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Die
Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für ein Brennersystem,
insbesondere ein mit Biofeststoffen befeuertes Brennersystem, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Brennersysteme
der vorgenannten Art sind beispielsweise aus der
DE 10 2006 013 863 A1 bekannt,
bei der eine napfförmige
Brennermulde innerhalb eines gehäuseumschlossenen
Ringraumes angeordnet ist, der zu einem darunter liegenden Gebläseraum über eine
Schirmwand abgegrenzt ist, einen Stauraum bildet und mit dem Gebläseraum über einen
Ringspalt verbunden ist. Der Gebläseraum nimmt eine Gebläseeinrichtung
mit einem Gebläserad
auf, dessen Schaufeln an ihren radial äußeren Enden Wirbelkörper tragen,
so dass über
diese Gebläseeinrichtung
ein Luftwirbel erzeugt wird, der zum Teil über den Ringspalt in den Stauraum
eintritt, von dem aus über
boden- und umfangsseitige Luftdurchtrittsöffnungen der Brennermulde Brennluft
zugeführt wird.
Die Brennermulde wird somit über
eine erste Luftführung
mit Brennluft versorgt, und eine zweite Luftführung ist umschließend zur
ersten Luftführung vorgesehen
und über
radiale Öffnungen
mit dem Gebläseraum
verbunden. Die zweite, zum Gebläseraum und
zum Stauraum umschließende
Luftführung
ist somit ausgehend von den Öffnungen
zum Gebläseraum
bei doppelwandiger Gehäuseausbildung
durch einen Ringraum gebildet und läuft auf den Brenngasauslass aus,
bei einer dazwischen liegenden ringspaltartigen Verbindung zum zwischen
Brennermulde und Brenngasauslass liegenden Gasmischraum.
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Die
Brennermulde liegt somit quasi gekapselt innerhalb des Brennergehäuses, in
dem aufgrund der rotierenden Durchströmung in Richtung auf den Brenngasauslass
bei zentral in Richtung auf die Brennermulde teilweise zyklonartiger
Rückströmung der
Brenngase und der langen Verweilzeiten der Brenngase im Bereich
von Brennermulde und Gasmischraum sehr hohe Temperaturen herrschen, wie
sie für
die praktisch rückstandslose
Vergasung des Brenngutes mit anschließender Verbrennung angestrebt
werden.
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Wird
das Brennersystem in Betrieb gesetzt, so ist vorab eine Zündung des
in die Brennermulde eingebrachten Brenngutes erforderlich, ein Vorgang, der
sich zum Beispiel beim Einsatz des Brennersystems an Backöfen für Holzofenbrot
ständig
wiederholt, da Backphase und Beheizungsphase abwechseln und in der
Backphase das Brennersystem abgeschaltet ist.
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Daraus
ergibt sich die Notwendigkeit für
eine Zündeinrichtung,
die trotz der gekapselten Bauweise bei konstruktiv einfachem Aufbau
zuverlässig
und schnell ein Anbrennen des in die Brennermulde eingeführten Brenngutes
ermöglicht,
damit dies anschließend
bei Zufuhr von Brennluft über
die Gebläseeinrichtung
vergast werden kann, und zwar unter Gewährleistung der aufgrund der
Betriebsgegebenheiten des Brennersystems erforderlichen Sicherheit.
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Ein
Brennersystem ähnlichen
Grundaufbaus ist aus der
EP
0 076 353 A2 bekannt.
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Aus
der
EP 0 945 676 B1 ist
ein Brenner für Festbrennstoffe
wie Holzpellets bekannt, der in einem bis auf den Brenngasauslass luftdicht
ausgebildeten Brennraum angeordnet ist, welcher durch ein nachgeordnetes
Sauggebläse
in allen Betriebszuständen
unter Unterdruck steht.
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Der
Brenner ist als Brennertopf gestaltet, der zentral mit einem vom
Boden aufragenden, kopfseitig geschlossenen Hohlfinger versehen
ist, der in seinem bodennahen Bereich auf eine umschließende Brennermulde
des Brennertopfes ausmündende Luftaustrittsöffnungen
aufweist.
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Der
Brennertopf ist umfangsseitig doppelwandig gestaltet. Über den
dadurch entstehenden Ringkanal erfolgt umfangsseitig zum Brennertopf
die Zuführung
von Sekundärluft.
Die Zuführung
von Primärluft
erfolgt über
den Hohlfinger, der bodenseitig an einen Luftkanal angeschlossen
ist, in dem zentrisch eine Zündluftleitung
verläuft, über die
von einer Heißluftquelle
erwärmte
Zündluft
durch die im Hohlfinger vorgesehenen Luftaustrittsöffnungen
in die Brennermulde zur Einleitung des Brennvorganges eingeblasen
wird.
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Die
erfindungsgemäße Zündeinrichtung,
die den vorgenannten Bedingungen genügt, ist dadurch gekennzeichnet,
dass ein von ei ner Zündquelle
ausgehender, auf die Brennermulde ausmündender Zündkanal vorgesehen wird, der
eine bei angetriebener Gebläseeinrichtung
durchströmte
Luftführung durchsetzt
und in dem diese Luftführung
durchsetzenden Bereich gegen die Luftführung offen ist.
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Mit
einer derartigen Zündeinrichtung
ist ungeachtet der konstruktiven Gegebenheiten ein unmittelbarer
Zugriff von außen
auf die Brennermulde gegeben, und es ist durch den Zündkanal
auch eine Abschirmung, gegebenenfalls eine Fokussierung des von
der Zündquelle
ausgehenden Zündmediums
auf das in der Brennermulde befindliche Brenngut gewährleistet.
Andererseits wird durch die Öffnung
des Zündkanals
gegen die bei angetriebener Gebläseeinrichtung
durchströmte
Luftführung
sichergestellt, dass Brenngase aus der Brennermulde nicht auf die Zündquelle,
und über
diese gegebenenfalls nach außen
durchschlagen können,
da die Unterbrechung des Zündkanals
im Bereich der Luftführung
bei durchströmter
Luftführung
dazu führt,
dass eventuell aus der Brennermulde in den Zündkanal eintretende Brenngase
in die Luftführung
abgeleitet werden, wobei die Luftführung druck- oder saugseitig
an die Gebläseeinrichtung
angeschlossen sein kann.
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Die
Erfindung macht sich also den Sachverhalt zunutze, dass bei der
Entzündung
des Brenngutes das Zündmedium
ausgehend von Zündquelle
ungestört
auf das Brenngut zugeführt
wird und auf dieses einwirken kann, dass andererseits aber – beim zeitlich
nachfolgend zum Zünden
des Brenngutes erfolgenden Anfahren des Brennersystems zur Leistungsabgabe,
und damit nach Anfahren der Gebläseeinrichtung – durch
den in der Luftführung
gegebenen Luftstrom eventuell von der Brennermulde in Richtung auf
die Zündquelle
ausströmende
Brenngase im Bereich der Luftführung über die
in dieser gegebene Luftströmung
abgelenkt und in die Luftführung übergeleitet
werden. Die Luftführung
nimmt somit bei zugeschalteter Gebläseeinrichtung quasi die Funktion
eines Sicherheits- oder Rückschlagventiles wahr.
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Als
besonders zweckmäßig erweist
sich eine Ausgestaltung, bei der der Zündkanal saugseitig, also an
eine in Richtung auf die Gebläseeinrichtung durchströmte Luftführung angeschlossen
ist, da so eventuell rückschlagende
Brenngase über
die Gebläseeinrichtung
wieder in den Brenngaskreislauf unmittelbar eingeleitet werden.
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Besonders
zweckmäßig ist
eine Ausgestaltung, bei der der Zündkanal aufeinander folgend mehrere
Luftführungen
durchsetzt, von denen die eine, zur Brennermulde näher liegende
druckseitig an die Gebläseeinrichtung
angeschlossen ist und die andere, äußere, von der Brennermulde
weiter abgelegene an die Saugseite, und bei der der Zündkanal gegen
diese beiden Luftführungen
offen ist. Auch bei dieser Lösung
ist einerseits bei aktivierter Zündeinrichtung
eine Zuführung
des Zündmediums
auf das Brenngut in der Brennermulde gewährleistet, andererseits aber
bei Hochfahren des Brennersystems mit Zuschalten der Gebläseeinrichtung
praktisch ein Bereich des Zündkanals
gegeben, der im Kurzschluss eine druckseitige und eine saugseitige
Luftführung verbindet
und dadurch den Gasdurchtritt in Richtung auf die Zündquelle
ausgehend von der Brennermulde praktisch sperrt. Erreichbar ist
dies erfindungsgemäß auch bei
einer umgekehrten Anordnung der saugseitig und der druckseitig angeschlossenen
Luftführungen,
also bei zur Zündquelle
näher liegender
druckseitig angeschlossener Luftführung und zur Brennermulde
näher liegender,
saugseitig angeschlossener Luftführung.
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Insbesondere
erweist sich eine Zündeinrichtung
der geschilderten Art auch in Verbindung mit Brennersystemen als
zweckmäßig, bei
der die Gebläseeinrichtung
als die Luft verwirbelndes und in Rotation versetzendes Gebläse ausgebildet
ist und eine zyklonartige verwirbelnde Durchströmung von Brennermulde und/oder
Gasmischraum gegeben ist, zumal bei einem derartigen System besonders
lange Verweilzeiten der Brenngase im Bereich von Brennermulde und
Gasmischraum erreicht wird, dies mit entsprechend hohen Temperaturen,
die zwar für
die angestrebte zumindest im Wesentlichen schadstofffreie Verbrennung
vorteilhaft sind, die aber infolge der erreichbaren hohen Brennleistungen
auch besondere Sicherheitsanforderungen bedingen, wie sie mit der
erfindungsgemäßen Zündeinrichtung
bei geringem Aufwand erreicht werden.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird
die Erfindung nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es
zeigen:
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1 bis 4 schematisierte
Darstellungen einer Zündeinrichtung
für Brennersysteme,
insbesondere für
mit Biofeststoffen befeuerte Brennersysteme, bei denen eine Zündquelle über einen Zündkanal
mit einer Brennermulde verbunden ist und der Zündkanal zumindest eine der
Luftversorgung des Brennersystems dienende Luftführung durchsetzt und im Bereich
einer solchen Luftführung,
die mit einer Gebläseeinrichtung
verbunden ist, in offener Verbindung zu dieser Luftführung steht,
wobei die Figuren die Anordnung der Zündeinrichtung in Verbindung
mit Brennersystemen veranschaulicht, die Luftführungen in unterschiedlicher
Anordnung zeigen und die insbesondere mit Gebläseeinrichtungen arbeiten, welche
zu einer Verwirbelung der Luft führen und
aufgrund einer zyklonartigen Verwirbelung der Luft und deren Vermischung
mit den Brenngasen einen minimierten Schadstoffausstoß zur Folge
haben, insbesondere zu einer Minimierung auch des Feinstaubes führen,
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5 einen
Ausschnitt aus einer Darstellung gemäß 7 mit Darstellung
der Zündeinrichtung
in einer ersten Ausgestaltungsform,
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6 einen
der 5 entsprechenden Ausschnitt mit einer zusätzlichen
Luftführung
und Darstellung der Zündeinrichtung
in einer weiteren Ausgestaltungsform, und
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7 eine
Darstellung eines bekannten Brennersystems, zu dem die 5 und 6 um
die Zündeinrichtung
ergänzte
Ausschnittsdarstellungen zeigen.
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Ein
Brennersystem gemäß
7 ist
aus der
DE 10
2006 013 863 A1 bekannt und es wird dieses als Baueinheit
1 gestaltete
Brennersystem als Beispiel für
Brennersysteme erläutert,
bei denen Zündeinrichtungen
gemäß der Erfindung
mit Vorteil Anwendung finden können,
ohne dass die Anwendung solcher Zündeinrichtungen auf solche
Brennersysteme beschränkt
wäre. Beheizt
werden solche Brennersysteme insbesondere mit Biofeststoffen, und beim
Einsatz zur Beheizung von Backöfen
vor allem mit Holz-Pellets.
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Das
Brennersystem 1 umfasst in der gezeigten Ausgestaltung
ein Oberteil 2 und ein Unterteil 3, deren Gehäuseteile 4 und 5 in
einer Flanschebene 6 über
angedeutete Verschraubungen 7 verbunden sind. Das Unterteil 3 umfasst
eine Gebläseeinrichtung 8,
der als Antrieb ein E-Motor 9 zugeordnet ist, mit dem das
Förderglied 10 über eine
Wellenverbindung 11 antriebsverbunden ist. Das Förderglied 10 umfasst
als Förderelement 12 ein
Gebläserad 13 mit Schaufeln 14,
die sich im Wesentlichen radial erstrecken und zusammen mit einer
oberen Deckplatte 15 und einer unteren Kanalwand 16 radial
gerichtete Kanäle
begrenzen, welche radial innen im Fußbereich der Schaufeln 14 von
einem zentralen Ansaugraum 17 ausgehen. Dieser ist nach
oben über
die Deckplatte 15 geschlossen, über die das Gebläserad 13 mit
der Wellenverbindung 11 verflanscht ist. Zum Ansaugraum 17 korrespondiert
ein zentraler Ausschnitt 18, der von der unteren Kanalwand 16 umgrenzt
ist und der axial, also in Richtung der Rotationsachse 19 der
Gebläseeinrichtung 8 in Überdeckung
zu einer gegen die Umgebung offenen Ansaugöffnung 20 liegt. Die
Ansaugöffnung 20 ist,
die zentrale Wellenverbindung 11 umschließend, im
Boden der Außenwand 21 des
Gehäuseunterteiles 5 vorgesehen,
zu der der Motor 9 axial abgesetzt angeordnet ist. Dadurch
ergibt sich zwischen der wellenseitigen Stirnplatte des Motors 9 und
der Außenwand 21 ein Ringspalt,
so dass die über
die Gebläseeinrichtung 8 angesaugte
Luft gleichzeitig zur Kühlung
des Motores 9 dienen kann.
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Am
Gebläserad 13 sind
radial nach außen
in Verlängerung
der Schaufeln 14 auskragend Wirbelkörper 22 vorgesehen,
die durch Kettenglieder 23 gebildet sind, deren Gliedebene
zur Rotationsachse 19 radial gerichtet ist und die durch
Verbindung zur Deckplatte 15 und/oder zur Kanalwand 16 gehalten sind.
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Das
Förderglied 10 liegt
insgesamt in einem Gebläseraum 24,
der nach unten durch den Boden der Außenwand 21 des Gehäuseunterteiles 5 begrenzt
ist und der durch eine als Ringwand ausgebildete Innenwand 25 des
Gehäuseunterteils 5 umschlossen
ist. Die obere Begrenzung des Gebläseraums 24 wird durch
eine Schirmwand 26 gebildet, die zum Gehäuseunterteil 5 durch
als Tragbolzen gestaltete Verschraubungen 27 festgelegt
ist und die zur Innenwand 25 umfangsseitig mit radialem
Abstand endet, so dass sich zwischen der Schirmwand 26 und
der Innenwand 25 ein Ringspalt 28 als Abströmöffnung 60 ergibt.
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Umgrenzt
von der Innenwand 25 und beabstandet zu dieser sowie auch
zur Schirmwand 26 liegt im Ausführungsbeispiel zentral und
koaxial zur Innenwand 25 ein Feuerungsraum 32,
der gegen den Gebläseraum 24 durch
eine napf- oder topfförmige Brennermulde 33 begrenzt
ist, die eine Umfangswand 34 und einen Boden 35 aufweist.
Getragen und zum Gehäuseteil 5 lagefixiert
ist die Brennermulde 33 über eine Flanschverbindung 36 mit
zur Umfangwand 34 der Brennermulde 33 und zur
Innenwand 25 lagefesten Flanschteilen.
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Der
Ringspalt 28 ist axial zum von der Innenwand 25 umgrenzten
inneren Raumteil 29 offen und umschließend zur Innenwand 25 ist
durch einen umfangsseitigen Teil der Gehäuseaußenwand 21 ein äußerer Raumteil 31 begrenzt.
Beide Raumteile 29 und 31 sind Bestandteile von
Luftführungen
und funktional stellt sich der innere Raumteil 29 als gegen
den Gebläseraum 24 offener
Stauraum 61 dar, auf den die durch den Ringspalt 28 gebildete
Abströmöffnung 60 mündet und
von dem aus die Brennermulde 30 umfangs- und bodenseitig über in ihrer
Umfangswand 34 und in ihrem Boden 35 vorgesehene Öffnungen 57 und 58 versorgt
wird.
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Zum äußeren Raumteil 31 weist
der Gebläseraum 24 umfangsseitig Öffnungen 37 auf,
die sich als in der Innenwand 25 vorgesehene Aussparungen darstellen,
so dass vom Gebläseraum 24 zum äußeren Raumteil 31 und
zum inneren Raumteil 29 voneinander getrennte Verbindungen
in Form des Ringspaltes 28 und der Öffnungen 37 bestehen.
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Der äußere Raumteil 31 erstreckt
sich, entsprechend einer doppelschaligen Ausbildung des Gehäuses, als
Ringkanal bis auf die Höhe
der Flanschebene 6, in der oberer und unterer Gehäuseteil 4, 5 aneinander
anschließen.
Der obere Gehäuseteil 4 enthält einen
Gasmischkopf 38 mit einem Gasmischraum 39, der
in axialer Überdeckung
zur Brennermulde 33 liegt, wobei in der Flanschebene 6 zwischen dem
Gasmischkopf 38 und der Brennermulde 33 durch
entsprechende axiale Beabstandung ein sich radial erstreckender
Ringspalt 40 verbleibt, über den die durch den äußeren Raumteil 31 gebildete
Luftführung
quer zur Erstreckungsrichtung der Rotationsachse 19 mit
der Brennermulde 33 in Verbindung steht.
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In
Verlängerung
des äußeren Raumteiles 31, also
des von der Innenwand 25 und dem umfangsseitigen Teil der
Außenwand 21 gebildeten
Ringkanales als Luftführung,
ist der Gasmischkopf 38 mit einer Kanalverbindung 41 zum
Brenngasauslass 42 versehen, wobei die Kanalverbindung 41 nach
innen durch eine den Gasmischraum 39 unter Zwischenlage
einer Isolierung 43 umschließende Innenwand 44 und die
radial hierzu beabstandete Außenwand 45 des Gehäuseoberteiles 4 begrenzt
ist, so dass sich für den
Gasmischkopf 38, und damit das Gehäuseoberteil 4, in
Analogie zum umfangsseitigen Teil des Gehäuseunterteiles 5,
eine Doppelschaligkeit ergibt, die für die Luftführung benutzt wird.
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Zum
nach der Seite abzweigenden Brenngasauslass 42 hin weist
die Kanalverbindung 41, als Teil der Außenwand 45 nach radial
außen
abragend, einen Stutzen 46 auf, in dem sich ausgehend vom Gasmischraum 39 anschließend an
dessen Auskleidung ein Flammrohr 47 erstreckt, über das
die Brenngase dem Verbraucher, hier den zu beheizenden Zonen des
Backofens, zugeführt
wird.
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Zwischen
dem Stutzen 46 und dem Flammrohr 47 verbleibt
ein Ringspalt, der zum äußeren Raumteil 31 und
zu der in dessen Verlängerung
liegenden Kanalverbindung 41 als Teilen von Luftführungen
offen ist und über
den Zuluft geführt
wird, die mit den austretenden Brenngasen, insbesondere im Bereich
des Flammrohres 47, vermischt wird.
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Hierzu
kann das Flammrohr 47, was nicht gezeigt ist, mit entsprechenden
Eintrittsquerschnitten versehen sein oder beispielsweise auch derartig
gestückelt
ausgeführt
sein, dass sich zumindest über
einen Teil seines Umfangs ein Ringspalt ergibt, der ein Einströmen der
Zuluft in das Flammrohr 47 ermöglicht.
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Die
Zumischung von Zuluft und damit die Vermischung der Zuluft und der über das
Flammrohr 47 austretenden Brenngase kann aber auch im Bereich
des Austrittsquerschnittes des Flammrohrs 47 erfolgen,
der bevorzugt im Übergangsbereich
zum nicht dargestellten Backofen liegt, welchem ein Anschlussstutzen 48 zugeordnet
sein kann, der gegen den Stutzen 46 über eine Flanschverbindung,
bevorzugt eine schnell lösbare
Flanschverbindung, zu fixieren ist.
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Im
Hinblick auf die Bemessung des Übertrittsquerschnittes
zwischen dem äußeren Raumteil 31 und
der Kanalverbindung 41 ist es, wie bei 49 angedeutet,
zweckmäßig, die
Flanschverbindung zwischen Gehäuseoberteil 4 und
Gehäuseunterteil 5 blendenartig
auszugestalten, was sich auch durch zwischen die Flansche eingelegte
Blendenscheiben erreichen lässt.
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Bevorzugt über die
Flanschverbindung 36 zwischen der Brennermulde 33 und
der Innenwand 25 ist der innere Raumteil 29 im
oberen Bereich der Brennermulde 33 querschnittsgeschlossen,
so dass sich keine Kurzschlussverbindung zwischen dem äußeren Raumteil 31 und
dem inneren Raumteil 29 im Bereich des Ringspaltes 40 ergibt.
Die Flanschverbindung 36 kann so weit vom oberen Rand der
Brennermulde 33 nach unten versetzt sein, dass zusätzlich zum
Ringspalt 40 oberhalb der Flanschverbindung 36 die
Umfangswand 34 der Brennermulde 33 durchsetzende
Zuströmöffnungen
auf die Brennermulde 33 vorgesehen werden können.
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Der Übergangsquerschnitt
von der Brennermulde 33 auf den Gasmischraum 39 ist
eingeschnürt, wobei
die Einschnürung
durch einen eingezogenen, hier nicht dargestellten Randbereich der
Brennermulde realisiert sein kann, oder auch, wie gezeigt, durch einen über die
Brennermulde 33 radial nach innen ragenden Teil 50 der
Begrenzung des Gasmischraumes 39 gebildet sein kann.
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Ausmündend auf
den Gasmischraum 39 kann dem Oberteil 2 eine Serviceöffnung 51 zugeordnet
sein, die über
ein in eine hülsenartige
Führung 53 einsteckbares
stöpselartiges
Verschlusselement 52 zu verschließen ist.
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Weiter
ist ausmündend
auf die Brennermulde 33 eine Brenngutzuführung 54 vorgesehen,
die beispielsweise teilweise als Fallrohr 55 gestaltet
sein kann und der mündungsseitig
zur Flammabschirmung Schirmteile 56 zugeordnet sind. Die
für die Luftzuführung im
Boden 35 und in der Umfangswand 34 der Brennermulde 33 vorgesehenen Öffnungen 57 und 58 sind
symbolisch als Bohrungen dargestellt, können aber auch als Schlitze,
nach innen oder auch nach außen
gerichtete Ausprägungen
oder dergleichen gebildet sein, die, bezogen auf die jeweils gewünschte Anströmung des
Brenngutes, im Hinblick auf eine entsprechende Luftleitung ausgestaltet
sind, um eine wendel- oder wirbelförmige Durchströmung des
Brenngutes zu erreichen. Zweckmäßigerweise können insbesondere
den bodenseitigen Öffnungen 57 auch
Schirm- oder Leitplatten 59 zugeordnet, um ein Zusetzen
derselben mit Brenngut zu vermeiden oder um die Strömungsrichtung
der eintretenden Luft zu beeinflussen.
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Der
geschilderte Aufbau des als Baueinheit 1 gestalteten Brennersystems
hat die Zuführung
der Verbrennungsluft zum in der Brennmulde 33 befindlichen
Brenngut und zu den durch Verglosen des Brenngutes entstehenden
Brenngasen in mehreren Luftführungen,
also in Teilluftführungen
zur Folge, von denen eine erste der Luftzufuhr auf den Stauraum 61 und
von diesem über
die Öffnungen 34 und 35 auf
das in der Brennermulde 33 befindliche Brenngut dient. Über eine
zweite Teilluftführung
erfolgt die Luftzufuhr bevorzugt im Bereich des Ringspaltes 40, gegebenenfalls
aber auch durch im oberen Randbereich der Bren nermulde 33 angeordnete Öffnungen, jeweils
ausgehend vom äußeren Raumteil 31.
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Über das
Förderglied 10 der
Gebläseeinrichtung 8 wird
eine rotierende Luftbewegung erzwungen, die durch die zum Förderelement 12 nachgeordnet
vorgesehenen Wirbelkörper 22 gestört wird
und nachfolgend in Teilströme
aufgespalten ist, wobei sich in Verbindung mit der bezogen auf die
Drehrichtung des als Gebläserad 13 ausgebildeten
Förderelementes 12 flach
konvexen Wölbung
der Schaufeln 14 auch ein Druckaufbau ergibt, so dass druck-
und strömungsabhängig eine
gezielt unterschiedliche Luftversorgung der Teilluftführungen
möglich
ist, und dies überlagert
zur rotierenden Luftbewegung.
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Ausgehend
von einer solchen rotierenden Luftbewegung, zumindest verstärkt durch
eine solche Luftbewegung ergibt sich eine sehr intensive Verwirbelung
der Brenngase, wobei über
die zweite Teilluftführung
im Bereich des Ringspaltes 40 entsprechend der rotierenden
Anströmung über den äußeren Raumteil 31 in
der Brennermulde 33 die Wirbelbewegung der Luft im Sinne
einer spiralig nach oben ansteigenden Luftströmung verstärkt wird. Daraus resultierend
ergibt sich gegen den Gasmischraum 39 ein Luftwirbel, der
zu einer sehr intensiven Durchbrennung und zu minimiertem Schadstoffausstoß führt, wozu
unter anderem auch beiträgt,
dass der Luftwirbel im Zentrum zu einer Unterdruckbildung führt, durch
die ein Teil der Brenngase aus dem Gasmischraum 39 zyklonartig
in die Brennermulde 33 zurückgeführt wird und dort, unter Verstärkung der
rotierenden Luftbewegung, wieder nach außen umgelenkt in den rotierenden
Luftwirbel einströmt,
der vom Gasmischraum 39 ausgehend teilweise über das Flammrohr 47 auf
den Brenngasauslass abgeleitet wird. Bezogen auf den Ausströmweg aus
dem Gasmischraum 39 auf das Flammrohr 47 kann
auch ein tangentialer Verlauf des Flammrohres 47 zum Gasmischraum
zweckmäßig sein.
Die durch die Verwirbelung er reichte Flammwalze führt zu einer
sehr gleichmäßigen Beheizung
der nachgeordneten Flächen
des Backofens.
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In
Verbindung mit einem solchen dargestellten Brennersystem erweist
sich eine Aufteilung der zugeführten
Teilluftmengen als zweckmäßig, bei
der der über
den Stauraum 61 zugeführte
Luftanteil bei etwa 30% liegt, der über den Ringspalt 40 zugeführte Luftanteil
bei etwa 30 bis 50% liegt und der nachfolgend, insbesondere im Bereich
des Flammrohres 47 luftzugeführte Luftanteil bei etwa 20
bis 30% liegt.
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Insbesondere
in Verbindung mit dem Einsatz des Brennersystems bei Backöfen sind
nicht nur die bei kompakter Bauweise betriebssicher erreichbaren hohen
Brennerleistungen von Bedeutung, sondern es ist weiter auch von
Bedeutung, dass entsprechend den Anforderungen im Backbetrieb die
Brennerleistungen intermittierend abgerufen können, entsprechend der jeweils
erforderlichen erneuten Aufheizung des Backofens nach Entnahme der
jeweiligen Brotcharge.
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Hierfür ist jeweils
ein erneutes Anfahren des Brennersystems erforderlich, dessen Brennermulde 33 nach
Beendigung des Aufheizvorganges für einen vorherigen Backvorgang
aufgrund der bei Abschalten erreichten, praktisch rückstandsfreien
Verglosung des Brenngutes erneut mit frischem Brenngut gefüllt werden
muss, wobei eine möglichst
spontane Zündung
des in die Brennermulde 33 eingefüllten Brenngutes angestrebt
wird, die in Verbindung mit dem nachfolgenden Anfahren des Gebläses die
verglosende, rückstandsfreie
Verbrennung des Brenngutes in der verwirbelnden Luft-Brenngasatmosphäre ermöglicht.
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Bezüglich einer
solchen Zündeinrichtung
besteht aber nicht nur die Anforderung, in möglichst kurzer Zeit eine spontane
Entflammung des Brenngutes sicherzustellen, sondern diesen Zünd vorgang
auch möglichst
einfach und sicher zu gestalten, wobei insbesondere in Verbindung
mit dem nachfolgend durch Anfahren des Gebläses initiierten Brenn- und
Glosvorgang auch gewährleistet
sein muss, dass bei Druckschwankungen und eventuellen Verpuffungen mit
Sicherheit ein Austreten von Brenngasen ebenso verhindert wird wie
ein Rückschlagen
der Brenngase auf die Zündquelle
und damit eine Beschädigung
der Zündeinrichtung.
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In
Verbindung damit erweist sich zunächst die Verwendung von Zündeinrichtungen 77 als
besonders zweckmäßig, die
ohne zusätzliche
Zündmaterialien
wie Zündbeschleuniger
arbeiten, welche bezogen auf den Backbetrieb zu Verunreinigungen
führen
könnten.
Dies ist bei der im Rahmen der Erfindung bevorzugten Verwendung
von Heißgasgebläsen als
Zündquelle
gewährleistet,
wobei durch die Verwendung derartiger „Brenner” auch sichergestellt ist,
dass selbst im Falle des Rückschlagens
von Flammen eventuelle Rückstände oder
dergleichen nicht in Brand geraten können.
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Abgesehen
von der Wahl der Zündquelle wird
bei der erfindungsgemäßen Wahl
der Zündeinrichtung
ein einfacher und den Sicherheitsanforderungen entsprechender Aufbau
auch dadurch erreicht, dass die Zündquelle mit der Brennermulde über einen
auf die Brennermulde ausmündenden Zündkanal
verbunden wird, der eine bei eingeschaltetem Gebläse durchströmte Luftführung durchsetzt und
im durchsetzenden Bereich gegen diese Luftführung offen ist. Da der Zündvorgang
eingeleitet wird, bevor das Brennersystem, nach Anbrennen des Brenngutes,
durch Zuschalten des Gebläses
auf Leistung gefahren wird, bietet der Zündkanal auch im Bereich seiner Öffnung gegen
die Luftführung
eine hinreichende Abschirmung für
den jeweiligen, die Zündenergie
von der Zündquelle
auf das Brenngut übertragenden
Energieträger,
und dies – auch
im Falle von Heißluft
als Energieträger – bei der
Verwendung von Heißluftgebläsen als
Zündquelle.
Entsprechendes gilt auch bei der Verwendung anderer Zündquellen,
wie zum Beispiel von Lasern, Strahlern oder dergleichen.
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Insbesondere
in Verbindung mit Zündquellen und
von diesen ausgeshenden gasförmigen
Energieträgern,
wie beispielsweise bei Heißluftgebläsen, bietet
der Zündkanal
darüber
hinaus auch die Möglichkeit,
trotz teilweise gegebener Unterbrechung der Kanalstrecke eine hinreichende
Bündelung
des Energiestrahls zu gewährleisten,
und gegebenenfalls auch dessen Ausbreitungsgeschwindigkeit zu beeinflussen.
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In
einfachster Weise kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen
der randgeschlossene, beispielsweise rohrförmige Zündkanal im Bereich des Durchlaufs
durch eine der bei betriebenen Gebläse durchströmten Luftführungen unterbrochen sein,
wobei im Bereich der Unterbrechung auslaufend einerseits der Austrittsquerschnitt
gegebenenfalls verjüngt
und einlaufend der Eintrittsquerschnitt gegebenenfalls trichterförmig erweitert
ist oder wobei auch eine axiale Überlappung
der mit radialem Abstand sich überdeckenden
randgeschlossenen Kanalteile vorgesehen sein kann.
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1 bis 4 zeigen
in stark schematisierter Darstellung einen Ausschnitt aus einem
Brennersystem mit zugeordneter Zündeinrichtung 77.
Die Zeichnung beschränkt
sich in den 1 bis 4 im Wesentlichen
auf die Darstellung einer Brennermulde 70, die napfförmig ausgebildet
ist und in ihrer Umfangswand und/oder ihrem Boden mit Luftdurchtrittsöffnungen 71 versehen
ist. Die napfförmige
Brennermulde 70 liegt im Wesentlich konzentrisch zu einer darunter
angeordneten Gebläseeinrichtung 72 und ist
mit der Gebläseeinrichtung 72 von
einem Gehäuse 73 umschlossen.
Der Gebläseeinrichtung 72 ist zentral
bodenseitig am Gehäuse 73 eine
Luftansaugöffnung 74 zugeordnet.
Die angesaugte Luft wird über
die Gebläseeinrichtung 72 sowohl über die
Luftdurchtritts öffnungen 71 der
Brennermulde 70 zugeführt
wie auch über
gehäuseseitige
Luftführungen
in einem anschließend
an die Brennermulde 70 im Übergang auf den Brenngasauslass
vorgesehenen Gasmischraum 75. Der Luftzufuhr zur Brennermulde 70 und
auf den Gasmischraum 75 dient im Ausführungsbeispiel gemäß 1 der
durch die Brennermulde 70 und den Mantel des Gehäuses 73 begrenzte
Ringraum als Luftführung 76.
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Diese
stark vereinfachte und auf die Grundelemente eines Brennersystems
gemäß 7 beschränkte Darstellung
ist ergänzt
um eine Prinzipdarstellung einer Zündeinrichtung 77,
die mit ihrer Zündquelle 78 außen angesetzt
zum Gehäuse 73 über einen
Zündkanal 79 auf
die Brennermulde 70 ausmündet, wobei der Zündkanal 79 im
Bereich des als Luftführung 76 dienenden
Ringraumes einen gegen diesen offenen Bereich aufweist. Bevorzugt
ist dieser gegen den Ringraum, und damit die Luftführung 76 offene
Bereich dadurch gebildet, dass der insbesondere rohrförmig geschlossene
Zündkanal 79 über einen
Bereich seiner Länge,
wie in der Zeichnung angedeutet, unterbrochen ist. Die durch die
Unterbrechung einander gegenüberstehenden
Enden des Zündkanals 79 können, insbesondere
bei Verwendung gasförmiger
Zündmedien,
wie gezeigt, beispielsweise nach Art einer Injektor-Trichter-Anordnung gestaltet
sein. Eine andere Ausbildung, die sich herstellungsmäßig gut
beherrschen lässt
und die auch funktional befriedigt, besteht darin, im Bereich der
Unterbrechung des Zündkanales 79 das
seitens der Zündquelle 78 liegende
Kanalende axial überlappend
in das der Brennermulde 70 zugeordnete Kanalende einzuführen, und
zwar bei zum brennermuldenseitigen Kanalende radial nach innen abgesetzten
zündquellenseitigen
Kanalende, so dass ein offener Ringraum entsteht.
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Wird,
bezogen auf die Darstellung gemäß 1,
eine Zündquelle 78 verwendet,
die zur Zündung
des in der Brennermulde 70 befindlichen Brenngutes ein
erhitztes, gasförmiges
Zündmedium
in Richtung auf die Brennermulde 70 ausstößt, so ist
bei der geschilderten Grundanordnung über den Zündkanal 79 eine weitestgehend
verlustfreie Zuführung des
Zündmediums
auf die Brennermulde 70 gewährleistet, zumal das Anbrennen
bzw. Entflammen des in die Brennermulde 70 eingebrachten
Brenngutes über die
Zündeinrichtung 77 dem
leistungsbezogenen Anfahren des Brennersystems und dem damit verbundenen
Arbeitsbetrieb der Gebläseeinrichtung
voraufgeht.
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Das
Brennersystem wird durch Aktivieren der Gebläseeinrichtung 72 somit
erst auf Leistung gefahren, wenn über die Zündeinrichtung 77 für das in
der Brennermulde 70 befindliche Brenngut ein stabiler Brenn-
oder Gloszustand erreicht ist, der durch entsprechende Zufuhr von
Brennluft über
die Gebläseeinrichtung,
auch bei der über
die Gebläseeinrichtung 72 unter
Druck und/oder Verwirbelung erfolgender Luftzufuhr, nicht mehr beeinträchtigt,
sondern nur noch stärker
angefacht werden kann. Spätestens
zu diesem Zeitpunkt besteht für
einen aktiven Betrieb der Zündeinrichtung 77 keine
Notwendigkeit mehr, so dass diese abgeschaltet ist. Über den
von der Gebläseeinrichtung 72 geförderten
und den Ringraum als Luftführung 76 durchströmenden Luftstrom
wird, soweit der Luftdruck im Ringraum höher als in der Brennermulde 70 ist,
auf die Brennermulde 70 über den an diese anschließenden Abschnitt
des Zündkanales zusätzlich Luft
zugeführt,
quasi der Zündkanal 79 somit
zumindest teilweise gespült.
Baut sich andererseits in der Brennermulde 70 betriebsbedingt,
zum Beispiel bei Verpuffungen oder dergleichen ein höherer Druck
als in der durch den Ringraum gebildeten Luftführung 76 auf, so ist
durch die Öffnung
des Zündkanales 79 auf
den Ringraum, insbesondere die Unterbrechung des Zündkanales 79,
wie sie gezeigt ist, sichergestellt, dass Brenngase aus der Brennermulde 70 nicht
auf die Zündquelle 78 der
Zündeinrichtung 77 zurückschlagen
können,
vielmehr über den
durch den Ringraum 76 als Luftführung geleiteten Luftstrom
mitgerissen werden.
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Grundsätzlich ist
dies auch bei entsprechender Saugwirkung auf die den Ringraum 76 als
Luftführung
in Richtung auf den Brenngasauslass durchströmenden Luft- und/oder Brenngasanteile
ebenso erreichbar, wobei die Ausbildung der Gebläseeinrichtung 72 als
verwirbelnde Druckgebläseeinrichtung
im Sinne der Darlegungen zu 7 eine bevorzugte Ausgestaltung
bildet.
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Die
Zündeinrichtung 77 hat
somit bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
und Anordnung im Arbeitsbetrieb des Brennersystems quasi die Funktion
eines Rückschlagventiles.
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Im
Sinne dieser Funktion ist die Ausgestaltung gemäß 2 weiter
verbessert, und zwar dadurch, dass die Gebläseeinrichtung 72 saugseitig
an eine Luftführung 80 angeschlossen
ist, die beispielsweise, so in 2, umfangsseitig
in Überdeckung zur
durch den Ringraum gebildeten Luftführung 76 liegt und
die mit der Saugseite der Gebläseeinrichtung 72 verbunden
ist, beispielsweise über
eine zur zentrischen Luftansaugöffnung 74 benachbarte
Ansaugöffnung 81,
die gegebenenfalls auch als Ringöffnung
gestaltet sein kann. Der bei dieser Gestaltung mit 82 bezeichnete
Zündkanal
weist zumindest zur saugseitig angeschlossenen Luftführung 80 eine Öffnung auf,
bzw. ist im Bereich dieser saugseitigen Luftführung 80 unterbrochen,
kann zusätzlich
aber auch, wie in 2 gezeigt, analog zur 1 zur druckseitig
an die Gebläseeinrichtung 72 angeschlossenen,
durch den Ringraum veranschaulichten Luftführung 76 offen sein.
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Da
beim Betrieb der Zündeinrichtung 77 die Luftführungen
zumindest im Wesentlichen nicht durchströmt sind, da das Brennersystem
erst nach Anbrennen des Brenngutes auf Leistung gefahren werden
kann, wird, analog zu 1, auch durch diese gegebenenfalls
mehrfache Unterbrechung des Zündkanals 82 selbst
bei gasförmigen,
von der Zündquelle 78 ausgesandten
Zündmedien
der Zündbetrieb
nicht beeinträchtigt.
Andererseits ergibt sich aber ein höherer Sicherheitseffekt, auch
bei geringen radialen Breiten der vom Zündkanal 82 durchsetzten Luftführungen,
da nach erfolgtem Anfahren des Brenners mit Anfahren der Gebläseeinrichtung 72 nicht
nur durch die Durchströmung
im Ringraum 76 ein Rückschlagen
von Brenngasen auf die Zündquelle 78 unterbunden
wird, sondern zusätzlich
durch den Absaugeffekt im Bereich der Luftführung 80 durch deren
Verbindung zur Saugseite der Gebläseeinrichtung 72.
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Die 3 und 4 veranschaulichen
den Einsatz und die Wirkung der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung bei Brennersystemen,
bei denen die Brennermulde 70 analog zu 7 umfangs-
und bodenseitig innerhalb einer umgrenzten Luftführung 83 liegen, von
der aus über
der Brennermulde 70 zugeordnete Luftdurchtrittsöffnungen 71 die
Brennermulde 70 mit einem vorgegebenen Anteil der über die Gebläseeinrichtung 72 geförderten
Luft beaufschlagt werden kann, wobei durch die Abgrenzung dieser Luftführung 83 in
Verbindung mit der entsprechenden Ausbildung des Gebläses 72,
wie anhand der 7 erläutert, auch ein entsprechender
Druckaufbau erreicht werden kann. In 3 und 4 ist
nicht gezeigt, dass die Luftführung 83 auch
bodenseitig bis auf eine entsprechende Luftdurchtrittsöffnung gegen den
die Gebläseeinrichtung 72 aufnehmenden
Raum abgegrenzt sein kann, analog zu 7.
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Bevorzugt
umschließend
zur Luftführung 83 ist
durch insbesondere doppelwandige Ausbildung des Gehäuses eine
weitere Luftführung 84 vorgesehen,
die mit der Gebläseeinrichtung 72 über eine
umfangsseitige Durchtrittsöffnung 85 verbunden
ist und über
die ein insbesondere vorbestimmter Anteil der über die Gebläseeinrichtung 72 geförderten
Luftmenge in Richtung auf den Gasmischraum 75 gefördert wird.
Die hier vorgesehene Zündeinrichtung 77 durchsetzt
mit ihrem Zündkanal 79 die
radial einander überla gernden
Luftführungen 83 und 84 und
ist im Bereich der bei angetriebener Gebläseeinrichtung 72 durchströmten Luftführung 84 wie
geschildert durchbrochen, womit vorbeschriebene Spül- und/oder Sicherheitseffekte
verbunden sind.
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Bei
einer Ausgestaltung gemäß 4 ist
ein System gemäß 3 um
eine zusätzliche
saugseitige Luftführung 80,
analog zu 2 ergänzt, die eine Anschlussöffnung 81 auf
die Saugseite der Gebläseeinrichtung 72 aufweist
und es ist die Zündeinrichtung 77 analog
zu 2 mit einem Zündkanal 82 versehen,
der im Bereich der einander übergreifenden druck-
und saugseitigen Luftführungen 84 und 80 gegen
diese offen ist und die Luftführung 83 analog
zu 3 geschlossen durchsetzt. Es ergeben sich bei dieser
Ausgestaltung die analog zu 2 erläuterten Sicherheits-
und Spüleffekte.
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Die 5 und 6 zeigen
anhand eines Ausschnitts der konstruktiven Gestaltung gemäß 7 die
anhand der 3 und 4 erläuterten Gestaltungen
der Zündeinrichtung 77 unter
Rückgriff auf
die dort verwendeten Bezugszeichen für die Elemente der jeweiligen
Zündeinrichtung 77,
womit auch eine in der Praxis einzusetzende konstruktive Ausgestaltung
veranschaulicht wird.