventu rirohr mindestens eine Leitfläche für die Luft vorgesehen ist. So können z. B. vor oder im Einlaufbereich des Venturi rohrs ein oder mehrere Leitschaufeln für die Luft vorgesehen sein.As a preferred development of this embodiment, there is seen that as a swirl generator for the air upstream of the at least one inflow opening in the ventu tube provided at least one guide surface for the air is. So z. B. in front of or in the inlet area of the Venturi tube one or more guide vanes for the air be.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn stromabwärts der min destens einen Zuströmöffnung ein Radialgebläse vorgesehen ist. Der Drall des Gemisches kann zur Anströmung des Radial gebläses vorteilhaft genutzt werden. Bei Gegendrallanströ mung kann eine besonders hohe Gebläseleistung erreicht wer den, während bei Gleichdrallanströmung ein besonders ver lustarmer Eintritt des Gemisches ins Radialgebläse möglich ist.There are special advantages if the min at least one inflow opening provided a radial fan is. The swirl of the mixture can lead to the radial flow blower can be used advantageously. With counter-swirl flows a particularly high blower output can be achieved the while a particularly ver low-lust entry of the mixture into the radial fan possible is.
Um die Drallwirkung weiter zu steigern, können mehrere sol cher Einleitungsvorrichtungen, wie sie oben beschrieben sind, kaskadiert werden. So kann eine mehrfache Durchströ mung von Venturirohren und/oder von Drallerzeugungseinrich tungen vorgesehen sein.To further increase the swirl effect, several sol cher initiation devices, as described above are cascaded. So a multiple flow Venturi tubes and / or swirl generator lines are provided.
Wenn in bevorzugter Ausführungsform die Zuströmöffnung im wesentlichen zentral in der Rohrachse liegt, kann dadurch der niedere Druck im Zentrum der Zirkularströmung genutzt werden.If, in a preferred embodiment, the inflow opening in the lies essentially centrally in the tube axis the lower pressure in the center of the circular flow is used become.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfin dungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in be liebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaf ten Charakter für die Schilderung der Erfindung. Further advantages of the invention result from the Be writing and drawing. Likewise, the above mentioned and invented the features further invented in accordance with the invention individually for themselves or for several in be arbitrary combinations are used. The shown and The embodiments described are not intended to be final Understand enumeration, but rather have exemplary th character for the description of the invention.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gebläsebren ners, dem eine erfindungsgemäße Einleitungsvor richtung mit einem Venturirohr vorgeschaltet ist; Fig. 1 is a schematic representation of a Gebläsebren ner, which is an Einleitungsvor direction according to the invention upstream with a Venturi tube;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Einleitungsvorrichtung mit einer schräg zur Rohrachse ausgerichteten Zuströmöffnung für das Brenngas sowie den zugehörigen Strömungsver lauf; Fig. 2 shows a first embodiment of an inlet device according to the Invention with an inclined to the tube axis inlet opening for the fuel gas and the associated Strömver run;
Fig. 3 die Einleitungsvorrichtung der Fig. 2 mit einer quer zur Rohrachse ausgerichteten Zuströmöffnung sowie den zugehörigen Strömungsverlauf; Fig. 3, the inlet device of Figure 2 with a transversely to the tube axis aligned inflow opening and the associated flow path.
Fig. 4 die Einleitungsvorrichtung der Fig. 2 mit einer parallel zur Rohrachse ausgerichteten Zuströmöff nung sowie den zugehörigen Strömungsverlauf; und Fig. 4 shows the introduction device of Figure 2 with a parallel to the tube axis Zuströmöff opening and the associated flow profile. and
Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungs gemäßen Einleitungsvorrichtung mit ringförmiger Zuströmöffnung für das Brenngas. Fig. 5 shows a second embodiment of an inlet device according to the Invention with an annular inflow opening for the fuel gas.
Die Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Ge genstand teilweise stark schematisiert und sind nicht not wendigerweise maßstäblich zu verstehen.The figures of the drawing show the Ge according to the invention The subject is partly highly schematic and is not necessary understandable to scale.
In Fig. 1 ist ein Gas-Vormischbrenner mit einem Gaskessel 1 und mit einem Gebläse 2 gezeigt, das von einem Gebläsemotor 3 angetrieben wird und dem Gaskessel 1 ein Luft/Brenngas-Ge misch 4 zuführt. Dem Gebläse 2 vorgeschaltet ist eine Ein leitungsvorrichtung 10, in der Brenngas 5 der von dem Geblä se 2 angesaugten Luft 6 zugemischt wird.In Fig. 1, a gas premix burner with a gas boiler 1 and with a blower 2 is shown, which is driven by a blower motor 3 and the gas boiler 1 supplies an air / fuel gas mixture 4 . The blower 2 is preceded by a line device 10 , in which fuel gas 5 of the air 6 sucked in by the blower 2 is admixed.
Die Einleitungsvorrichtung 10 umfaßt ein Venturirohr (Ventu ridüse bzw. -kanal) 11, in dem die Luft 6 vorübergehend auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird. Über eine im Bereich des engsten Querschnitts des Venturirohrs 11 ange ordnete Zuströmöffnung 12 wird durch diesen Luftstrom das Brenngas 5 angesaugt, das in das Venturirohr 11 einströmt. Die Zuführung des Brenngases 5 wird mittels eines Gas-Null druckreglers 7 geregelt.The introduction device 10 comprises a Venturi tube (Ventu ridüse or channel) 11 , in which the air 6 is temporarily accelerated to a high speed. About a in the region of the narrowest cross section of the Venturi tube 11 arranged inflow opening 12 , the fuel gas 5 is sucked in by this air flow, which flows into the Venturi tube 11 . The supply of the fuel gas 5 is regulated by means of a gas zero pressure regulator 7 .
Dem im Diffusor 13 des Venturirohrs 11 strömenden Gemisch 4 wird ein um die Rohrachse 14 gerichteter Drall 15 aufge prägt, so daß eine Strömungsablösung des Gemischs 4 von der Innenwandung des Diffusors 13 verzögert bzw. vollständig verhindert wird. Der Drall 15 kann entweder durch einen der Luft 6 bereits stromaufwärts der Zuströmöffnung 12 aufge prägten Drall oder durch einen dem Gemisch 4 erst stromab wärts der Zuströmöffnung 12 aufgeprägten Drall erzeugt sein.The mixture 4 flowing in the diffuser 13 of the Venturi tube 11 has a swirl 15 directed around the tube axis 14 , so that flow separation of the mixture 4 from the inner wall of the diffuser 13 is delayed or completely prevented. The swirl 15 can either through one of the air 6 already upstream of the inlet opening 12 imparted swirl or by the mixture of inflow opening 4 only Windwärts 12 downstream swirl imparted be generated.
In den Fig. 2 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel ei ner Einleitungsvorrichtung 10 gezeigt, bei der das Brenngas 5 über ein Zuströmrohr 16 in das Venturirohr 11 eingeleitet wird. Das Zuströmrohr 16 ist schräg zur Rohrachse 14 auf die Innenwandung des Venturirohrs 11 ausgerichtet, so daß durch die in Richtung der Rohrachse 14 einströmende Luft 6 und das leicht tangential in das Venturirohr 11 einströmende Brenn gas 5 das Gemisch 4 stromabwärts der Zuströmöffnung 12a des Zuströmrohrs 16 den Diffusor 13 mit einem Drall 15 durch strömt. In Figs. 2 to 4, a first embodiment ei ner introduction device 10 is shown in which the fuel gas is introduced via an inflow pipe 5 16 in the venturi tube 11. The inflow pipe 16 is aligned obliquely to the tube axis 14 to the inner wall of the Venturi tube 11 so that through the flowing direction of the tube axis 14 of air 6 and the easily flowing tangentially into the venturi tube 11, the fuel gas 5, the mixture 4 downstream of the inlet opening 12 a of the inflow pipe 16 flows through the diffuser 13 with a swirl 15 .
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das Zuströmrohr 16 quer zur Rohrachse 14 auf die Innenwandung des Venturirohrs 11 gerichtet, so daß durch die in Richtung der Rohrachse 14 einströmende Luft 6 und das quer in das Venturirohr 11 ein strömende Brenngas 5 das Gemisch 4 stromabwärts der Zuström öffnung 12b im Diffusor 13 insgesamt einen Drall 15 erhält.In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the inflow tube 16 is directed transversely to the tube axis 14 onto the inner wall of the venturi tube 11 , so that through the air 6 flowing in the direction of the tube axis 14 and the fuel gas 5 flowing transversely into the venturi tube 11, the mixture 4 flows downstream Inflow opening 12 b receives a swirl 15 in total in the diffuser 13 .
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Luft 6 bereits vor oder während ihres Eintritts in das Venturi rohr 11 ein Drall 17 aufgeprägt, der sich dann auch inner halb des Diffusors 13 als Drall 15 des Gemisches 4 fort setzt. Das Brenngas 5 wird in diesem Ausführungsbeispiel aus der Zuströmöffnung 12c parallel zur Rohrachse 14 in das Ven turirohr 11 zugeströmt.In the embodiment shown in FIG. 4, the air 6 is already given a swirl 17 before or during its entry into the Venturi tube 11 , which then continues inside the diffuser 13 as a swirl 15 of the mixture 4 . The fuel gas 5 is in this embodiment from the inflow opening 12 c parallel to the tube axis 14 in the Ven turirohr 11 flowed.
Bei der zweiten Ausführungsform einer Einleitungsvorrichtung 10 wird das Brenngas 5' über eine ringförmige Zuströmöffnung 12' in das Venturirohr 11' eingeleitet. Indem der Luft 6' bereits stromaufwärts der Zuströmöffnung 12' ein Drall auf geprägt ist und/oder indem dem Brenngas 5', wie in Fig. 5 dargestellt, während seines Ausströmens aus der ringförmigen Zuströmöffnung 12' ein Drall aufgeprägt wird, führt dies in nerhalb des Diffusors 13' zu einem Drall 15' des Gemisches 4' aus Luft 6' und Brenngas 5'.In the second embodiment of an introduction device 10 , the fuel gas 5 'is introduced into the Venturi tube 11 ' via an annular inflow opening 12 '. By having a swirl on the air 6 'upstream of the inflow opening 12 ' and / or by imparting a swirl to the fuel gas 5 ', as shown in FIG. 5, during its outflow from the annular inflow opening 12 ', this leads within of the diffuser 13 'to a swirl 15 ' of the mixture 4 'of air 6 ' and fuel gas 5 '.
Bei einer Vorrichtung (10) zum Einleiten von Brenngas (5) in einen Luftstrom, insbesondere für einen Gas-Vormischbrenner, mit einem Venturirohr (11), das in Richtung seiner Rohrachse (14) von Luft (6) durchströmt wird, und mit mindestens einer in das Venturirohr (11) führenden Zuströmöffnung (12) für das Brenngas (5) ist eine Drallerzeugungseinrichtung vorge sehen, die zumindest dem unmittelbar stromabwärts der minde stens einen Zuströmöffnung (12) strömenden Gemisch (4) aus Luft (6) und Brenngas (5) einen um die Rohrachse (14) ge richteten Drall (15) aufprägt. Dadurch ist eine bessere und längere Anlage des Gemisches am Diffusor und damit eine schnellere Erweiterung des Diffusors bzw. Venturirohrs mög lich. Der Drall der Strömung führt weiterhin dazu, daß sich bereits im Diffusor die Luft und das Brenngas miteinander besser vermischen.In a device ( 10 ) for introducing fuel gas ( 5 ) into an air stream, in particular for a gas premix burner, with a venturi tube ( 11 ) through which air ( 6 ) flows in the direction of its tube axis ( 14 ), and at least one into the venturi tube ( 11 ) leading inflow opening ( 12 ) for the fuel gas ( 5 ) is provided a swirl generating device, which at least immediately downstream of the at least one inflow opening ( 12 ) flowing mixture ( 4 ) of air ( 6 ) and fuel gas ( 5 ) imprints a twist ( 15 ) directed around the pipe axis ( 14 ). This enables a better and longer application of the mixture to the diffuser and thus a faster expansion of the diffuser or Venturi tube. The swirl of the flow also means that the air and the fuel gas mix better in the diffuser.
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| EP0896192A2 (en) | 1999-02-10 |
| EP0896192A3 (en) | 1999-11-10 |
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