BRENNERVORRICHTUNG

Abstract

 Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtung (10) mit zumindest einem Strukturelement (12), welches eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen (26) für ein Verbrennungsfluid aufweist und welches zumindest eine Verbrennungsoberfläche (14) bereitstellt.
Es wird vorgeschlagen, dass die Brennervorrichtung (10) zumindest ein Sekundärstrukturelement (16) umfasst, welches eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen (28) für das Verbrennungsfluid aufweist, welches zumindest eine zweite Verbrennungsoberfläche (18) bereitstellt und welches, entlang einer Hauptströmungsrichtung (20) des Verbrennungsfluids betrachtet, beabstandet zu dem Strukturelement (12) angeordnet ist.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Es ist bereits eine Brennervorrichtung mit zumindest einem Strukturelement, welches eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen für ein Verbrennungsfluid aufweist und welches zumindest eine Verbrennungsoberfläche bereitstellt, vorgeschlagen worden.

Offenbarung der Erfindung

[0002] Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtung, insbesondere von einer Gasbrennervorrichtung, mit zumindest einem Strukturelement, welches eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen für ein Verbrennungsfluid aufweist und welches zumindest eine Verbrennungsoberfläche bereitstellt.

[0003] Es wird vorgeschlagen, dass die Brennervorrichtung zumindest ein Sekundärstrukturelement, welches eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen für das Verbrennungsfluid aufweist, welches zumindest eine zweite Verbrennungsoberfläche bereitstellt und welches, entlang einer Hauptströmungsrichtung des Verbrennungsfluids betrachtet, beabstandet zu dem Strukturelement angeordnet ist.

[0004] Unter einer "Brennervorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Brenners, insbesondere eines Gasbrenners, verstanden werden. Insbesondere kann die Brennervorrichtung auch den gesamten Brenner, insbesondere den gesamten Gasbrenner, umfassen. Die Brennervorrichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, ein Verbrennungsfluid zu verbrennen und dabei insbesondere zumindest eine Heizflamme zu erzeugen. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

[0005] Unter einem "Strukturelement" soll insbesondere eine, insbesondere makroskopisch und vorteilhaft optisch sichtbar strukturierte Einheit, insbesondere passive Einheit, verstanden werden, welche vorzugsweise an eine Form einer Verteilereinheit eines Brenners, insbesondere eines Gasbrenners, angepasst ist. Insbesondere kann das Strukturelement zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig aus einem porösen Material, wie beispielsweise einem Sintermaterial, einem Gewebe, einem Gestrick und/oder einer Lochplatte ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Strukturelement als ein Gitterelement ausgebildet. Unter dem Ausdruck "zu wenigstens einem Großteil" soll dabei insbesondere zumindest 60 %, vorteilhaft zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 80 % und besonders bevorzugt zumindest 90 % verstanden werden. Unter einer "Verteilereinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, das Verbrennungsfluid, zumindest im Wesentlichen gleichmäßig, über einen definierten Bereich, insbesondere eine Brennzone, der Brennervorrichtung zu verteilen, wodurch insbesondere eine gleichmäßige Heizflammenfront erzeugt werden kann. Das Verteilerelement kann eine beliebige, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Form und/oder Kontur aufweisen, wie beispielsweise eine zumindest teilweise kugelförmige, kegelförmige, prismenförmige, ellipsoidenförmige, ringförmige, zylinderförmige und/oder quaderförmige Form und/oder Kontur. Vorteilhaft ist das Verteilerelement als Verteilerplatte und besonders bevorzugt gewölbt, insbesondere in Form eines Zylindermantels, vorzugsweise eines Kreiszylindermantels, ausgebildet. Eine Porosität der Verteilereinheit beträgt insbesondere zwischen 2 % und 25 %, vorzugsweise zwischen 4 % und 20 % und besonders bevorzugt zwischen 7 % und 15 %. Dabei soll unter einer "Porosität" eines Objekts insbesondere ein Verhältnis von einem Hohlraumvolumen zu einem Gesamtvolumen des Objekts verstanden werden. Insbesondere beträgt ein minimaler Abstand zwischen der Verteilereinheit und der Struktureinheit in einem montierten Zustand maximal 10 mm, vorteilhaft maximal 5 mm, vorzugsweise maximal 2,5 mm und besonders bevorzugt maximal 1 mm. Besonders bevorzugt liegt die Struktureinheit zu wenigstens einem Großteil an der Verteilereinheit an.

[0006] Unter einem "Sekundärstrukturelement" soll insbesondere eine, insbesondere makroskopisch und vorteilhaft optisch sichtbar strukturierte Einheit, insbesondere passive Einheit, verstanden werden, welche zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig aus einem porösen Material, wie beispielsweise einem Sintermaterial, einem Gewebe, einem Gestrick und/oder einer Lochplatte ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Sekundärstrukturelement als ein Gitterelement ausgebildet. Unter dem Begriff "beabstandet" soll insbesondere verstanden werden, dass das Strukturelement und das Sekundärstrukturelement einen Luftspalt begrenzen, welcher zwischen dem Strukturelement und dem Sekundärstrukturelement angeordnet ist.

[0007] Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße Brennervorrichtung mit verbesserten Betriebseigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere können Flammenrückschläge, insbesondere Flammenrückschläge auf eine Zuleitung eines Verbrennungsfluids, zumindest weitgehend verhindert werden. Ferner kann eine aufwändige und/oder teure Kühlung eines Brenners, insbesondere eines Gasbrenners, zur Verhinderung von Flammenrückschlägen entfallen.

[0008] Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein Abstand zwischen dem Strukturelement und dem Sekundärstrukturelement maximal so groß ist, dass ein Überspringen einer Verbrennungsflamme zwischen dem Strukturelement und dem Sekundärstrukturelement noch möglich ist. Insbesondere ist der maximale Abstand derart zu wählen, dass ein Überspringen einer Verbrennungsflamme sowohl von dem Strukturelement auf das Sekundärstrukturelement als auch von dem Sekundärelement auf das Strukturelement möglich ist. Der maximale Abstand ist insbesondere von einer spezifischen Geometrie und/oder von spezifischen Leistungsparametern eines Brenners, insbesondere eines Gasbrenners, abhängig. Insbesondere kann ein maximaler Abstand durch einfache Versuche ermittelt werden. Hierdurch kann eine vorteilhaft zuverlässige Funktion der Brennervorrichtung erreicht werden.

[0009] Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Flächenanteil der Durchlassausnehmungen des Brennerelements in Relation zu einer Gesamtfläche des Brennerelements wenigstes zumindest im Wesentlichen 50 % beträgt. Vorzugsweise beträgt ein Flächenanteil der Durchlassausnehmungen des Sekundärstrukturelements in Relation zu einer Gesamtfläche des Sekundärstrukturelements wenigstens zumindest im Wesentlichen 50 %. Hierdurch kann ein vorteilhaft geringer Druckabfall über das Strukturelement und/oder über das Sekundärstrukturelement erreicht werden.

[0010] In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Strukturelement und das Sekundärstrukturelement zumindest bereichsweise zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Insbesondere können das Strukturelement und das Sekundärstrukturelement hinsichtlich eines Materials und/oder hinsichtlich einer Geometrie zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildet sein. Hierdurch können Material- und/oder Herstellungskosten vorteilhaft reduziert werden.

[0011] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Strukturelement und das Sekundärstrukturelement zumindest bereichsweise zumindest wesentlich verschieden ausgebildet sind. Insbesondere können das Strukturelement und das Sekundärstrukturelement hinsichtlich eines Materials, hinsichtlich einer Geometrie und/oder hinsichtlich einer Durchlässigkeit für das Verbrennungsfluid zumindest wesentlich verschieden ausgebildet sein. Hierdurch kann eine vorteilhafte Flexibilität bei der Ausbildung des Strukturelements und des Sekundärstrukturelements ermöglicht werden.

[0012] Ferner wird ein Gasbrenner, insbesondere ein Vormischgasbrenner, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung vorgeschlagen. Hierdurch kann eine aufwändige und/oder teure Kühlung des Gasbrenners zur Verhinderung von Flammenrückschlägen entfallen.

[0013] Zudem wird ein Verfahren zum Betrieb eines Gasbrenners vorgeschlagen, bei welchem unter Normalbetriebbedingungen eine Beschädigung des Gasbrenners durch Flammenrückschlage, durch ein Bereitstellen einer zweiten Verbrennungsoberfläche zumindest weitgehend verhindert wird. Insbesondere wird eine erste Verbrennungsoberfläche durch ein Strukturelement bereitgestellt. Die zweite Verbrennungsoberfläche wird insbesondere durch ein Sekundärstrukturelement bereitgestellt. Hierdurch können Beschädigungen des Gasbrenners durch Flammenrückschläge, insbesondere Flammenrückschläge auf eine Zuleitung eines Verbrennungsfluids, zumindest weitgehend verhindert werden.

[0014] Die erfindungsgemäße Brennervorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Brennervorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.

Zeichnung

[0015] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

[0016] Es zeigen:

Fig. 1

einen Gasbrenner mit einer Brennervorrichtung, welche ein Strukturelement und ein Sekundärstrukturelement aufweist,

Fig. 2

eine Verbrennungsflamme oberhalb des Sekundärstrukturelement,

Fig. 3

ein Überspringen der Verbrennungsflamme von dem Sekundärstrukturelement auf das Strukturelement und

Fig. 4

ein Zurückspringen der Verbrennungsflamme auf das Sekundärstrukturelement.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0017] Figur 1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Gasbrenners 30. Der Gasbrenner 30 ist als Vormischgasbrenner ausgebildet. Dem Gasbrenner 30 wird ein Verbrennungsfluid, insbesondere ein Brenngas-Luft-Gemisch zugeführt. Der Gasbrenner 30 weist eine Brennervorrichtung 10 mit einem Strukturelement 12 auf. Das Strukturelement 12 weist eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen 26 für das Verbrennungsfluid auf und stellt eine erste Verbrennungsoberfläche 14 bereit. Die Brennervorrichtung 10 weist ein Sekundärstrukturelement 16 auf, welches eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen 28 für das Verbrennungsfluid aufweist, welches zumindest eine zweite Verbrennungsoberfläche 18 bereitstellt. Das Sekundärstrukturelement 16 ist, entlang einer Hauptströmungsrichtung 20 des Verbrennungsfluids betrachtet, beabstandet zu dem Strukturelement 12 angeordnet. Ein Abstand 22 zwischen dem Strukturelement 12 und dem Sekundärstrukturelement 16 ist maximal so groß, dass ein Überspringen einer Verbrennungsflamme 24 zwischen dem Strukturelement 12 und dem Sekundärstrukturelement 16 noch möglich ist.

[0018] Das Strukturelement 12 und das Sekundärstrukturelement 16 sind als Gitterelemente ausgebildet. Ein Flächenanteil der Durchlassausnehmungen 26 des Strukturelements 12 in Relation zu einer Gesamtfläche des Strukturelements 12 beträgt zumindest 50 %. Ein Flächenanteil der Durchlassausnehmungen 28 des Sekundärstrukturelements 16 in Relation zu einer Gesamtfläche des Sekundärstrukturelements 16 beträgt zumindest 50 %. Das Strukturelement 12 und das Sekundärstrukturelement 16 können zumindest bereichsweise, insbesondere hinsichtlich eines Materials und/oder hinsichtlich einer Geometrie, zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildet sein. Alternativ ist es ebenso denkbar, dass das Strukturelement 12 und das Sekundärstrukturelement 16, insbesondere hinsichtlich eines Materials, hinsichtlich einer Geometrie und/oder hinsichtlich einer Durchlässigkeit für das Verbrennungsfluid, zumindest wesentlich verschieden ausgebildet sind.

[0019] Die Figuren 2 bis 4 zeigen ein Überspringen einer Verbrennungsflamme 24 während eines Betriebs des Gasbrenners 30. Figur 2 zeigt eine Verbrennungsflamme 24, welche an einer von dem Sekundärstrukturelement 16 bereitgestellten zweiten Verbrennungsoberfläche 18 brennt. Durch die unmittelbare Nähe der Verbrennungsflamme 24 zu dem Sekundärstrukturelement 16 kommt es zu einer Überhitzung des Sekundärstrukturelements 16 und zu einer Abstrahlung von Wärmeenergie 32 in den Zwischenraum 34 zwischen dem Sekundärstrukturelement 16 und dem Strukturelement 12. Durch die eingestrahlte Wärmeenergie 32 erfolgt ein Entzünden des in dem Zwischenraum 34 befindlichen Verbrennungsfluids und die Verbrennungsflamme 24 brennt darauf hin auf einer von dem Strukturelement 12 bereitgestellten ersten Verbrennungsoberfläche 14. Nach einer Zeitspanne, welche von beispielsweise von einer Zusammensetzung des Verbrennungsfluids abhängig ist, springt die Verbrennungsflamme 24 zurück auf die von dem Sekundärstrukturelement 16 bereitgestellten zweiten Verbrennungsoberfläche 18 (vgl. Figur 3). Der in den Figuren 2 bis 4 gezeigte Vorgang wiederholt sich während eines Betriebs des Gasbrenners 30.

Ansprüche

1. Brennervorrichtung mit zumindest einem Strukturelement (12), welches eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen (26) für ein Verbrennungsfluid aufweist und welches zumindest eine Verbrennungsoberfläche (14) bereitstellt, gekennzeichnet durch zumindest ein Sekundärstrukturelement (16), welches eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen (28) für das Verbrennungsfluid aufweist, welches zumindest eine zweite Verbrennungsoberfläche (18) bereitstellt und welches, entlang einer Hauptströmungsrichtung (20) des Verbrennungsfluids betrachtet, beabstandet zu dem Strukturelement (12) angeordnet ist.

2. Brennervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (12) und das Sekundärstrukturelement (16) als Gitterelemente ausgebildet sind.

3. Brennervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (22) zwischen dem Strukturelement (12) und dem Sekundärstrukturelement (16) maximal so groß ist, dass ein Überspringen einer Verbrennungsflamme (24) zwischen dem Strukturelement (12) und dem Sekundärstrukturelement (16) noch möglich ist.

4. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenanteil der Durchlassausnehmungen (26) des Strukturelements (12) in Relation zu einer Gesamtfläche des Strukturelements (12) wenigstens zumindest im Wesentlichen 50% beträgt.

5. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenanteil der Durchlassausnehmungen (28) des Sekundärstrukturelements (16) in Relation zu einer Gesamtfläche des Sekundärstrukturelements (16) wenigstens zumindest im Wesentlichen 50 % beträgt.

6. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (12) und das Sekundärstrukturelement (16) zumindest bereichsweise zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.

7. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturelement (12) und das Sekundärstrukturelement (16) zumindest bereichsweise zumindest wesentlich verschieden ausgebildet sind.

8. Gasbrenner, insbesondere Vormischgasbrenner, mit zumindest einer Brennervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

9. Verfahren zum Betrieb eines Gasbrenners (30) dadurch gekennzeichnet, dass unter Normalbetriebbedingungen eine Beschädigung des Gasbrenners durch Flammenrückschlage (30), durch ein Bereitstellen einer zweiten Verbrennungsoberfläche (18) zumindest weitgehend verhindert wird.

Zeichnung