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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Zünden eines Brenners. In besonderen Ausführungsformen können das System und das Verfahren einen Laser verwenden, um ein fokussiertes Strahlbündel zum Zünden eines Brennstoffs in dem Brenner zu erzeugen.
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Hintergrund der Erfindung
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Brenner sind im Fachgebiet zum Zünden von Brennstoff mit Luft bekannt, um Verbrennungsgase mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Beispielsweise enthalten Gasturbinensysteme, Flugzeugtriebwerke und zahlreiche andere auf Verbrennung basierende Systeme einen oder mehrere Brenner, die ein Arbeitsfluid, wie z. B. Luft, mit Brennstoff vermischen und das Gemisch zünden, um Verbrennungsgase mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Jeder Brenner enthält im Wesentlichen eine Zündeinrichtung zum Starten der Verbrennung, welche dann selbsterhaltend wird. Zusätzlich kann die Zündvorrichtung dazu genutzt werden, die Verbrennung bei Bedarf erneut zu starten. Beispielsweise können Gasturbinensysteme mit mehreren Brennern gelegentlich eine Verbrennungsunterbrechung in einem Brenner haben, was, wenn nicht sofort erneut gezündet wird, zum einem nicht vorhergesehenen und ungeplanten Abschalten des Gasturbinensystems führt. Ebenso arbeiten Flugzeugtriebwerke gelegentlich unter Bedingungen, die bekanntermaßen als Instabilitäten in der normalerweise selbsterhaltenden Verbrennung erzeugen, und müssen daher eine Zündvorrichtung verwenden, die bei Bedarf schnell und zuverlässig die Verbrennung erneut starten kann.
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Es sind verschiedene Systeme im Fachgebiet zur Zündung von Brennern bekannt. Beispielsweise enthalten herkömmliche Zündvorrichtungen oft eine Zündkerze, die einen Funken im Inneren des Brenners erzeugt, um das Brennstoff/Luft-Gemisch zu zünden. Um effektiv zu arbeiten, muss der durch die Zündkerze erzeugte Funken nahe genug an dem Brennstoff sein, um den Brennstoff zu zünden. Dieses erfordert im Allgemeinen entweder ein Einführen der Zündkerze in die Brennkammer, um den Brennstoffstrahl zu erreichen, oder die Vergrößerung der Breite des Brennstoffstrahls, um die Zündkerze zu erreichen. Eine Einführung der Zündkerze in den Brenner kann den Strom von Brennstoff, Luft und Verbrennungsgasen in den Brenner beeinträchtigen und die Verbreiterung des Brennstoffstrahls zum Erreichen der Zündkerze kann den Wirkungsgrad des Brenners verringern, sobald die Verbrennung gestartet und selbsterhaltend ist. Ein Vorschieben der Zündkerze in den Brenner, um die Verbrennung zu starten und das Zurückziehen der Zündkerze, sobald die Verbrennung gestartet wurde, ist ein nützlicher Lösungsweg. Jedoch kann die Zündkerze in dem Falle, in dem der Mechanismus für das Ausfahren und Zurückziehen der Zündkerze versagt, betriebsunfähig werden.
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Neuere Versuche wurden unternommen, um einen Laser als eine Zündquelle mit einzubeziehen. Der Laser kann außerhalb des Brenners angeordnet sein und trotzdem ein Laserstrahlbündel mit einem Brennpunkt in dem Weg eines schmäleren Brennstoffstrahls innerhalb des Brenners erzeugen. Ein Fenster oder eine Linse zwischen dem Laser und dem Brennpunkt stellt einen Verschluss zwischen den Verbrennungsgasen und dem Laser zum Schutz der Fokussierungslinse bereit. Jedoch haben Fremdobjektschmutz, Öl, Brennstoff, Verbrennungsgase und andere Verschmutzungen die Tendenz, das Fenster oder die Linse mit der Zeit zu verschmutzen. Wenn das Fenster oder die Linse verschmutzen, können das Fenster oder die Linse das Laserstrahlbündel brechen oder verzerren. Die Brechung oder Verzerrung des Laserstrahlbündels kann den Brennpunkt des Laserstrahlbündels so verschieben, dass der Brennpunkt des Lasers nicht mehr mit dem schmalen Brennstoffstrahl übereinstimmt, was die Zündvorrichtung betriebsunfähig macht. Ferner kann der neue Brennpunkt des Laserstrahlbündels zu einer Beschädigung an dem Brenner und/oder dem Laser führen. Die Materialverschmutzung der Linsenoberfläche kann eine rasche Aufheizung der Linsenoberfläche als Folge der Absorption der Laserenergie durch das Verschmutzungsmaterial bewirken. Ein schneller Temperaturwechsel an der Linsenoberfläche kann zu einer permanenten Verschlechterung oder einem Ausfall der Linse führen. Demzufolge wären ein verbessertes System und Verfahren zum Zünden eines Brenners nützlich.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nachstehend in der anschließenden Beschreibung erläutert, oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder durch eine praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Zündsystem für einen Brenner. Das System beinhaltet eine Zugangsöffnung durch eine Wand des Brenners und einen Laser außerhalb des Brenners und zu der Zugangsöffnung ausgerichtet, um ein Strahlbündel entlang eines Pfades zu erzeugen. Eine Linse in dem Pfad des Strahlbündels fokussiert das Strahlbündel an einem Brennpunkt innerhalb des Brenners und ein Verschluss hat eine erste Position in dem Pfad und eine zweite Position außerhalb des Pfades.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Zündsystem für einen Brenner. Das System enthält eine Zugangsöffnung durch eine Wand des Brenners und einen Laser außerhalb des Brenners und ausgerichtet zu der Zugangsöffnung, um ein Strahlbündel entlang eines Pfades zu erzeugen. Ein faseroptisches Strahlbündel in dem Pfad fokussiert das Strahlbündel an einen Brennpunkt innerhalb des Brenners.
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Die vorliegende Erfindung kann auch ein Verfahren zum Zünden eines Brenners beinhalten. Das Verfahren beinhaltet die Erzeugung eines Strahlbündels entlang eines Pfades, die Fokussierung des Strahlbündels auf einen Brennpunkt innerhalb des Brenners und die Bewegung eines Verschlusses aus einer ersten Position in dem Pfad in eine zweite Position außerhalb des Pfades.
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Der Fachmann wird die Merkmale und Aspekte derartiger Ausführungsformen und weiterer nach Betrachtung der Patentschrift besser erkennen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Eine vollständige und grundlegende Offenlegung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart, die an den Fachmann gerichtet ist, wird nachstehend in dem Rest der Patentschrift unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine vereinfachte Darstellung eines Systems zum Zünden eines Brenners gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine vereinfachte Darstellung eines Abschnittes eines Systems zum Zünden eines Brenners gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine vereinfachte Darstellung des in 2 dargestellten Systems mit offenem Verschluss ist;
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4 eine vereinfachte Darstellung eines Abschnittes eines Systems zum Zünden eines Brenners gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
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5 eine vereinfachte Darstellung des in 4 dargestellten Systems mit offenem Verschluss ist.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Es wird nun detailliert auf vorliegende Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet Ziffern- und Buchstabenbezeichnungen zur Bezugnahme auf Merkmale in den Zeichnungen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen und der Beschreibung wurden verwendet, um sich auf gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung zu beziehen.
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Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung bereitgestellt. Tatsächlich dürfte es für den Fachmann ersichtlich sein, dass Modifikationen und Varianten an der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Schutzumfang oder ihrem Erfindungsgedanken durchgeführt werden können. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale bei einer weiteren Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Varianten mit abdecken, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.
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Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung stellen ein System und ein Verfahren zum Zünden eines Brenners unter Verwendung eines Lasers als Zündquelle bereit. Das System und das Verfahren beinhalten mehrere Merkmale, die die Fähigkeit des Lasers verbessern, effektiv und zuverlässig eine Zündquelle für den Brenner bereitzustellen. Das System und das Verfahren können mit jedem Brenner verwendet werden, einschließlich Brennern, die in Gasturbinen, Flugzeugtriebwerken und Kolbenmaschinen eingebaut sind.
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1 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Systems 10 zum Zünden eines Brenners 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Brenner 12 enthält im Wesentlichen eine Brennkammer 14 mit einer oder mehreren Düsen 16 zum Zuführen von Brennstoff 18 in die Brennkammer 14. Der Brennstoff 18 vermischt sich mit Luft oder einem anderen Arbeitsfluid 20 in der Brennkammer 14 und das Gemisch zündet, um Verbrennungsgase 22 mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen.
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Das System 10 enthält im Wesentlichen eine Zugangsöffnung 24 und einen Laser 26. Der Laser befindet sich außerhalb des Brenners 12 und ist zu der Zugangsöffnung 24 ausgerichtet, um ein Strahlbündel 28 entlang des Pfades zu erzeugen. Das Strahlbündel 28 hat einen Brennpunkt 30 innerhalb des Brenners 12, der im Wesentlichen mit dem Strahlbündel des Brennstoffs 18 aus den Düsen 16 zusammenfällt. Die Zugangsöffnung 24 kann jede geeignete Öffnung sein, die den Durchtritt von Licht durch eine Wand 32 des Brenners 12 ermöglicht. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in 1 die Zugangsöffnung 24 auf einer Seitenwand 26 des Brenners 12 so angeordnet sein, dass der Pfad des durch den Laser 26 erzeugten Strahlbündels 28 quer zur Richtung und/oder im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Fluidstrom durch den Brenner 12 liegt. An dieser Stelle kann die Zugangsöffnung 24 eine vorhandene Öffnung in der Seitenwand 26 des Brenners 12 belegen, die nicht mehr benötigt wird. Beispielsweise kann das System 10 so eingebaut werden, dass die Zugangsöffnung 24 die Öffnung belegt, die zuvor von Querzündungsrohren verwendet wurden, die nicht mehr für die Zündung der Gasturbinenbrenner erforderlich sind. Alternativ kann sich die Zugangsöffnung 24 auf derselben Wand 26 wie die Düse 16 befinden, sodass der Pfad des durch den Laser 26 erzeugten Strahlbündels 28 in derselben Richtung und/oder im Wesentlichen parallel zu der Fluidströmung durch den Brenner 12 ist.
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Man geht davon aus, dass in dieser Lage eine größere Schwankung in der präzisen Position des Brennpunktes 30 zulässig ist und trotzdem dazu führt, dass der Brennpunkt 30 im Wesentlichen mit dem Strahlbündel des Brennstoffs 18 aus der Düse 16 zusammenfällt.
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Der Laser 26 kann aus jedem geeigneten Laser bestehen, der im Fachgebiet zur Erzeugung eines fokussierten Strahlbündels hoher Energie, das zur Zündung des Brennstoffs 18 in dem Brenner 20 fähig ist, bekannt ist. Der Laser 26 weist im Wesentlichen eine Energieversorgung 34, ein optisches Rohr 36, eine Linse 38 und einen Verschluss 40 auf. Einer oder mehrere von diesen Komponenten können durch einen Behälter 42 in unmittelbarer Nähe zu der Zugangsöffnung 24 geschützt oder eingeschlossen sein. Der Verschluss 40 kann so eingerichtet sein, dass er den Behälter 42 von dem Brenner 12 so trennt, dass der Behälter 42 nicht den angenommenen Temperaturen und Drücken innerhalb der Brennkammer 14 widerstehen muss. Alternativ kann der Verschluss 40 beweglich sein, und der Behälter 42 kann so eingerichtet sein, dass er ständig oder intermittierend den angenommenen Temperaturen und Drücken in der Brennkammer 14 widersteht.
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Die Energieversorgung 34 liefert ausreichend Energie für den Laser 26 zum Erzeugen des Strahlbündels 28. Beispielsweise kann die Energieversorgung 34 ausreichend Energie liefern, um dem Laser 26 zu ermöglichen, ein fokussiertes Strahlbündel 28 in der Größenordnung von angenähert 1 GW/cm2 zu erzeugen, obwohl die Größe und die Kapazität der Energieversorgung 34 keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung ist, sofern sie nicht spezifisch in den Ansprüchen angegeben ist. Das optische Rohr 36 verbindet den Laser 26 mit der Zugangsöffnung 24 und stellt einen optischen Pfad für das Strahlbündel 28 außerhalb der Brennkammer 12 bereit. Demzufolge können der Laser 28 und/oder die Energieversorgung 34 unmittelbar an dem oder entfernt von dem Brenner 12 angeordnet sein, um beispielsweise die Wartung und die Ersetzung des Lasers 28 und der Energieversorgung 34 zu erleichtern.
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Die 2, 3, 4 und 5 stellen vereinfachte Diagramme eines Abschnittes des Systems gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Gemäß Darstellung ist die Linse 38 im Wesentlichen in dem Pfad des Strahlbündels 28 angeordnet, um das Strahlbündel 28 auf den Brennpunkt 30 im Inneren des Brenners 12 zu fokussieren. Die Linse 38 kann eine oder mehrere sphärische Scheiben zum Fokussieren des Strahlbündels 28 an den Brennpunkt 30 innerhalb des Brenners 12 gemäß Darstellung in den 2 und 3 aufweisen. Alternativ kann die Linse 38 ein faseroptisches Strahlbündel 44 aus einzelnen Fasern aufweisen. Jede Faser ist im Wesentlichen so geformt, dass das zusammengefasste faseroptische Strahlbündel 44 das Strahlbündel 28 an den Brennpunkt 30 innerhalb des Brenners 12 gemäß Darstellung in den 4 und 5 fokussiert. Die Anzahl der in dem faseroptischen Strahlbündel 44 enthaltenen Fasern kann so gewählt sein, dass sie die Zuverlässigkeit des Lasers 26 erhöht. Insbesondere kann die Anzahl einzelner Fasern so gewählt sein, dass der Laser 26 in dem Falle, dass einzelne Fasern in dem faseroptischen Strahlbündel 44 beschädigt oder durch Verschmutzungen verschlossen sind, weiter angemessen arbeitet.
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Der Verschluss 40 schützt die Linse 38 und/oder weitere Komponenten in dem Behälter 42 vor Verschmutzungen innerhalb der Brennkammer 14. Um die Linse 38 und/oder weitere Komponenten innerhalb des Behälters 42 zu schützen, kann der Verschluss 40 im Wesentlichen irgendwo zwischen der Linse 38 und dem Brennpunkt 30 angeordnet sein, wie z. B. in, entlang oder neben dem Pfad des Strahlbündels 28 und/oder unmittelbar an oder in der Zugangsöffnung 24, obwohl die spezifische Lage des Verschlusses 40 keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung darstellt, sofern dieses nicht speziell in den Ansprüchen angegeben ist. Wenn er unmittelbar an der oder in der Zugangsöffnung 24 angeordnet ist, kann eine Versiegelung 46, Wischer 48, eine Dichtung oder ein ähnliches isolierendes Material mit dem Verschluss 40 verbunden sein oder damit in Kontakt stehen, um eine Temperatur- und/oder Druckbarriere zwischen der Brennkammer 14 und dem Inneren des Behälters 42 bereitzustellen.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann der Verschluss 40 im Wesentlichen für das Strahlbündel 28 transparent oder undurchlässig sein und kann Beschichtungen auf einer oder beiden Seiten des Verschlusses 40 enthalten, um die Anhaftung von Verschmutzungen aus der Brennkammer 14 an dem Verschluss 40 zu reduzieren oder zu verhindern. So wie hierin verwendet, bedeutet ”im Wesentlichen für das Strahlbündel 28 transparent”, dass wenigstens ein Teil des Strahlbündels 28 den Verschluss 40 ohne signifikante Brechung und/oder Blockierung passiert. Ein im Wesentlichen transparenter Verschluss 40 kann beispielsweise Quarz, Saphir, transparentes Glas, Hartglas, Acryl und andere geeignete transparente Materialien aufweisen, die dem Fachmann bekannt sind. Wenn er im Wesentlichen für das Strahlbündel 28 transparent ist, kann der Verschluss 40 während des Betriebs des Lasers 26 in dem Pfad des Strahlbündels 28 verbleiben und ermöglichen, dass wenigstens ein Teil des Strahlbündels 28 den Verschluss 40 im Wesentlichen unverändert passiert. Man geht davon aus, dass das Strahlbündel 28 ausreichend fokussiert sein kann, während es den Verschluss 40 passiert, um kleine Mengen von Verschmutzungen abzutragen, die an dem Verschluss 40 anhaften. Es wird ferner angenommen, dass größere Mengen von Verschmutzungen, die an dem Verschluss 40 anhaften, ausreichend Energie aus dem Strahlbündel 28 absorbieren, um ein Loch durch den Verschluss 40 zu brennen, und somit dem Laser 26 ermöglichen, weiterzuarbeiten, bis der Verschluss 40 repariert oder ersetzt werden kann. So wie hierin verwendet, bedeutet ”im Wesentlichen für das Strahlbündel 28 undurchlässig”, dass die Barriere 40 das gesamte Strahlbündel 28 blockiert oder beugt, und wenigstens zu verhindern, dass ein Großteil des Strahlbündels 28 den Verschluss 40 passiert. Ein im Wesentlichen undurchlässiger Verschluss 40 kann beispielsweise undurchlässiges Glas, undurchlässiges Hartglas, undurchlässige Acryle, Magnesiumoxid-Presspulver oder andere geeignete undurchlässige Materialien aufweisen, die dem Fachmann bekannt sind.
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Unabhängig davon, ob der Verschluss 40 für das Laserstrahlbündel 28 im Wesentlichen transparent oder im Wesentlichen undurchlässig ist, kann der Verschluss 40 eine erste oder geschlossene Position in dem Pfad des Strahlbündels 28 und eine zweite oder offene Position außerhalb des Pfades des Strahlbündels 28 haben. In der ersten Position ist der Verschluss 40 im Wesentlichen zwischen der Brennkammer 14 und der Linse 38 angeordnet, um den Schutz für die Linse 38 und/oder andere Komponenten in dem Behälter 42 gemäß Darstellung in den 2 und 4 zu verbessern. Der Laser 26 kann beispielsweise mit dem Verschluss 40 in der ersten Position betrieben werden, wenn der Verschluss 40 im Wesentlichen für das Strahlbündel 28 transparent ist. In der zweiten Position befindet sich der Verschluss 40 außerhalb des Pfades des Strahlbündels 28, um ein freies Passieren des Strahlbündels 28 durch die Zugangsöffnung 24 in die Brennkammer 14 gemäß Darstellung in den 3 und 5 zu ermöglichen. Der Laser 26 kann beispielsweise mit dem Verschluss 40 in der zweiten Position betrieben werden, wenn der Verschluss 40 im Wesentlichen für das Strahlbündel 28 transparent und teilweise oder vollständig durch Verschmutzungen aus der Brennkammer 14 verschlossen ist, oder wenn der Verschluss 40 im Wesentlichen für das Strahlbündel 28 undurchlässig ist. Die Bewegung des Verschlusses 40 zwischen den ersten und zweiten Positionen kann dem Wischer 48, falls vorhanden, ermöglichen, über eine oder beide Oberflächen des Verschlusses 40 zu wischen, um Verschmutzungen auf dem Verschluss 40 zu verringern oder zu entfernen.
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Gemäß Darstellung in den 1–5 kann das System 10 ferner Einrichtungen zum Bewegen des Verschlusses 40 zwischen der ersten Position und der zweiten Position enthalten. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in 1 die Einrichtung ein mit dem Verschluss 40 verbundenes Ausfahrelement 50 aufweisen. Ein Fluid 52 kann alternativ dem Ausfahrelement 50 zugeführt oder daraus abgelassen werden, um ein Ausfahren bzw. Zurückziehen des Ausfahrelementes 50 zu ermöglichen, um somit den Verschluss 40 zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen. Alternativ kann die Einrichtung gemäß Darstellung in den 2 und 3 einen Hebel 54 aufweisen, der durch einen Drehpunkt 56 verläuft und mit dem Verschluss 40 verbunden ist. Eine (nicht dargestellte) hydraulische, pneumatische oder mechanische Betätigungseinrichtung kann mit dem Hebel 54 zusammen dafür eingerichtet sein, den Hebel 54 zu positionieren, um somit den Verschluss 40 zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen. 4 und 5 stellen noch ein weiteres Beispiel eines geeigneten Aufbaus für die Einrichtung zum Bewegen des Verschlusses 40 zwischen der ersten Position und der zweiten Position dar. Gemäß Darstellung in den 4 und 5 kann die Einrichtung einen Servomotor 60 aufweisen, der dafür eingerichtet ist, einen mit dem Verschluss 40 verbundenen Stift 62 zu drehen. Die Drehung des Stiftes 62 bewirkt somit eine Drehung des Verschlusses 40 um den Stift 62 zwischen den ersten und zweiten Positionen. In alternativen Ausführungsformen kann die Einrichtung zum Bewegen des Verschlusses zwischen der ersten Position und der zweiten Position eine Gewindeeingriffs-, Zahngesperre-Anordnung und/oder praktisch alle pneumatischen, hydraulischen und/oder mechanischen Strukturen beinhalten, die dem Fachmann für die Bewegung einer Komponente in Bezug auf eine andere bekannt sind.
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Wie es ferner in den 2–5 dargestellt ist, kann ein Vorspannungselement 58, wie z. B. eine Feder, ein Gewicht, ein Kolben oder eine ähnliche Vorrichtung mit dem Verschluss 40 verbunden sein, um den Verschluss 40 in eine von der ersten oder der zweiten Position vorzuspannen. Beispielsweise kann das Vorspannungselement 58 an dem Verschluss 40 befestigt sein, um den Verschluss 40 in die zweite Position so vorzuspannen, dass in dem Falle, dass die Einrichtung für die Bewegung des Verschlusses 40 zwischen der ersten und der zweiten Position ausfällt, das Vorspannungselement 58 automatisch den Verschluss 40 in die zweite Position bewegen kann, und somit dem Laser 26 ermöglicht, weiter betriebsfähig zu bleiben, bis die Einrichtung für die Bewegung des Verschlusses 40 repariert oder ersetzt werden kann.
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Gemäß Darstellung in den 2–5 kann das System 10 ferner eine Einrichtung zum Messen eines Zustandes des Verschlusses 40 enthalten. Der Zustand des Verschlusses 40 kann beispielsweise die Position des Verschlusses 40 und/oder die Menge und/oder die Lage von Verschmutzungen auf dem Verschluss 40 beinhalten. Die Einrichtung kann beispielsweise einen Lichtsensor oder einen Temperatursensor, wie z. B. eine Fotozelle, einen Fotowiderstand, einen Temperaturdetektor oder eine äquivalente Struktur zum Detektieren von Licht oder Wärme, die den Verschluss 40 passieren oder davon reflektiert wird, aufweisen. Beispielsweise kann gemäß Darstellung in den Figuren ein Sensor 64 in dem Behälter 42 angeordnet sein, um den Verschluss 40 passierendes oder davon reflektiertes Licht oder Wärme zu detektieren. Die Menge des den Verschluss 40 passierenden oder davon reflektierten Lichtes oder der Wärme kann zur Ermittlung der Position des Verschlusses 40 verwendet werden, um einen unbeabsichtigten Betrieb des Lasers 26 bei geschlossenem Verschluss 40 zu verhindern. Alternativ oder zusätzlich kann die Menge des den Verschluss 40 passierenden oder davon reflektierten Lichtes oder der Wärme das Vorhandensein, die Lage und/oder die Menge von Verschmutzungen auf dem Verschluss 40 anzeigen, um die Planung von Wartung oder Reparaturen an dem Laser 26 zu erleichtern.
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Die in den Figuren beschriebenen und dargestellten Systeme 10 können ferner ein Verfahren zum Zünden des Brenners 12 bereitstellen, das die Erzeugung eines Strahlbündels 28 entlang eines Pfades und die Fokussierung des Strahlbündels 28 auf den Brennpunkt 30 innerhalb des Brenners 12 beinhaltet. Das Verfahren kann ferner die Bewegung des Verschlusses 40 aus der ersten Position in dem Pfad in die zweite Position außerhalb des Pfades beinhalten. In weiteren Ausführungsformen kann das Verfahren ferner die Fokussierung des Strahlbündels 28 in dem faseroptischen Strahlbündel 44, die Bewegung des Verschlusses 40 von der zweiten Position in die erste Position und/oder die Messung des Zustandes des Verschlusses 40 beinhalten.
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Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich der besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
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Ein Zündsystem 10 für einen Brenner 12 enthält eine Zugangsöffnung 24 durch eine Wand 32 des Brenners 12 und einen Laser 26 außerhalb des Brenners 12 und zu der Zugangsöffnung 24 ausgerichtet, um ein Strahlbündel 28 entlang eines Pfades zu erzeugen. Eine Linse 38 in dem Pfad des Strahlbündels 28 fokussiert das Strahlbündel 28 an einem Brennpunkt 30 innerhalb des Brenners 12, und ein Verschluss 40 hat eine erste Position in dem Pfad und eine zweite Position außerhalb des Pfades. Ein Verfahren zum Zünden eines Brenners 12 beinhaltet das Erzeugen eines Strahlbündels 28 entlang eines Pfades, das Fokussieren des Strahlbündels 28 auf einen Brennpunkt 30 in dem Brenner 12 und das Bewegen eines Verschlusses 40 aus einer ersten Position in dem Pfad in eine zweite Position außerhalb des Pfades.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- System
- 12
- Brenner
- 14
- Brennkammer
- 16
- Düse
- 18
- Brennstoff
- 20
- Arbeitsfluid
- 22
- Verbrennungsgase
- 24
- Zugangsöffnung
- 26
- Laser
- 28
- Laserstrahlbündel
- 30
- Brennpunkt
- 32
- Brennerwand
- 34
- Energieversorgung
- 36
- optisches Rohr
- 38
- Linse
- 40
- Verschluss
- 42
- Behälter
- 44
- Faseroptisches Strahlbündel
- 46
- Dichtung
- 48
- Wischer
- 50
- Ausfahrelement
- 52
- Fluid
- 54
- Hebel
- 56
- Drehpunkt
- 58
- Vorspannelement
- 60
- Servomotor
- 62
- Stift
- 64
- Sensor
