DE102009047751B4

DE102009047751B4 - burner arrangement

Info

Publication number: DE102009047751B4
Application number: DE102009047751A
Authority: DE
Inventors: Dr. Volkert Jochen; Ernst Keim
Original assignee: GVP Gesellschaft zur Vermarktung der Porenbrennertechnik mbH
Current assignee: GVP Gesellschaft zur Vermarktung der Porenbrennertechnik mbH
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: DE102009047751A1

Abstract

Brenneranordnung, umfassend einen Volumenbrenner (V1, V2), dessen Brennraum im Wesentlichen aus einem porösen Körper (2, 2a, 2b) gebildet ist, wobei der poröse Körper eine offene Porosität aufweist und eine mittlere Porengröße so gewählt ist, dass innerhalb des porösen Körpers eine oberflächenstabilisierte Verbrennung eines Brennstoffs erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mit dem Volumenbrenner (V1, V2) in thermischer Wirkverbindung angeordnetes thermoelektrisches Element zur Herstellung elektrischer Energie (5a, 5b) vorgesehen ist.Burner arrangement, comprising a volume burner (V1, V2), the combustion chamber of which is essentially formed from a porous body (2, 2a, 2b), the porous body having an open porosity and a mean pore size being selected so that within the porous body a surface-stabilized combustion of a fuel can take place, characterized in that at least one thermoelectric element for producing electrical energy (5a, 5b), which is arranged in a thermally operative connection with the volume burner (V1, V2), is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brenneranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a burner assembly according to the preamble of claim 1.

Eine solche Brenneranordnung ist beispielsweise aus der DE 43 22 109 C2 bekannt. Dabei ist in einem zylindrischen Brennergehäuse ein poröser Körper angeordnet. Der poröse Körper weist eine offene Porosität auf. Eine mittlere Porengröße ist so gewählt, dass innerhalb des Porenkörpers eine oberflächenstabilisierte Verbrennung eines Brennstoffs erfolgen kann. Derartige Volumenbrenner zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad, eine effiziente und homogene Verbrennung sowie eine hohe Leistungsdichte aus. Abgesehen davon kann eine damit erzeugte Leistung in einem weiten Bereich von beispielsweise 1:10 moduliert werden.Such a burner arrangement is for example from the DE 43 22 109 C2 known. In this case, a porous body is arranged in a cylindrical burner housing. The porous body has an open porosity. An average pore size is chosen so that a surface-stabilized combustion of a fuel can take place within the pore body. Such volume burners are characterized by high efficiency, efficient and homogeneous combustion and high power density. Apart from that, a power generated thereby can be modulated in a wide range of, for example 1:10.

Die bekannte Brenneranordnung kann mit einem Brennstoff betrieben werden, welcher beispielsweise aus einem Gemisch aus Luft und brennbarem Gas oder brennbarem Flüssigbrennstoff besteht. Sie können insbesondere für Heizzwecke, insbesondere auch als Wärmestrahler, eingesetzt werden.The known burner arrangement can be operated with a fuel, which consists for example of a mixture of air and combustible gas or combustible liquid fuel. They can be used in particular for heating purposes, in particular as heat radiators.

Bei Anwendungen unter Verwendung der herkömmlichen Brenneranordnung bleibt ein Teil der erzeugten Wärme üblicherweise ungenutzt und geht als Abwärme verloren. Es besteht das Bedürfnis, die Effizienz der herkömmlichen Brenneranordnung weiter zu verbessern.In applications using the conventional burner assembly, part of the heat generated is usually left unused and lost as waste heat. There is a need to further improve the efficiency of the conventional burner assembly.

Die AT 505 829 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Wandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie. Die Vorrichtung besteht aus einer Wärmequelle zur Bereitstellung und Abgabe von Wärmeenergie, einem Strahlungswärmeerzeuger, welcher die Wärmeenergie aufnimmt und als Wärmestrahlung abgibt, sowie aus einem Absorber für die vom Strahlungswärmeerzeuger emittierte Wärmestrahlung. Der Absorber wandelt die Wärmestrahlung in einen hochfrequenten Wechselstrom. Als Wärmequelle wird ein Brenner zur flammenlosen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen oder Wasserstoff verwendet.The AT 505 829 A1 discloses a device for converting thermal energy into electrical energy. The device consists of a heat source for the provision and delivery of heat energy, a radiant heat generator, which absorbs the heat energy and gives off as heat radiation, as well as an absorber for the heat radiation emitted by the radiant heat generator. The absorber converts the heat radiation into a high-frequency alternating current. The heat source used is a burner for flameless combustion of hydrocarbons or hydrogen.

Die WO 2007/133069 A1 offenbart eine Verbrennung nach dem Prinzip der ”kalten Flamme” in einem Porenkörper.The WO 2007/133069 A1 discloses a combustion according to the principle of the "cold flame" in a porous body.

Aus DE 298 10 836 U1 ist eine Vorrichtung zur Stromerzeugung bekannt, welche mit einem herkömmlichen Gasoberflächenbrenner betrieben wird.Out DE 298 10 836 U1 a device for power generation is known, which is operated with a conventional gas surface burner.

Die DE 43 29 194 A1 beschreibt eine Gas/Brenner-Kombination, bei der ein Strahlungshaupt- und -zündbrenner dieselbe perforierte Keramikplatte als Flammenaustrittsfläche nutzen.The DE 43 29 194 A1 describes a gas / burner combination in which a main radiation and -zündbrenner use the same perforated ceramic plate as a flame outlet surface.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Brenneranordnung angegeben werden, mit der mit verbesserter Effizienz die damit erzeugte Wärme ausgenutzt werden kann.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a burner arrangement is to be specified with which the heat generated with improved efficiency can be utilized.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of claims 2 to 12.

Nach Maßgabe der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest ein mit dem Volumenbrenner in thermischer Wirkverbindung angeordnetes thermoelektrisches Element zur Herstellung elektrischer Energie vorgesehen ist. – Damit kann mit überraschend hoher Effizienz elektrischer Strom hergestellt werden. Messungen am erfindungsgemäß vorgeschlagenen Volumenbrenner haben überraschenderweise ergeben, dass dessen Temperatur über einen weiten Leistungsbereich hinweg lediglich in einem relativ engen Bereich sich ändert. infolgedessen kann ein thermoelektrisches Element durch die Wirkung eines solchen Volumenbrenners dauerhaft im Bereich einer Temperatur gehalten werden, welche mit hoher Effizienz die Herstellung elektrischer Energie ermöglicht. Dabei kann die Menge der gewonnenen elektrischen Energie – unabhängig von der jeweiligen Leistung des Volumenbrenners – in einem relativ engen Bereich konstant gehalten werden. Die vorgeschlagene Brenneranordnung eignet sich beispielsweise für Gasthermen, bei denen der Volumenbrenner im ”Stand-by”-Betrieb mit einer geringen Leistung betrieben und lediglich bedarfsweise eine hohe Leistung liefert.According to the invention it is proposed that at least one arranged with the volume burner in thermal operative connection thermoelectric element is provided for the production of electrical energy. - Electricity can be produced with surprisingly high efficiency. Surprisingly, measurements on the volume burner proposed according to the invention have revealed that its temperature changes over a wide power range only in a relatively narrow range. As a result, a thermoelectric element can be maintained by the action of such a volume burner permanently in the range of a temperature which enables the production of electrical energy with high efficiency. In this case, the amount of electrical energy obtained - regardless of the power of the volume burner - be kept constant in a relatively narrow range. The proposed burner arrangement is suitable, for example, for gas water heaters, where the volume burner operates in "stand-by" mode with a low power and only provides high performance as needed.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem ”thermoelektrischen Element” insbesondere ein ”Peltier-Element” verstanden. Bei einem Peltier-Effekt werden zwei metallische Leiter mit unterschiedlichen elektronischen Wärmekapazitäten in Kontakt gebracht. Wenn die beiden Leiter durch Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr auf einer unterschiedlichen Temperatur gehalten werden, führt dies zu einem Stromfluss in den Leitern. Man bezeichnet diesen Effekt auch als ”Seebeck-Effekt”.For the purposes of the present invention, a "thermoelectric element" is understood in particular to mean a "Peltier element". In a Peltier effect, two metallic conductors with different electronic heat capacities are brought into contact. If the two conductors are kept at a different temperature by heat supply and heat dissipation, this leads to a flow of current in the conductors. This effect is also called "Seebeck effect".

Unter dem Begriff ”thermische Wirkverbindung” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass das thermoelektrische Element relativ zum Volumenbrenner so angeordnet ist, dass die im thermoelektrischen Element vorgesehenen unterschiedlichen metallischen Leiter auf einer unterschiedlichen Temperatur gehalten werden können und damit die Erzeugung elektrischer Energie möglich ist.For the purposes of the present invention, the term "thermal active connection" is understood to mean that the thermoelectric element is arranged relative to the volume burner so that the different metallic conductors provided in the thermoelectric element can be kept at a different temperature and thus the generation of electrical energy is possible ,

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das thermoelektrische Element an einer dem Brennraum abgewandten Außenwand des Brennergehäuses vorgesehen. Das Brennergehäuse kann rohrartig, insbesondere rund, oval oder auch rechteckig ausgestaltet sein. Zweckmäßigerweise ist das Brennergehäuse aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gebildet. Damit kann relativ viel Wärme über das Brennergehäuse auf das daran vorgesehene thermoelektrische Element ausgekoppelt werden.According to an advantageous embodiment, the thermoelectric element is on an outer wall facing away from the combustion chamber of the Burner housing provided. The burner housing can be designed tube-like, in particular round, oval or even rectangular. Conveniently, the burner housing is formed of a metal having a high thermal conductivity. Thus, a relatively large amount of heat can be coupled out via the burner housing to the thermoelectric element provided thereon.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen der Außenwand und dem thermoelektrischen Element eine wärmedämmende Schicht vorgesehen. Die wärmedämmende Schicht kann aus einem herkömmlichen wärmedämmenden Material, beispielsweise einer wärmedämmenden Fasermatte, Faserplatte oder dgl., gebildet sein. Mit der vorgeschlagenen wärmedämmenden Schicht, welche eine Wärmeleitfähigkeit von beispielsweise 5 bis 15 W/mK, vorzugsweise 10 W/mK, aufweisen kann, kann bei Wahl einer geeigneten Dicke die auf das thermoelektrische Element abfließende Wärme eingestellt werden. Dabei wird der Wärmeabfluss vorteilhafterweise so eingestellt, dass unter üblichen Betriebsbedingungen des Volumenbrenners der Wirkungsgrad des thermoelektrischen Elements maximal ist. Das thermoelektrische Element kann z. B. in einem Temperaturbereich von 210° bis 250°C betrieben werden. Eine Dicke der wärmedämmenden Schicht kann beispielsweise 5 bis 20 mm, vorzugsweise 8 bis 12 mm, betragen.According to a further embodiment, a heat-insulating layer is provided between the outer wall and the thermoelectric element. The heat-insulating layer may be formed of a conventional heat-insulating material such as a heat-insulating fiber mat, fiberboard or the like. With the proposed heat-insulating layer, which may have a thermal conductivity of, for example, 5 to 15 W / mK, preferably 10 W / mK, the heat draining to the thermoelectric element can be adjusted if a suitable thickness is selected. In this case, the heat flow is advantageously adjusted so that under normal operating conditions of the volume burner, the efficiency of the thermoelectric element is maximum. The thermoelectric element may, for. B. in a temperature range of 210 ° to 250 ° C are operated. A thickness of the heat-insulating layer may be, for example, 5 to 20 mm, preferably 8 to 12 mm.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das thermoelektrische Element an einer der Außenwand abgewandten Seite mit einer Kühleinrichtung in thermischer Wirkverbindung. Mit der Kühleinrichtung wird eine zur Erzeugung eines thermoelektrischen Stroms erforderliche Temperaturdifferenz zwischen den beiden das Thermoelement bildenden Leitern kontinuierlich aufrechterhalten. Es kann damit eine kontinuierliche Erzeugung eines thermoelektrischen Stroms gewährleistet werden. Die Temperaturdifferenz beträgt zweckmäßigerweise 180° bis 220°C.According to a further advantageous embodiment of the invention, the thermoelectric element on a side facing away from the outer wall with a cooling device in thermal operative connection. With the cooling device, a temperature difference between the two conductors forming the thermocouple is continuously maintained to produce a thermoelectric current. It can thus be ensured a continuous generation of a thermoelectric current. The temperature difference is suitably 180 ° to 220 ° C.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kühleinrichtung ein mit eine Fluid durchströmbarer Wärmetauscher. Bei dem Fluid kann es sich um Umgebungsluft oder aber auch um eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, Öl oder dgl., handeln. Sofern der Wärmetauscher beispielsweise mit Wasser durchströmt wird, kann das damit erwärmte Wasser zu Heizzwecken verwendet werden. Gleichzeitig dient das den Wärmetauscher durchströmende Wasser zur Kühlung des thermoelektrischen Elements.According to a particularly advantageous embodiment, the cooling device is a heat exchanger through which a fluid can flow. The fluid can be ambient air or else a liquid, for example water, oil or the like. If the heat exchanger, for example, flows through water, the thus heated water can be used for heating purposes. At the same time, the water flowing through the heat exchanger serves to cool the thermoelectric element.

Nach einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung ist das thermoelektrische Element in Form eines mit einem Fluid durchströmbaren Wärmetauschers ausgebildet. D. h. in diesem Fall ist der Wärmetauscher aus zwei unterschiedlichen metallischen Leitern ausgebildet, so dass damit thermoelektrischer Strom erzeugt werden kann. – Nach einer weiteren konstruktiven Vereinfachung kann es auch sein, dass der Wärmetauscher zumindest abschnittsweise das Brennergehäuse bildet. Z. B. kann in einem rohrförmig ausgestalteten Wärmetauscher, welcher gleichzeitig ein thermoelektrisches Element bildet, ein poröser Körper aufgenommen sein, welcher einen Brennraum zur Verbrennung eines Brennstoffs bildet.According to a structurally particularly simple embodiment, the thermoelectric element is designed in the form of a heat exchanger through which a fluid can flow. Ie. In this case, the heat exchanger is formed of two different metallic conductors, so that thermoelectric current can be generated with it. - After a further structural simplification, it may also be that the heat exchanger forms the burner housing at least in sections. For example, in a tubular heat exchanger which simultaneously forms a thermoelectric element, a porous body may be accommodated, which forms a combustion chamber for combustion of a fuel.

Vorteilhafterweise ist der Porenkörper mittels einer thermisch isolierenden Fasermatte klemmend im Brennergehäuse gehalten. Das ermöglicht eine besonders einfache Montage des Porenkörpers. Gleichzeitig wird durch die thermische Isolationswirkung der Fasermatte ein unerwünscht hoher Wärmeabfluss auf das Brennergehäuse vermieden.Advantageously, the porous body is clamped in the burner housing by means of a thermally insulating fiber mat. This allows a particularly simple assembly of the porous body. At the same time an undesirably high heat transfer to the burner housing is avoided by the thermal insulation effect of the fiber mat.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es auch sein, dass das thermoelektrische Element im Brennraum vorgesehen ist. Beispielsweise kann der Porenkörper aus einer unteren und einer oberen Lage gebildet sein. Die beiden Lagen können aus unterschiedlichen metallischen Leitern hergestellt sein. Die metallischen Leiter können dabei in Form einer metallischen Wolle, eines Geflechts, eines Gewirks oder dgl. vorliegen. Über eine geeignete Einstellung der Porosität der beiden Lagen kann erreicht werden, dass eine Verbrennung, beispielsweise nur in der oberen Lage erfolgt. Durch die sich dann einstellende Temperaturdifferenz zwischen den beiden Lagen kann wiederum ein thermoelektrischer Strom erzeugt werden.According to a further embodiment of the invention, it may also be that the thermoelectric element is provided in the combustion chamber. For example, the pore body may be formed of a lower and an upper layer. The two layers can be made of different metallic conductors. The metallic conductors may be present in the form of a metallic wool, a braid, a knit or the like. By means of a suitable adjustment of the porosity of the two layers, it can be achieved that combustion takes place, for example, only in the upper layer. By then adjusting temperature difference between the two layers, in turn, a thermoelectric current can be generated.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann es auch sein, dass das thermoelektrische Element an einer dem Brennraum zugewandten Innenwand des Brennergehäuses vorgesehen ist. In diesem Fall kann eine mittlere Porengröße des Porenkörpers in Richtung der Innenwand des Brennergehäuses zunehmen. Damit kann im Bereich der Innenwand eine erhöhte konvektive Wärmeübertragung und ein höherer Wärmestrahlungseintrag auf das thermoelektrische Element erreicht werden.According to a further embodiment, it may also be that the thermoelectric element is provided on an inner wall of the burner housing facing the combustion chamber. In this case, an average pore size of the pore body in the direction of the inner wall of the burner housing increase. Thus, in the region of the inner wall, an increased convective heat transfer and a higher heat radiation input to the thermoelectric element can be achieved.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es auch sein, dass das thermoelektrische Element stromabwärts der Auslassöffnung in einem Abgasweg des Volumenbrenners angeordnet ist. Dabei wird der eine Leiter des thermoelektrischen Elements durch die vorbeiströmenden Abgase aufgeheizt. Der andere Leiter ist zweckmäßigerweise so angeordnet, dass er auf einer niedrigen Temperatur als der eine Leiter gehalten werden kann.According to a further embodiment of the invention, it may also be that the thermoelectric element is arranged downstream of the outlet opening in an exhaust path of the volume burner. In this case, the one conductor of the thermoelectric element is heated by the passing exhaust gases. The other conductor is expediently arranged so that it can be kept at a low temperature as the one conductor.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:

1 eine Schnittansicht durch eine erste Brenneranordnung, 1 a sectional view through a first burner assembly,

2 eine Schnittansicht durch eine zweite Brenneranordnung, 2 a sectional view through a second burner assembly,

3 eine Schnittansicht durch eine dritte Brenneranordnung, 3 a sectional view through a third burner assembly,

4 eine Schnittansicht durch eine vierte Brenneranordnung, 4 a sectional view through a fourth burner assembly,

5 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht durch eine fünfte Brenneranordnung, 5 a partially broken perspective view through a fifth burner assembly,

6 eine schematische Teilschnittansicht durch eine Variante gemäß 5 und 6 a schematic partial sectional view through a variant according to 5 and

7 eine schematische Teilschnittansicht durch eine weitere Variante gemäß 5. 7 a schematic partial sectional view through a further variant according to 5 ,

Bei der in 1 gezeigten ersten Brenneranordnung sind zwei Volumenbrenner V1 und V2 vorgesehen. Jeder der Volumenbrenner V1, V2 weist ein beispielsweise aus Metall hergestelltes Brennergehäuse 1a, 1b auf, welches rechteckig oder auch zylindrisch ausgebildet sein kann. Mit dem Bezugszeichen 2a, 2b sind jeweils Porenkörper bezeichnet, die mittels einer wärmedämmenden elastischen Fasermatte 3a, 3b klemmend im Brennergehäuse 1a, 1b gehalten sind. Ein Durchmesser der Porenkörper 2a, 2b kann beispielsweise 10 bis 100 mm und deren Höhe 10 bis 20 mm betragen. Die Porenkörper 2a, 2b können aus einem keramischen Schaum, einer aus keramischen Kugel hergestellten Schüttung, einer Metallwolle, einem Metallvlies, einem Metallgewirk oder dgl. hergestellt sein. Mit dem Bezugszeichen 4a, 4b ist jeweils eine optional vorgesehene wärmedämmende Schicht bezeichnet, welche in Kontakt mit thermoelektrischen Elementen 5a, 5b ist. Eine dem Brennergehäuse 1a, 1b abgewandte Seite der thermoelektrischen Elemente 5a, 5b ist in Kontakt mit einem Kühlelement 6.At the in 1 shown first burner assembly two volume burner V1 and V2 are provided. Each of the volume burners V1, V2 has a burner housing made, for example, of metal 1a . 1b on, which may be rectangular or cylindrical. With the reference number 2a . 2 B are each called pore body, by means of a heat-insulating elastic fiber mat 3a . 3b clamped in the burner housing 1a . 1b are held. A diameter of the pores 2a . 2 B For example, 10 to 100 mm and its height 10 up to 20 mm. The pore bodies 2a . 2 B may be made of a ceramic foam, a packing made of ceramic ball, a metal wool, a metal fleece, a metal knit or the like. With the reference number 4a . 4b In each case, an optionally provided heat-insulating layer is referred to, which is in contact with thermoelectric elements 5a . 5b is. A the burner housing 1a . 1b opposite side of the thermoelectric elements 5a . 5b is in contact with a cooling element 6 ,

Die Funktion der ersten Brenneranordnung ist wie folgt:
Ein aus brennbarem Gas und Luft hergestelltes Gemisch G gelangt über einen Einlass E1, E2 des Brennergehäuses 1a, 1b in den Porenkörper 2a, 2b. Das Gemisch G wird dort verbrannt. Dabei gebildetes Abgas A entweicht aus dem Brennergehäuse 1a, 1b über Auslässe AL1, AL2. Die durch die Verbrennung im porösen Körper 2a, 2b erzeugte Wärme wird auf einen ersten Leiter (hier nicht gezeigt) der thermoelektrischen Elemente 5a, 5b übertragen. Der erste Leiter ist über die optional vorgesehene Wärmedämmung 4a, 4b in Kontakt mit einer dem porösen Körper 2a, 2b abgewandten Außenseite des Brennergehäuses 1a, 1b. Ein zweiter Leiter (hier nicht gezeigt) der thermoelektrischen Elemente 5a, 5b ist in Kontakt mit dem Kühlelement 6. Wegen der an dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter anliegenden Temperaturdifferenz bildet sich in den thermoelektrischen Elementen 5a, 5b ein thermoelektrischer Strom aus, welcher über hier nicht näher gezeigte Stromleiter fließt.The function of the first burner assembly is as follows:
A mixture G produced from combustible gas and air passes via an inlet E1, E2 of the burner housing 1a . 1b in the pore body 2a . 2 B , The mixture G is burned there. In this case formed exhaust gas A escapes from the burner housing 1a . 1b over outlets AL1, AL2. By the combustion in the porous body 2a . 2 B generated heat is applied to a first conductor (not shown here) of the thermoelectric elements 5a . 5b transfer. The first conductor is via the optional thermal insulation 4a . 4b in contact with a porous body 2a . 2 B remote from the outside of the burner housing 1a . 1b , A second conductor (not shown here) of the thermoelectric elements 5a . 5b is in contact with the cooling element 6 , Because of the temperature difference applied to the first conductor and the second conductor, it forms in the thermoelectric elements 5a . 5b a thermoelectric current, which flows through not shown in detail here conductor.

Mit dem Bezugszeichen 7a, 7b sind Ausgleichsschichten bezeichnet, welche optional zur Einstellung eines geeigneten Temperaturgradienten vorgesehen sein können. Durch die optional vorgesehenen wärmedämmenden Schichten 4a, 4b sowie die Ausgleichsschichten 7a, 7b kann eine zum Betrieb der thermoelektrischen Elemente 5a, 5b optimale Temperatur eingestellt werden.With the reference number 7a . 7b compensation layers are designated, which can be optionally provided for setting a suitable temperature gradient. Due to the optionally provided heat-insulating layers 4a . 4b as well as the leveling layers 7a . 7b may be one for operation of the thermoelectric elements 5a . 5b optimal temperature can be adjusted.

2 zeigt eine zweite Brenneranordnung. Die zweite Brenneranordnung unterscheidet sich von der in 1 gezeigten ersten Brenneranordnung dadurch, dass in den porösen Körpern 2a, 2b eine Porengröße zu einer Innenseite des Brennergehäuses 1a, 1b hin zunimmt. Damit kann eine erhöhte Wärmeübertragung mittels Konvektion und Strahlung auf das Brennergehäuse 1a, 1b erreicht werden. Die Wärmeauskopplung auf die thermoelektrischen Elemente 5a, 5b kann damit erhöht werden. 2 shows a second burner assembly. The second burner arrangement differs from that in 1 shown first burner assembly characterized in that in the porous bodies 2a . 2 B a pore size to an inside of the burner housing 1a . 1b increases. This allows increased heat transfer by means of convection and radiation to the burner housing 1a . 1b be achieved. The heat extraction on the thermoelectric elements 5a . 5b can be increased with it.

Die in den 3 und 4 gezeigten dritten und vierten Brenneranordnungen sind ähnlich zur zweiten Brenneranordnung aufgebaut. Bei der dritten Brenneranordnung erstreckt sich das Brennergehäuse 1a, 1b an einer den thermoelektrischen Elementen 5a, 5b zugewandten Seite im Bereich der Auslässe AL1, AL2 über eine auslassseitige Oberfläche der Porenkörper 2a, 2b hinaus. Durch einen Überstand 8a, 8b des Brennergehäuses 1a, 1b wird das Brennergehäuse 1a, 1b in diesem Bereich zusätzlich durch Strahlung S aufgeheizt. Damit kann ein Wärmeeintrag auf die thermoelektrischen Elemente 5a, 5b weiter erhöht werden.The in the 3 and 4 shown third and fourth burner assemblies are similar to the second burner assembly constructed. In the third burner arrangement, the burner housing extends 1a . 1b at one of the thermoelectric elements 5a . 5b facing side in the region of the outlets AL1, AL2 via an outlet-side surface of the pore body 2a . 2 B out. By a supernatant 8a . 8b of the burner housing 1a . 1b becomes the burner housing 1a . 1b additionally heated by radiation S in this area. This can be a heat input to the thermoelectric elements 5a . 5b be further increased.

4 zeigt eine vierte Brenneranordnung, welche ähnlich der dritten Brenneranordnung ausgestaltet ist. Dabei weist der Überstand 8a, 8b des Brennergehäuses 1a, 1b einen abgewinkelten Abschnitt auf, welcher in einen von den Auslässen AL1, AL2 austretenden Abgasstrom A ragt. Mit dieser Ausgestaltung gelingt es nochmals, den Wärmeeintragung vom Brennergehäuse 1a, 1b auf die thermoelektrischen Elemente 5a, 5b zu erhöhen. 4 shows a fourth burner assembly, which is configured similar to the third burner assembly. In this case, the supernatant 8a . 8b of the burner housing 1a . 1b an angled portion which projects into an exhaust stream A emerging from the outlets AL1, AL2. With this configuration, it succeeds again, the heat input from the burner housing 1a . 1b on the thermoelectric elements 5a . 5b to increase.

Bei der in 5 gezeigten fünften Brenneranordnung ist der Porenkörper 2 wiederum in einem Brennergehäuse 1 gehalten, welches hier in Form eines Metallrahmens ausgestaltet ist. Das Brennergehäuse 1 ist von einem Wärmetauscher 9 umgeben, welcher doppelwandig aufgebaut ist und mit einem Kühlfluid durchströmt werden kann. Der Wärmetauscher 9 ist aus einem ersten und einem zweiten metallischen Leiter (hier nicht gezeigt) aufgebaut und erfüllt damit gleichzeitig die Funktion eines thermoelektrischen Elements.At the in 5 shown fifth burner assembly is the pore body 2 again in a burner housing 1 held, which is designed here in the form of a metal frame. The burner housing 1 is from a heat exchanger 9 surrounded, which is constructed double-walled and can be flowed through with a cooling fluid. The heat exchanger 9 is constructed of a first and a second metallic conductor (not shown here) and thus at the same time fulfills the function of a thermoelectric element.

Bei der in 6 gezeigten Variante ist an einer Außenseite eines Brennergehäuses 1 optional die wärmedämmende Schicht 4 vorgesehen, welche in Kontakt mit dem thermoelektrischen Element 5 ist. Mit dem Bezugszeichen 10 ist eine, beispielsweise aus einem Metall hergestellte, Wärmeausgleichsschicht bezeichnet, welche in Kontakt mit mit einem Kühlmittel durchflossenen Rohren 11 eines weiteren Wärmetauschers steht. Bei der in 6 gezeigten Variante weisen die Rohre 11 einen kreisförmigen Querschnitt, bei der in 7 gezeigten Variante weisen die Rohre 11 einen rechteckigen Querschnitt auf.At the in 6 shown variant is on an outside of a burner housing 1 optionally the heat-insulating layer 4 provided, which in contact with the thermoelectric element 5 is. With the reference number 10 is a, for example, made of a metal, heat-compensating layer, which in contact with a coolant-flowed tubes 11 another heat exchanger is. At the in 6 shown variant, the tubes 11 a circular cross section, in which 7 shown variant, the tubes 11 a rectangular cross section.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1a, 1b1, 1a, 1b: Brennergehäuseburner housing
2, 2a, 2b2, 2a, 2b: Porenkörperporous body
3a, 3b3a, 3b: elastische Fasermatteelastic fiber mat
4, 4a, 4b4, 4a, 4b: wärmedämmende Schichtheat-insulating layer
5a, 5b5a, 5b: thermoelektrisches Elementthermoelectric element
66: Kühlelementcooling element
7a, 7b7a, 7b: Ausgleichsschichtleveling layer
8a, 8b8a, 8b: ÜberstandGot over
99: Wärmetauscherheat exchangers
1010: weitere Ausgleichsschichtadditional leveling layer
1111: Rohrpipe
AA: Abgasexhaust
AL1, AL2AL1, AL2: Auslassoutlet
E1, E2E1, E2: Einlassinlet
GG: Brenngas/Luft-GemischFuel gas / air mixture
V1, V2V1, V2: Volumenbrennervolume burner

Claims

Burner arrangement, comprising a volume burner (V1, V2) whose combustion chamber consists essentially of a porous body ( 2 . 2a . 2 B ), wherein the porous body has an open porosity and an average pore size is selected such that a surface-stabilized combustion of a fuel can take place within the porous body, characterized in that at least one with the volume burner (V1, V2) in thermal operative connection arranged thermoelectric element for producing electrical energy ( 5a . 5b ) is provided.

Burner assembly according to claim 1, wherein the combustion chamber of a burner housing ( 1 . 1a . 1b ) having an inlet (E1, E2) for supplying a fuel (G) and an outlet (AL1, AL2) for exhausting combustion gases (A).

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the thermoelectric element ( 5a . 5b ) on a combustion chamber facing away from the outer wall of the burner housing ( 1 . 1a . 1b ) is provided.

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein between the outer wall and the thermoelectric element ( 5a . 5b ) a heat-insulating layer ( 4 . 4a . 4b ) is provided.

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the thermoelectric element ( 5a . 5b ) on a side facing away from the outer wall with a cooling device ( 6 . 11 ) is in thermal operative connection.

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the cooling device ( 6 . 11 ) a through-flow of a fluid heat exchanger ( 9 ).

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the thermoelectric element ( 5a . 5b ) in the form of a heat exchanger through which a fluid can flow ( 9 ) is trained

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the heat exchanger ( 9 ) at least in sections, the burner housing ( 1 . 1a . 1b ).

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the porous body ( 2 . 2a . 2 B ) by means of a thermally insulating fiber mat ( 3a . 3b ) clamped in the burner housing ( 1 . 1a . 1b ) is held.

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the thermoelectric element ( 5a . 5b ) is provided in the combustion chamber.

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the thermoelectric element ( 5a . 5b ) on a combustion chamber facing the inner wall of the burner housing ( 1 . 1a . 1b ) is provided.

Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the thermoelectric element ( 5a . 5b ) is arranged downstream of the outlet opening (AL1, AL2) in an exhaust path of the volume burner (V1, V2).