DE19729047C1

DE19729047C1 - Air mixer for gas burner

Info

Publication number: DE19729047C1
Application number: DE19729047A
Authority: DE
Inventors: Enno Vrolijk
Original assignee: Honeywell BV
Current assignee: Honeywell BV
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: EP0890787B1; EP0890787A3; EP0890787A2; DE59806246D1

Abstract

The gas burner has a venturi jet profile (14) with a ring jet (8) near the narrow section to induct gas from a surrounding gas chamber (3). A throttle body (9) in the diverging profile is displaced by the air/gas flow and assumes a position where the weight of the throttle balances the gas flow. The gas is fed into the gas chamber by an initial throttle valve (11). The self adjusting main throttle body can be replaced by a spring drive for a horizontal gas burner. In this case, the throttle body is held between guide ribs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zur Erzeugung eines Gemisches aus Gas und Verbrennungsluft für einen Brenner gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a mixing device for producing a mixture of gas and Combustion air for a burner according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Mischvorrichtung ist aus der EP 0 559 280 A1 sowie im wesentlichen auch aus der EP 0 702 194 A1 bekannt. In beiden Fällen ist eine sich trichterförmig erweiternde Mischkammer vorhanden, welcher auf der Seite geringeren Durchmessers die Verbrennungsluft zugeführt wird und in welcher ein Steuerkörper ohne äußeren Antrieb allein durch die von der Strömung erzeugte Druckdifferenz axial verstellbar ist. Der Steuerkörper liegt im Falle der EP 0 559 280 A1 im Strömungsweg des Gas/Luft- Gemischs und ist mit einem zusätzlichen, den Gasstrom steuernden Element ausgestattet. Im Falle der EP 0 702 194 A1 weist er je einen im Strömungsweg der Verbrennungsluft und des Gases liegenden Ventilkörper auf. In beiden Fällen ist er also als Doppeldrosselkörper ausgebildet.Such a mixing device is from EP 0 559 280 A1 and essentially also known from EP 0 702 194 A1. In both cases it is a funnel-shaped widening Mixing chamber available, which on the side of the smaller diameter Combustion air is supplied and in which a control body without external drive is axially adjustable solely by the pressure difference generated by the flow. Of the In the case of EP 0 559 280 A1, the control body lies in the flow path of the gas / air Mixture and is equipped with an additional element controlling the gas flow. In the case of EP 0 702 194 A1, it each has one in the flow path of the combustion air and the gas lying on the valve body. So in both cases it is as Double throttle body designed.

Aus der DE-OS 19 06 652 ist ein Gasbrenner mit beliebiger Flammenrichtung bekannt. Dieser weist ein sich stromab konisch erweiterndes Mischrohr auf, in welchem von über eine Ringkammer mit Ringspalt zuströmendem Gas Luft ansaugbar ist.A gas burner with any flame direction is known from DE-OS 19 06 652. This has a mixing tube which widens conically downstream, in which from an annular chamber with air flowing into the annular gap can be sucked in air.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gattungsgemäßen Mischvorrichtung, die bei einem äußerst einfachen konstruktiven Aufbau einen hohen Wirkungsgrad aufweist.The object of the invention is to provide a generic mixing device which an extremely simple construction has a high efficiency.

Dies gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Mischvorrichtung. Durch die Verwendung einer Venturi-Düse wird der Modulationsbereich für die Zufuhr des Gas Luft-Gemischs in Abhängigkeit vom Wärmebedarf, d. h. die Differenz zwischen minimalem und maximalem Gemischdurchsatz verbreitert, weil die Venturi-Düse in der vom Gebläse erzeugten Strömung die Druckdifferenz über Venturi-Düse und Drosselkörper verstärkt. Damit ändert sich der Strömungswiderstand abhängig vom Durchsatz derart, daß der Drosselkörper bei geringen Strömungen bereits einen relativ hohen Strömungswiderstand und bei hohem Durchsatz einen relativ geringen Strömungswiderstand hat. Folglich ist die vom Gebläse erzeugte Druckdifferenz bei niedrigem Durchsatz hoch. Daraus folgt eine hohe Stabilität bei niedrigem Durchsatz sowie eine geringe Wahrscheinlichkeit des Entstehens von Brennergeräuschen bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen. Die Ausbildung der Mischvorrichtung ist von der Anordnung des Gebläses weitgehend unabhängig. Es kann im Wege des Luftstroms oder des Gemischstroms oder am Ausgang der Brennkammer angeordnet sein.This is achieved by the mixing device characterized in claim 1. Through the Using a venturi nozzle, the modulation range for feeding the Gas-air mixture depending on the heat requirement, d. H. the difference between minimum and maximum mixture throughput broadened because the venturi nozzle in the flow generated by the blower the pressure difference via venturi and Throttle body reinforced. The flow resistance changes depending on the Throughput such that the throttle body is already a relative at low flows high flow resistance and a relatively low flow rate Has flow resistance. As a result, the pressure difference generated by the fan is at low throughput high. This results in high stability with low throughput as well as a low likelihood of burner noise different environmental conditions. The formation of the mixing device is from the arrangement of the fan largely independent. It can by airflow or the mixture flow or be arranged at the outlet of the combustion chamber.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements of the invention result from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is described below with reference to a drawing Exemplary embodiment explained.

An einer Tragplatte 1 ist abgedichtet der Auslaßtrichter 2 einer Venturi-Düse befestigt, der außen von einer Ringkammer 3 umgeben ist. Diese Ringkammer 3 wird gebildet zwischen einem im wesentlichen hohlzylindrischen Gehäuseteil 4 und der Außenwand des Auslaßtrichters 2. Der Gehäuseteil 4 ist ebenfalls an der Tragplatte 1 abgedichtet befestigt und an seinem gegenüberliegenden Ende 5 als Einströmtrichter 6 der Venturi-Düse ausgestaltet. Die Ringkammer 3 steht mit dem Innenraum 7 der Venturi-Düse über einen umlaufenden Ringspalt 8 in Verbindung. Ein Drosselkörper 9 ist in dem senkrecht stehenden und nach oben geöffneten Auslaßtrichter 2 freischwebend axial verschiebbar. Die jeweilige Position des Drosselkörpers 9 wird durch das Kräftegleichgewicht bestimmt, welches sich aus dem von der Strömung erzeugten Differenzdruck am Drosselkörper 9 einerseits und dem Drosselkörpergewicht andererseits ergibt. Die aneinander grenzenden Teile von Auslaßtrichter 2 und Einströmtrichter 6 bilden zusammen den Düsenhals 10 der Venturi-Düse.The outlet funnel 2 of a Venturi nozzle, which is surrounded on the outside by an annular chamber 3 , is fastened in a sealed manner to a support plate 1 . This annular chamber 3 is formed between an essentially hollow cylindrical housing part 4 and the outer wall of the outlet funnel 2 . The housing part 4 is also fastened in a sealed manner to the support plate 1 and is configured at its opposite end 5 as an inflow funnel 6 of the Venturi nozzle. The annular chamber 3 communicates with the interior 7 of the venturi nozzle via a circumferential annular gap 8 . A throttle body 9 is freely displaceable axially in the vertically standing and upwardly open outlet funnel 2 . The respective position of the throttle body 9 is determined by the balance of forces, which results from the differential pressure generated by the flow on the throttle body 9 on the one hand and the throttle body weight on the other. The adjacent parts of the outlet funnel 2 and the inflow funnel 6 together form the nozzle neck 10 of the Venturi nozzle.

Verbrennungsluft A wird dem Einströmtrichter 6 zugeführt, während das Gas G über eine Vordrossel 11 vom Einlaß 12 in die Ringkammer 3 gelangt und von dort durch den Ringspalt 8 hindurch vom Luftstrom A angesaugt wird. Das Gas G strömt im Bereich des Düsenhalses 10 etwa tangential zu dem die Venturi-Düse durchströmenden Luftstrom A in die Düse ein, was einerseits zu einer guten Durchmischung von Gas und Luft führt, andererseits aber den Verstärkungseffekt der Venturi-Düse nicht nachteilig beeinflußt. Der Verstärkungsgrad der Venturi-Düse ist definiert als das Verhältnis der Druckdifferenz an der Venturi-Düse, gemessen zwischen Einlaß am Einströmtrichter 6 und Gaszufuhrstelle am Ringspalt 8, und dem Druckabfall, welchen die Venturi-Düse im Hauptstrom, also in der Luftströmung, verursacht. Das Gemisch M aus Verbrennungsluft A und Gas G verläßt die Venturi-Düse an deren Auslaß 13.Combustion air A is fed to the inflow funnel 6 , while the gas G reaches the annular chamber 3 from the inlet 12 via a pre-throttle 11 and is sucked in by the air flow A through the annular gap 8 . The gas G flows in the area of the nozzle neck 10 approximately tangentially to the air flow A flowing through the venturi nozzle, which on the one hand leads to a good mixing of gas and air, but on the other hand does not adversely affect the reinforcing effect of the venturi nozzle. The degree of reinforcement of the Venturi nozzle is defined as the ratio of the pressure difference at the Venturi nozzle, measured between the inlet at the inflow funnel 6 and the gas supply point at the annular gap 8 , and the pressure drop which the Venturi nozzle causes in the main flow, that is to say in the air flow. The mixture M of combustion air A and gas G leaves the venturi nozzle at its outlet 13 .

Im gezeigten einfachsten Ausführungsbeispiel wird der Drosselkörper 9 durch den Gemischstrom freischwebend und zentriert gehalten, weil etwaige radiale Verschiebungen des Drosselkörpers 9 zu unterschiedlichen Druckabfällen im Ringspalt 14 zwischen Drosselkörper 9 und Auslaßtrichter 2 führen und hierdurch eine radiale Rückverschiebung in die Zentrallage bewirken würden. Zusätzlich kann der Drosselkörper 9 durch Führungsmittel 15 in Achsrichtung verschiebbar geführt sein. Ferner können in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Begrenzungsmittel 16 den axialen Hub des Drosselkörpers 9 in einer oder in beiden Richtungen begrenzen.In the simplest exemplary embodiment shown, the throttle body 9 is kept floating and centered by the mixture flow, because any radial displacements of the throttle body 9 lead to different pressure drops in the annular gap 14 between the throttle body 9 and the outlet funnel 2 and would thereby cause a radial shift back into the central position. In addition, the throttle body 9 can be guided displaceably in the axial direction by guide means 15 . Furthermore, in the drawing only partially shown limiting means 16 can limit the axial stroke of the throttle body 9 in one or in both directions.

Im Betrieb wird durch ein Gebläse, welches entweder auf der Zufuhrseite der Luft A oder auf der Abströmseite des Gemisches M oder stromabwärts hiervon am Ausgang der Brennkammer angeordnet sein kann, eine Strömung der Pfeile A und M erzeugt, welche von der augenblicklichen Gebläseleistung (Drehzahl) abhängt. Diese wiederum richtet sich in bekannter Weise nach dem Wärmebedarf, den der mit dem Gemisch M versorgte Brenner befriedigen soll. Bei geringem Wärmebedarf und folglich geringer Strömung befindet sich der Drosselkörper 9 beispielsweise in der ausgezogen dargestellten Lage, wo der Ringspalt 14 zwischen Drosselkörper 9 und Auslaßtrichter 2 relativ gering und folglich der Strömungswiderstand und damit auch der Druckabfall über dem Drosselkörper 9 relativ hoch ist. Bei starkem Wärmebedarf bewegt sich der Drosselkörper 9 in Richtung der gestrichelten Position 9', wo der Ringspalt 14 größer und somit der Strömungswiderstand geringer ist. Dies führt zu der oben geschilderten Stabilisierung der Strömung im Bereich geringen Durchsatzes. Mit der Vordrossel 11 wird die Gaszufuhr so eingeteilt, daß Luft und Gas in einem vorgegebenen, optimal verbrennenden Mischungsverhältnis zum Brenner gelangen. Dieses Gas/Luft-Verhältnis bleibt bei allen Positionen des Drosselkörpers 9, d. h. auch bei Durchsatzänderungen gleich. During operation, a fan, which can be arranged either on the supply side of the air A or on the downstream side of the mixture M or downstream thereof at the outlet of the combustion chamber, produces a flow of the arrows A and M which is dependent on the current fan power (speed). depends. This in turn depends in a known manner on the heat requirement which the burner supplied with the mixture M is intended to satisfy. With low heat requirements and consequently low flow, the throttle body 9 is, for example, in the position shown in solid lines, where the annular gap 14 between the throttle body 9 and the outlet funnel 2 is relatively small and consequently the flow resistance and thus the pressure drop across the throttle body 9 is relatively high. When there is a high demand for heat, the throttle body 9 moves in the direction of the dashed position 9 ', where the annular gap 14 is larger and the flow resistance is therefore lower. This leads to the above-described stabilization of the flow in the area of low throughput. With the pre-throttle 11 , the gas supply is divided so that air and gas reach the burner in a predetermined, optimally burning mixture ratio. This gas / air ratio remains the same in all positions of the throttle body 9 , that is to say also in the case of changes in throughput.

Wird die Venturi-Düse nicht wie dargestellt mit vertikaler Achse, sondern mit horizontaler oder geneigter Achse betrieben, so muß der Drosselkörper 9 axial durch die Führungsmittel 15 geführt und mittels einer Feder in Schließrichtung vorgespannt werden, weil dann sein Gewicht nicht mehr dem Strömungsdruck entgegenwirkt. Die Anordnung und Ausgestaltung solcher Führungsmittel und einer Rückstellfeder ist aus EP 0 702 194 A1 bekannt. Die Führungsmittel 15 können beispielsweise aus mehreren, gleichmäßig über den Umfang der Innenwand des Auslaßtrichters 2 verteilten, sich axial erstreckenden Rippen bestehen, die, wie gestrichelt angedeutet, an ihrem unteren Ende zugleich einen Anschlag als Hubbegrenzungsmittel 16 für den Drosselkörper 9 bilden können. Solche Führungsmittel können auch bei, wie gezeigt, vertikaler Düsenachse von Nutzen sein.If the Venturi nozzle is not operated as shown with a vertical axis, but with a horizontal or inclined axis, the throttle body 9 must be guided axially through the guide means 15 and biased in the closing direction by means of a spring, because then its weight no longer counteracts the flow pressure. The arrangement and configuration of such guide means and a return spring is known from EP 0 702 194 A1. The guide means 15 may, for example, consist of a plurality of axially extending ribs, which are distributed uniformly over the circumference of the inner wall of the outlet funnel 2 and, as indicated by dashed lines, can at the same time form a stop at their lower end as a stroke limiting means 16 for the throttle body 9 . Such guide means may also be useful with the nozzle axis vertical as shown.

Claims

1. Mixing device for producing a mixture of gas and combustion air for a burner, to which the mixture can be fed via a blower from an outlet funnel of the mixing device, in which an axially freely displaceable control body is arranged, the axial position of which is generated by the pressure difference between the inlet generated by the blower and outlet of the outlet funnel is affected, characterized in that

a) to form the mixture, a venturi nozzle having the outlet funnel ( 2 ) is provided, in the nozzle neck ( 10 ) of which the gas (G) from an annular chamber ( 3 ) surrounding part of the venturi nozzle is approximately tangential to the air flow flowing through the venturi nozzle ( A) is suckable, and
b) a single throttle body ( 9 ) is arranged in the outlet funnel ( 2 ) of the venturi nozzle as the control body.

2. Mixing device according to claim 1, with a vertically standing, upwardly widening Venturi nozzle, characterized in that the throttle body ( 9 ) is arranged axially freely floating in the outlet funnel ( 2 ) of the Venturi nozzle.

3. Mixing device according to claim 1, characterized by a spring which biases the throttle body ( 9 ) in the closing direction.

4. Mixing device according to one of claims 1 to 3, characterized by radial guide means ( 15 ) for concentrically guiding the throttle body ( 9 ) in the axial direction.

5. Mixing device according to one of claims 1 to 4, characterized by stroke limiting means ( 16 ) for the throttle body ( 9 ).

6. Mixing device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the annular chamber ( 3 ) opens out into the nozzle neck via an annular gap ( 8 ) surrounding the nozzle neck ( 10 ).