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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Brennerdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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STAND DER TECHNIK
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Aus dem Stand der Technik sind Brennerdüsen für unterschiedliche Anwendungen bekannt. Beispielsweise offenbart die
DE 10 2006 012 089 B1 eine Brennerdüse mit einem Düsenkopf, einer Brennerhülse und Mitteln zur Drallerzeugung, wodurch die Flamme aus einem Mündungsbereich der Brennerdüse stabiler austritt. Nachteiligerweise weist die aus der Brennerdüse austretende Flamme eine relativ geringe Geschwindigkeit auf.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Brennerdüse bereitzustellen und die o. g. Nachteile zu beheben.
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Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
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Die Brennerdüse umfasst einen Düsenkopf, der geeignet zur Einleitung eines Strömungsgemisches in einem Volumenstrom in die Brennerdüse ist. Die Brennerdüse umfasst eine Brennerhülse in der der Volumenstrom des Strömungsgemisches eine erste Querschnittsfläche aufweist. Zweckmäßigerweise wird das Strömungsgemisch von dem Düsenkopf in die Brennerhülse eingeleitet. Des Weiteren umfasst die Brennerdüse einen Mündungsbereich aus dem der Volumenstrom des Strömungsgemisches aus der Brennerdüse austritt. Bevorzugt umfasst die Brennerdüse ein Führungselement, das in dem Mündungsbereich angeordnet ist und geeignet zur Erzeugung einer Querschnittsfläche des Volumenstrom ist, die kleiner als die erste Querschnittsfläche des Volumenstroms ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Volumenstrom, wenn er beim Austritt aus dem Mündungsbereich der Brennerdüse eine kleinere Querschnittsfläche aufweist eine höhere Geschwindigkeit erhält und sich dadurch eine noch stabilere Flamme ergibt.
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Zweckmässigerweise ist das Führungselement ein separates Bauteil, das austauschbar in einen Mündungsbereich der Brennerdüse, bevorzugt an dem vorderen Ende der Brennerhülse eingesetzt wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass je nach gewünschter oder benötigter Flamme unterschiedliche Führungselemente, die so ausgeformt sind, dass sie die gewünschte Flamme erzeugen, in die Brennerhülse eingesetzt werden können.
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In typischen Ausführungsbeispielen weist das Führungselement eine kegelförmige Bohrung auf. Bevorzugt ist ein größter Bohrungsdurchmesser der kegelförmigen Bohrung auf der dem Düsenkopf zugewandten Seite des Führungselementes angeordnet. Besonders bevorzugt liegt ein Bohrungsmittelpunkt der kegelförmigen Bohrung auf einer Mittelachse des Führungselementes. Zweckmäßigerweise ist die Mittelachse des Führungselementes auch die Mittelachse der Brennerdüse. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Volumenstrom in der kegelförmigen Bohrung des Führungselementes kanalisiert wird und eine Querschnittsfläche des Volumenstroms reduziert wird, so dass die zweite Querschnittsfläche, nach dem Austritt des Mündungsbereichs kleiner als die erste Querschnittsfläche des Volumenstroms in der Brennerhülse ist.
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In typischen Ausführungsbeispielen weist das Führungselement eine zylindrische Durchgangsbohrung auf. Zweckmässigerweise ist ein Bohrungsdurchmesser der Durchgangsbohrung kleiner als der grösste Bohrungsdurchmesser der kegelförmigen Bohrung. Bevorzugt liegt ein Bohrungsmittelpunkt der zylindrischen Durchgangsbohrung auf der Mittelachse des Führungselements.
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In typischen Ausführungsformen durchdringt die kegelförmige Bohrung das Führungselement nicht vollständig. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Volumenstrom in der Durchgangsbohrung, nach dem Zusammenführung durch die kegelförmige Bohrung noch ein Stück weit in der gewünschten Querschnittsfläche geführt wird und keine weiteren Verwirbelungen auftreten.
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In typischen Ausführungsbeispielen umfasst das Führungselement eine Mehrzahl von zylindrischen Durchgangsbohrungen. Die Mittelpunkte der Mehrzahl von zylindrischen Durchgangsbohrungen liegen auf einer Kreislinie. Bevorzugt liegt der Mittelpunkt der Kreislinie auf der Mittelachse des Führungselementes. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass weitere Führungsflächen zum Kanalisieren und Verkleinern der Querschnittsfläche des Volumenstroms des Strömungsgemisches vorhanden sind.
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In typischen Ausführungsformen kann das Führungselement auch einstückig mit der Brennerhülse ausgebildet sein.
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Des Weiteren wird gesondert Schutz beansprucht für eine Brennerdüse, mit einem Düsenkopf über den ein Strömungsgemisch in einem Volumenstrom in die Brennerdüse eingeleitet wird, einer Brennerhülse in dem der Volumenstrom des Strömungsgemisches eine erste Querschnittfläche aufweist und einen Mündungsbereich aus dem der Volumenstrom des Strömungsgemisches zumindest teilweise verbrannt aus der Brennerdüse austritt, mit einer Reaktionskeramik. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Volumenstrom des Strömungsgemisches nach dem Austritt aus dem Düsenkopf in die Brennerhülse zuerst die Reaktionskeramik durchläuft. An der Oberfläche der Reaktionskeramik finden Reaktionen statt, die die Verbrennung des Strömungsgemisches verbessern. Bevorzugt wird eine Reaktionskeramik mit einer Porosität von 0,95 bis 0,6 verwendet. Weitere bevorzugte Porositäten sind: 0,9; 0,85; 0,80; 0,75; 0,70; 0,65 oder 0,6.
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Im typischen Ausführungsbeispiel weist die Reaktionskeramik eine Durchgangsbohrung auf. Bevorzugt ist die Durchgangsbohrung parallel zu der Mittellinie der Brennerdüse angeordnet. Besonders bevorzugt ist die Durchgangsbohrung bei richtiger Montage der Reaktionskeramik auf der Mittelachse der Brennerdüse angeordnet. Dadurch ergibt sich der Vorteil dass, eine erste Stabilisierung und Führung des Volumenstroms schon in der Reaktionskeramik stattfindet.
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In typischen Ausführungsbeispielen ist die Reaktionskeramik in der Brennerhülse im Anschluss an den Düsenkopf angeordnet.
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Im typischen Ausführungsbeispiel weist der Düsenkopf Mittel zur Drallerzeugung auf. Diese Mittel zur Drallerzeugung entsprechen den Mitteln der Drallerzeugung der Offenbarung der
DE 10 2006 012 089.2 der Inhalt dieser Anmeldung soll vollständig zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gehören.
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In typischen Ausführungsbeispielen umfasst der Düsenkopf eine Feder. Zweckmäßigerweise ist die Feder so angeordnet, dass mit dem Düsenkopf beim Einschrauben des Düsenkopfes in die Brennerhülse der Brennerdüse alle Einsätze in der Brennerhülse festgelegt werden können. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein innenliegender Einsatz aus Keramik, die Reaktionskeramik und/oder das Führungselement festlegt.
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Gesondert Schutz wird beansprucht für ein Führungselement für eine Brennerdüse, das geeignet ist, um einen Volumenstrom eines Strömungsgemisches so zu kanalisieren, dass eine Querschnittsfläche des Volumenstroms des Strömungsgemisches nach Austritt aus der Brennerdüse kleiner ist als eine Querschnittsfläche des Volumenstroms des Strömungsgemisches in der Brennerdüse. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass eine sehr stabile Flamme erzeugt wird.
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Ebenfalls gesondert Schutz wird beansprucht für die Verwendung einer Brennerdüse nach den oben genannten Merkmalen mit den Schritten: Einleiten eines Volumenstroms eines Strömungsgemisches in eine Brennerhülse, Drallerzeugung in dem Volumenstrom des Strömungsgemisches, Leiten des Volumenstroms des Strömungsgemisches durch eine Reaktionskeramik und Kanalisieren des Volumenstroms des Strömungsgemisches an einem Mündungsbereich der Brennerdüse. Durch die Anwendung des Verfahrens ergibt sich der Vorteil, dass eine sehr stabile Flamme, in der das Strömungsgemisch fast vollständig verbrennt, erzeugt wird. Zudem tritt die Flamme mit einer relativ hohen Geschwindigkeit aus der Brennerdüse aus.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Figuren kurz beschrieben, wobei die Figuren zeigen:
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1 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung einer Brennerdüse mit einem Führungselement in einem Mündungsbereich der Brennerdüse;
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2 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Führungselements;
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3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennerdüse mit einer Reaktionskeramik;
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4 offenbart eine schematische Längsschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Brennerdüse mit einer Reaktionskeramik.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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1 offenbart eine Brennerdüse 1 mit einem Düsenkopf 2, einer Brennerhülse 3 mit einem Innendurchmesser I, und einem Mündungsbereich 4. Über den Düsenkopf 2 wird ein Strömungsgemisch in einem Volumenstrom V in die Brennerhülse 3 der Brennerdüse 1 eingeleitet. In der Brennerhülse 3, nach dem Austritt aus dem Düsenkopf 2 weist der Volumenstrom V eine erste Querschnittfläche A1 auf.
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In dem Mündungsbereich 4 der Brennerdüse 1, an einem Ende der Brennerhülse 3 ist ein Führungselement 5 angeordnet. Das Führungselement 5 weist eine Dicke t und eine Durchmesser D auf. Dabei ist der Durchmesser D des Führungselemente 5 kleiner als der Innendurchmesser I der Brennerhülse 3. Das Führungselement 5 umfasst eine kegelförmige Bohrung 6. Ein Bohrungsmittelpunkt der kegelförmigen Bohrung 6 liegt auf einer Mittellinie M der Brennerdüse 1 und des Führungselements 5. Das Führungselement 5 weist auch eine zylindrische Durchgangsbohrung 7 auf. Ein Mittelpunkt der zylindrischen Durchgangsbohrung 7 liegt auf der Mittelachse M des Führungselements.
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Des Weiteren umfasst das Führungselement 4 sechs zylindrische Durchgangsbohrungen 8.1 bis 8.6. Die Mittelpunkte der zylindrischen Durchgangsbohrungen 8.1 bis 8.6 liegen jeweils auf einer Kreislinie 9. Der Mittelpunkt der Kreislinie 9 liegt auf der Mittelachse M. Die Kreislinie 9 kann, muss aber nicht, auf dem äusseren Umfang der kegelförmigen Bohrung 6 liegen.
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In der Brennerdüse 1 ist, wie in 1 gezeigt ein keramisches Einsatzelement 10 angeordnet. Das keramische Einsatzelement 10 kleidet die Brennerhülse 3 von innen aus.
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Die Brennerhülse 3 umfasst in dem Mündungsbereich 4 einen Absatz 11. Dadurch wird verhindert, dass das Führungselement 5 und/oder das keramische Einsatzelement 10 aus der Brennerhülse 3 fallen.
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Über ein Gewinde 12 wird der Düsenkopf 2 in die Brennerhülse 3 geschraubt. der Düsenkopf 2 weist nach dem Gewinde 12 einen Absatz 13 auf. An diesem Absatz 13 ist eine Feder 14 angeordnet. Beim Einschrauben des Düsenkopfes 2 in die Brennerhülse 3 wird mittels der Feder 13 das Führungselement 4 und der Keramikeinsatz 10 verspannt.
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Der Düsenkopf 2 weist Mittel zur Drallerzeugung 15 auf. Im vorliegenden Fall sind die Mittel zur Drallerzeugung Bohrungen, die schräg zu einer Mittelachse M in den Düsenkopf 2 eingebracht sind.
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Durch den Düsenkopf 2 wird ein Volumenstrom V mit in die Brennerdüse eingebracht. Mit den Mitteln zur Drallerzeugung 15 wird der Volumenstrom verwirbelt. In der Brennerhülse 3 und im keramischen Einsatz 10 weist der Volumenstrom V eine Querschnittsfläche A1 auf. Dann fließt der Volumenstrom V durch das Führungselement 5 und wird dort durch die Bohrungsanordnung 6, 7 und 8 so kanalisiert, dass er aus dem Führungselement 5 mit einer Querschnittsfläche A2 austritt, die kleiner ist als die Querschnittsfläche A1.
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3 offenbart ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brennerdüse 16. Baugleiche oder -ähnliche Komponenten werden mit gleichen Bezugszeichen wie im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 bezeichnet.
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Die Brennerdüse 16 umfasst analog zu der Brennerdüse 1 einen Düsenkopf 2, ein Führungselement 5, eine Brennerhülse 3 und einem keramischen Einsatz 10.
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Zusätzlich zum Ausführungsbeispiel der 1 weist die Brennerhülse 16 eine Reaktionskeramik 17 auf. Die Funktionsweise entspricht dem Ausführungsbeispiel der 1, mit dem Unterschied, dass der Volumenstrom V nach dem Austritt aus dem Düsenkopf 2 durch die Reaktionskeramik 17 geleitet wird. Das Strömungsgemisch des Volumenstroms V verglüht dabei an der Reaktionskeramik 17, eine bessere vollständigere Verbrennung des Strömungsgemischs wird damit erreicht. Vorteilhafterweise kommt durch eine bessere Verbrennung des Gemisches weniger Gas zum Einsatz, was wiederum zu einer Kostenersparnis führt.
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In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel einer Brennerhülse wird die Reaktionskeramik in einer Brennerhülse ohne die Verwendung eines Führungselements im Mündungsbereich der Brennerhülse eingesetzt. Für dieses Ausführungsbeispiel wird gesondert Schutz beansprucht.
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4 offenbart ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Brennerdüse 18. Die Brennerdüse 18 ist analog zur Brennerdüse 16 ausgebildet. Allerdings umfasst die Brennerdüse 18 eine Reaktionskeramik 19, die sich von der Reaktionskeramik 17 dadurch unterscheidet, dass die Reaktionskeramik 19 eine Durchgangsbohrung 20 aufweist. Dabei ist die Durchgangsbohrung 20 so in die Reaktionskeramik 19 eingebracht, dass die Durchgangsbohrung 20 bei korrekt eingebauter Reaktionskeramik 19, parallel zu der Mittellinie M oder sogar auf der Mittellinie M der Brennerdüse 18 angeordnet ist. Die Durchgangsbohrung 20 weist bevorzugt einen Durchmesser zwischen 0,001 mm und 4 mm auf. Noch bevorzugter weist die Durchgangsbohrung 20 einen Durchmesser von 0,05 und 3 mm auf.
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Die Reaktionskeramik
19 kann in der Brennerdüse
18 mit einem Führungselement
5 oder auch ohne Führungselement
5 eingesetzt werden. Bezugszeichen liste
| 1 | Brennerdüse |
| 2 | Düsenkopf |
| 3 | Brennerhülse |
| 4 | Mündungsbereich |
| 5 | Führungselement |
| 6 | kegelförmige Bohrung |
| 7 | zylindrische Durchgangsbohrung |
| 8 | Mehrzahl zylindrischer Durchgangsbohrungen |
| 9 | Kreislinie |
| 10 | keramisches Einsatz |
| 11 | Absatz |
| 12 | Gewinde |
| 13 | Absatz |
| 14 | Feder |
| 15 | Mitteln zur Drallerzeugung |
| 16 | Brennerdüse |
| 17 | Reaktionskeramik |
| 18 | Brennerdüse |
| 19 | Reaktionskeramik |
| 20 | Durchgangsbohrung |
| A1 | Querschnittsfläche |
| t | Dicke |
| M | Mittellinie |
| A2 | Querschnittsfläche |
| V | Volumenstrom |
| D | Durchmesser |
| I | Innendurchmesser |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006012089 B1 [0002]
- DE 102006012089 [0015]
