DE102007030264B4

DE102007030264B4 - Brennereinheit

Info

Publication number: DE102007030264B4
Application number: DE102007030264A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lelie
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: DE102007030264A1; EP2162693B1; PL2162693T3; WO2009000450A1; EP2162693A1

Abstract

Brennereinheit (1) umfassend einen Gaseinlass, einen Gasauslass und mindestens ein Porenelement (4), aufweisend eine Gaseintritts- (4.1) und eine Gasaustrittsseite (4.2), wobei in dem mindestens einen Porenelement (4) die Verbrennung erfolgt, sowie mindestens ein motorgetriebenen Verdichter (2), dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung nach dem Porenelement ein Sammel- und Auslasselement (7) mit mindestens zwei Öffnungen (13, 14) angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Öffnungen von der Gasaustrittsseite des Porenelements unterschiedlich weit beabstandet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennereinheit gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und eine Verteilereinheit für Heizgas gemäß Patentanspruch 10.
Schrumpftunnel zum Aufschrumpfen von Schrumpffolien auf Produkte, z. B. auf Verpackungseinheiten beispielsweise zur Bildung von Gebinden aus mehreren Einzelverpackungen oder -verpackungseinheiten sind bekannt. Das Aufschrumpfen erfolgt hierbei durch ein Heißluft- oder Heißgasstrom, der nachstehend als Schrumpfgasstrom bezeichnet wird und beispielsweise seitlich auf die jeweilige, mit der Schrumpffolie bereits umhüllte Verpackungseinheit aufgebracht wird, um die Schrumpffolie auf die Verpackungseinheit aufzuschrumpfen. Weiterhin ist der Schrumpfgasstrom auch auf die Unterseite des mit der Schrumpffolie umhüllten Produktes gerichtet, um die dortigen, sich überlappenden Enden der Schrumpffolie zu versiegeln, d. h. zu verschweißen oder zu verkleben.
Der Schrumpfgasstrom wird von einem Heißgas- oder Schrumpfgaserhitzer zur Verfügung gestellt, welcher wenigstens eine Heizeinrichtung aufweist, die beispielsweise elektrisch oder mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben wird. Im letzten Fall weist der Heißgaserhitzer einen Brenner auf, der für ein Verbrennen des gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes mit offener Flamme ausgebildet ist und in einen von dem Schrumpfgasstrom getrennten Innenraum einer Brennkammer wirkt, die nach Art eines Wärmetauschers die Wärmeenergie an den Schrumpfgasstrom abgibt. In der DE 38 26 358 A1 wird beispielsweise vorgeschlagen, eine Vielzahl von elektrischen Heizelementen vorzusehen, um eine optimale Gas- und Wärmeverteilung zu erreichen.
Bekannt sind weiterhin auch sogenannte Porenbrenner beispielsweise in Form von Gasbrennern, bei denen eine flammenlose, volumetrische Verbrennung (glühender Schaum) in wenigstens einem Reaktor erfolgt, der aus einem oder aber mehreren Porenkörpern besteht. Die EP 1 918 640 A2 offenbart einen solchen Porenbrenner. Nachteilig ist der Einsatz von bekannten Porenbrennern, wenn damit große Volumenströme erwärmt werden sollen, da bei großen Kanalquerschnitten keine ausreichende Strahlungstiefe erreicht wird oder es zu lokalen Überhitzungen kommt. Um diese Problem zu lösen bzw. eine optimierte Gasverteilung zu errei chen, wir in der DE 31 18 369 A1 vorgeschlagen, das Heißgas unter einem Winkel der Ventilöffnung zuzuführen und weiterhin eine Strahlumlenkung vorzusehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner aufzuzeigen, mit welchem große Luftmengen energetisch günstige erwärmt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Brennereinheit entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Eine Gasverteilungseinheit gemäß Anspruch 10 ist ebenfalls von der Erfindung umfasst, wie die Verwendung der Brennereinheit und/oder der Gasverteilungseinheit für einen Schrumpftunnel oder ein Schrumpfverfahren.
In den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen beschreiben. Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsvariante beschrieben.
1 zeigt ein Porenbrenner mit der Brennereinheit in perspektivischer Ansicht
2 zeigt die Brennerhaube in einer perspektivischen Darstellung und einer Draufsicht
3 zeigt einen Gasverteilungskanal mit der Brennereinheit in einer Schnittdarstellung.
Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sind u. a.:

• Hohe Turbulenz im Vermischungsbereich
• Geringer Druckverlust im Durchmischungsbereich
• Einfache und platzsparende Bauform

Die in 1 gezeigte Brennereinheit 1 umfasst ein Gebläse 2 und nicht näher beschriebenen Ansaugöffnungen und Zuleitungen, einen haubenartigen Brennerkopf 3, in welchem das quaderförmige Porenelement 4 gehalten wird. Dieses Porenelement oder Porenblock 4 weist eine Gaseintrittsseite 4.1 und eine Gasaustrittsseite 4.2 auf. Der Brennerkopf 3 weist einen umlaufenden Flanschbereich 5 auf, mit welchem die Brennereinheit 1 auf einem Strömungskanal 6. Unterhalb des Brennerkopfes 3 ist das Sammel- und Auslasselement 7 angeordnet, welches aus Gründen der Übersichtlichkeit nur strichpunktiert gezeigt ist.
Die in 2 zeigt in ebenfalls perspektivischer Darstellung das Sammel- und Auslasselement 7 alleine. Dieses weist eine hauben- oder dachartigen Grundkörper 8 auf, an dessen Längsseiten Befestigungsleiste 9 aufgebildet sind, um die Sammel- und Auslasselement 7 am Brennerkopf 3 zu befestigen. Auf zwei Ebenen A und B sind Öffnungen vorgesehen, wobei die Ebenen den Abstand C zueinander aufweisen. Auf der Ebene A, sind direkt in dem Grundkörper 8 sechs Öffnungen eingebracht, von denen drei Öffnungen in einem Rohstück 10 münden, welches Gas über die Öffnungen 11 auf der Ebene B entlassen kann. Die Öffnungen 12 führen durch die Wand des Grundkörpers 8 aus dem Sammel- und Auslasselement 7 heraus. Die Lotrechten 13 auf den drei Öffnungen 11 und die Lotrechten 14 auf den drei Öffnungen 12 sind in dem gezeigten Beispiel in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die senkrecht zu den Ebenen A und B steht. Die strichpunktiert dargestellten Lotrechten deuten durch den Pfeil die Strömungsrichtung an.
3 zeigt in einer Schnittdarstellung beispielhaft eine Verteilereinheit 15, auf dem die erfindungsgemäße Brennereinheit 1 angeordnet ist. Auf der Eingangsseite 16 wird über mehrere Kanäle 17 Rückgas aus dem schematisch angedeuteten Schrumpftunnel 18 angesaugt. Dies erfolgt über eine nicht näher gezeigte Verdichtereinheit, die seitlich an der Verteilereinheit 15 angeordnet ist. Der recycelte Luft- bzw. Gasstrom aus dem Schrumpftunnel 18, der an der Eingangsseite 16 in die Verteilereinheit 15 eingetreten ist, strömt an der Brennereinheit 1 vorbei, und wird mit heißem Frischgas vermischt. Dieses heiße Frischgas tritt aus den nicht gezeigten Öffnungen des Sammel- und Auslasselement 7 aus. Die Hauptströmungsrichtung in der Verteilereinheit 15 ist mit dem Pfeil angedeutet. Der Hauptgasstrom wird dabei im Bereich der Brennereinheit 1 in Strömungsrichtung erst nach unten abgelenkt, durch die rampenartige Schräge des Grundkörpers 8, dann direkt unterhalb der Auslässe auf den beiden Ebenen A und B (2) intensiv mit heißem Frischgas vermischt und aufgeheizt und anschließend stromabwärts wieder noch oben abgelenkt, durch am Boden der Verteilereinheit 15 angeordneten Gasleitkörper 19. Stromabwärts wird der aufgeheizte Hauptgasstrom an der Auslassseite 20 der Verteilereinheit 15 auf mehrer Kanäle 21 verteilt.
Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie sehr platzsparend ist, alle bekanten energetischen und verfahrenstechnischen Vorteile eines Porenbrenners im Vergleich zu elektrischen Heizsystemen nutzt. Der Porengrundkörper selbst hat eine relativ einfach herzustellende, übliche Quaderform und kann konstruktiv einfach außerhalb des Hauptgasstromes in der Verteilereinheit angebracht werden.
Durch saubere und nahezu schadstoffarme Verbrennung können Abgase der Brennereinheit ohne weitere Maßnahmen, wie z. B. Kamine direkt am Aufstellungsort z. B. in den Schrumpfgasstrom oder aber auch in eine umgebende Produktionshalle abgegeben werden. So lässt sich beispielsweise durch den Betrieb des Schrumpfgaserhitzers 5 mit Erdgas oder Flüssiggas bzw. Propangas eine Energiekosteneinsparung bis zu 50% im Vergleich zu einem elektrisch betriebenen Schrumpfgaserhitzer erreichen. Auch der CO₂-Ausstoß, d. h. die CO₂-Belastung reduziert sich bei dem gasbetriebenen Schrumpfgaserhitzer gegenüber einem elektrisch betriebenen Schrumpfgaserhitzer gleicher Leistung um etwa 60%. Die Brennereinheit 1 kann als komplette Baueinheit eingebaut und ausgetauscht werden. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Brennereinheit 1 bei entsprechender konstruktiver Ausbildung in bereits bestehende Schrumpftunnel 18 einzubauen, beispielsweise zum Austausch von bisher verwendeten elektrischen Heißluft- oder Schrumpfgaserhitzern. Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, insbesondere auch hinsichtlich der Ausbildung der Sammel- und Verteilereinheit 7.

Claims

Brennereinheit (1) umfassend einen Gaseinlass, einen Gasauslass und mindestens ein Porenelement (4), aufweisend eine Gaseintritts- (4.1) und eine Gasaustrittsseite (4.2), wobei in dem mindestens einen Porenelement (4) die Verbrennung erfolgt, sowie mindestens ein motorgetriebenen Verdichter (2), dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung nach dem Porenelement ein Sammel- und Auslasselement (7) mit mindestens zwei Öffnungen (13, 14) angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Öffnungen von der Gasaustrittsseite des Porenelements unterschiedlich weit beabstandet sind.
Brennereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammel- und Auslasselement mindestens zwei Gruppen von Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen einer Gruppe den gleichen oder den im Wesentlichen gleichen Abstand von der Gasaustrittsseite des Porenelements aufweisen.
Brennereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotrechten auf dem geometrischen Zentrum der Öffnungen eine gemeinsame Ebene aufspannen.
Brennereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotrechten im Zentrum der Öffnungen einer Gruppe eine gemeinsame Ebene aufspannen.
Brennereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotrechten im Zentrum der Öffnungen einer Gruppe eine gemeinsame Ebene aufspannen, wobei mindestens eine Teilzahl der Lotrechten einer Gruppe nicht parallel zueinander verlaufen.
Brennereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht parallelen Lotrechten einer Gruppe fächer- oder strahlenartig angeordnet sind und idealerweise zueinander eine Winkel von 5° bis 10° aufweisen.
Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammel- und Auslasselement in Strömungsrichtung ein Hauben- oder Kastenelement aufweist, wobei mindestens eine der Seiten wände des Kasten- oder Haubenelement nicht senkrecht und idealerweise rampenartig geneigt ist.
Brennereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Öffnung oder Gruppe von Öffnungen im Kasten- oder Haubenelement angeordnet ist und mindestens eine Öffnung oder Gruppe von Öffnungen am Ende von Rohren oder Strömungskanälen angeordnet ist, welche an dem Kasten- oder Haubenelement befestigt sind, wodurch ein entsprechender vom Porenelement kommender Teilgasstrom durchleitbar ist.
Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bei einer Öffnung oder Gruppe von Öffnungen Drossel- oder Schieberelemente vorgesehen sind, um die Strömung des jeweiligen Teilgasstromes durch die mindestens eine Öffnungen oder Gruppe von Öffnungen vollständig oder teilweise zu verringern und/oder zu regeln.
Gasverteilungseinheit, umfassend mindestens einen Einlass, mindestens einen Auslass und einen Hauptströmungskanal, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst, deren Öffnungen in den Hauptströmungskanal führen.
Gasverteilungseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens einen Einlass oder Öffnung für einen Rückgasstrom umfasst.
Gasverteilungseinheit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gruppe von Öffnungen der Brennereinheit in einer Reihe quer zu der Hauptströmungsrichtung im Hauptströmungskanal angeordnet ist.
Gasverteilungseinheit nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptströmungskanal und dem Sammel- und Verteilerelement gegenüberliegend ein oder mehrere Stromabweiser angeordnet sind.
Gasverteilungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabweiser stromabwärts der Öffnungen der Brennereinheit angeordnet sind.