DE102015207056A1 - Heizvorrichtung und Heizverfahren - Google Patents

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Markus Stehle
Christian Schilling
Franz Hepp
Tobias Beiß
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Abstract

Um eine Heizvorrichtung, beispielsweise zum Erhitzen von thermoplastischen Kunststoffen, zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist und ein optimiertes Heizergebnis ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Heizvorrichtung Folgendes umfasst: eine Brennervorrichtung, welche einen Brennraum umfasst, wobei in dem Brennraum durch chemische Umsetzung von Brennstoff und Oxidator erhitztes Abgas bereitstellbar ist; und eine Strömungsvorrichtung, mittels welcher das Abgas einem zu erhitzenden Bereich des Objekts zuführbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung und ein Heizverfahren, beispielsweise zum Erhitzen von thermoplastischen Kunststoffen. Insbesondere können die Heizvorrichtung und/oder das Heizverfahren zum Verschweißen von Kunststoffteilen genutzt werden.
  • Derartige Heizvorrichtungen und Heizverfahren sind beispielsweise aus der DE 10 2007 026 163 A1 oder aus der DE 10 2010 007 317 A1 bekannt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und ein optimiertes Heizergebnis ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung zum Erhitzen eines Objekts gelöst, wobei die Heizvorrichtung Folgendes umfasst:
    eine Brennervorrichtung, welche einen Brennraum umfasst, wobei in dem Brennraum durch chemische Umsetzung von Brennstoff und Oxidator erhitztes Abgas bereitstellbar ist;
    eine Strömungsvorrichtung, mittels welcher das Abgas einem zu erhitzenden Bereich des Objekts zuführbar ist.
  • Ein zu erhitzender Bereich des Objekts ist vorzugsweise ein Teil des Objekts, beispielsweise ein Rand oder eine vorgegebene Fläche.
  • Vorzugsweise wird das Objekt mittels der Heizvorrichtung lediglich teilweise, abschnittsweise, linienförmig oder punktuell erhitzt.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Objekt mittels der Heizvorrichtung vollständig, insbesondere gleichmäßig vollständig, erhitzt wird.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Form des Brennraums zumindest näherungsweise einer Form des zu erhitzenden Bereichs des Objekts entspricht. Dies kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn der zu erhitzende Bereich des Objekts eben und im Wesentlichen senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Abgases ist.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Randbereich des Objekts mittels der Heizvorrichtung zu erhitzen ist. Der Brennraum weist dann vorzugsweise eine dem Randbereich entsprechende Form auf.
  • Unter einer Form des Brennraums ist dabei vorzugsweise eine Querschnittsform bezüglich einer im Wesentlichen senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Abgases genommenen Schnittebene zu verstehen.
  • Der Brennraum der Brennervorrichtung ist vorzugsweise derjenige Raum, in welchem der Brennstoff und der Oxidator insbesondere in einem Normalbetrieb der Heizvorrichtung miteinander reagieren. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Brennraum derjenige Raum ist, in welchem mindestens ungefähr 80 %, vorzugsweise mindestens ungefähr 90 %, beispielsweise mindestens ungefähr 95 %, des der Brennervorrichtung zugeführten Brennstoffs chemisch umgewandelt wird.
  • Die Brennervorrichtung kann beispielsweise einen Zuführverteilerraum umfassen. Der Zuführverteilerraum ist insbesondere ein Raum, durch welchen der Brennstoff und/oder der Oxidator hindurchgeführt werden, um letztlich dem Brennraum zugeführt zu werden.
  • An den Zuführverteilerraum grenzen vorzugsweise eine oder mehrere Zuführleitungen zur Zuführung von Brennstoff, zur Zuführung von Oxidator und/oder zur Zuführung eines Gemisches aus Brennstoff und Oxidator an.
  • Der Zuführverteilerraum kann beispielsweise der Vermischung des zugeführten Brennstoffs mit dem zugeführten Oxidator dienen, so dass das Gemisch aus Brennstoff und Oxidator vorzugsweise gleichmäßig und homogen dem Brennraum zuführbar ist.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Zuführverteilerraum einer räumlich gleichmäßigen Zuführung des Gemischs aus Brennstoff und Oxidator zu dem Brennraum dient. Insbesondere kann hierfür vorgesehen sein, dass der Zuführverteilerraum flächig an den Brennraum angrenzt und beispielsweise mittels einer Vielzahl von Fluidverbindungen, beispielsweise Durchtrittsöffnungen in einer Trennplatte, fluidwirksam mit dem Brennraum verbunden ist.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Zuführverteilerraum und dem Brennraum ein Rückschlagraum zur Vermeidung eines Flammenrückschlags aus dem Brennraum in den Zuführverteilerraum angeordnet ist. Der Rückschlagraum weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem Brennraum und/oder dem Zuführverteilerraum beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Günstig kann es sein, wenn die Form des Zuführverteilerraums zumindest näherungsweise einer Form des zu erhitzenden Bereichs des Objekts entspricht.
  • Die Form des Zuführverteilerraums ist dabei vorzugsweise eine Querschnittsform des Zuführverteilerraums bezüglich einer senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufenden Ebene.
  • Die Strömungsrichtung des Abgases ist vorzugsweise diejenige Richtung, in welcher ein Hauptmassenstrom des Abgases aus dem Brennraum und/oder aus der Strömungsvorrichtung herausströmt.
  • Vorzugsweise ist die Strömungsrichtung des Abgases diejenige Richtung, in welcher einzelne oder mehrere der folgenden Komponenten aufeinanderfolgend angeordnet sind:
    ein Zuführverteilerraum,
    ein Rückschlagraum,
    ein Brennraum,
    ein Homogenisierraum,
    ein Abgasverteilerraum und/oder
    eine Applikationsvorrichtung der Heizvorrichtung.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn die Brennervorrichtung einen Abgasverteilerraum umfasst.
  • Ein Abgasverteilerraum ist vorzugsweise ein Raum, welchem Abgas (Verbrennungsabgas) aus dem Brennraum zuführbar ist, um dieses Abgas gleichmäßig oder gezielt verteilt einer Applikationsvorrichtung zuzuführen.
  • Der Abgasverteilerraum weist vorzugsweise eine Form auf, welche zumindest näherungsweise einer Form des zu erhitzenden Bereichs des Objekts entspricht.
  • Die Form des Abgasverteilerraums ist dabei insbesondere eine Querschnittsform eines Querschnitts durch den Abgasverteilerraum bezüglich einer senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Abgases verlaufenden Ebene.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Abgasverteilerraum direkt an den Brennraum angrenzt, beispielsweise lediglich mittels einer Trennplatte, insbesondere einer mit einer Drosselvorrichtung versehenen Trennplatte, von dem Brennraum getrennt ist.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Brennraum und dem Abgasverteilerraum ein Homogenisierraum der Heizvorrichtung angeordnet ist.
  • Ein Homogenisierraum der Heizvorrichtung dient insbesondere der Vergleichmäßigung und Homogenisierung des Abgases. Insbesondere kann aufgrund des Durchströmens des Homogenisierraums vorzugsweise ein Abgasstrom mit im Wesentlichen kontanten Eigenschaften erzielt werden, insbesondere keine oder lediglich geringe Schwankungen des Restbrennstoffgehalts, der Temperatur und/oder des Drucks.
  • Der Homogenisierraum ist insbesondere unmittelbar an den Brennraum angrenzend, beispielsweise lediglich mittels einer mit Durchtrittsöffnungen versehenen Trennplatte von dem Brennraum getrennt.
  • Ferner ist der Homogenisierraum vorzugsweise direkt an den Abgasverteilerraum angrenzend, beispielsweise lediglich mittels einer Trennplatte, die mit Durchtrittsöffnungen und/oder einer Drosselvorrichtung versehen ist, von dem Abgasverteilerraum getrennt.
  • Der Homogenisierraum weist vorzugsweise eine Form auf, welche zumindest näherungsweise einer Form des zu erhitzenden Bereichs des Objekts entspricht.
  • Die Form des Homogenisierraums ist dabei insbesondere eine Querschnittsform des Homogenisierraums bezüglich einer senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufenden Ebene.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sowohl der Zuführverteilerraum, der Brennraum und der Abgasverteilerraum sowie gegebenenfalls auch ein Homogenisierraum und/oder ein Rückschlagraum der Heizvorrichtung zumindest näherungsweise dieselbe Form, insbesondere Querschnittsform, aufweisen.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Zuführverteilerraum, der Brennraum, der Abgasverteilerraum und gegebenenfalls auch ein Homogenisierraum und/oder ein Rückschlagraum der Heizvorrichtung miteinander fluchtende seitliche Begrenzungswandungen aufweisen.
  • Die Querschnittsformen des Zuführverteilerraums, des Rückschlagraums, des Brennraums, des Abgasverteilerraums und/oder des Homogenisierraums sind vorzugsweise im Wesentlichen kongruent, insbesondere durch Parallelverschiebung längs der Strömungsrichtung des Abgases zumindest näherungsweise identisch aufeinander abbildbar.
  • Es kann vorgesehen sein, dass ein zu erhitzender Bereich des Objekts höhenprofiliert ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der zu erhitzende Bereich in einer Position des Objekts, in welcher der zu erhitzende Bereich mittels der Heizvorrichtung zu erhitzen ist, abschnittsweise unterschiedliche Abstände von dem Brennraum aufweist.
  • Eine senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Abgases genommene Querschnittsform des Brennraums entspricht vorzugsweise zumindest abschnittsweise und zumindest näherungsweise einer Form, welche der zu erhitzende Bereich des Objekts aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich des Objekts längs der Strömungsrichtung in eine senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung einen Zuführverteilerraum umfasst, dessen senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Abgases genommene Querschnittsform zumindest abschnittsweise und zumindest näherungsweise einer Form entspricht, welche der zu erhitzende Bereich des Objekts aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich des Objekts längs der Strömungsrichtung in eine senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  • Ferner kann alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung einen Homogenisierraum umfasst, dessen senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Abgases genommene Querschnittsform zumindest abschnittsweise und zumindest näherungsweise einer Form entspricht, welche der zu erhitzende Bereich des Objekts aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich des Objekts längs der Strömungsrichtung in eine senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  • Ferner kann alternativ oder ergänzend hierzu vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung einen Abgasverteilerraum umfasst, dessen senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Abgases genommene Querschnittsform zumindest abschnittsweise und zumindest näherungsweise einer Form entspricht, welche der zu erhitzende Bereich des Objekts aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich des Objekts längs der Strömungsrichtung in eine senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  • Vorzugsweise weisen der Abgasverteilerraum, der Rückschlagraum, der Brennraum, der Homogenisierraum, der Abgasverteilerraum und/oder der zu erhitzende Bereich des Objekts zumindest abschnittsweise und zumindest näherungsweise dieselbe Form auf, wenn sämtliche Räume und der Bereich längs der Strömungsrichtung des Abgases in eine senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufende Ebene projiziert werden.
  • Eine Haupterstreckungsrichtung des Zuführverteilerraums, des Rückschlagraums, des Brennraums, des Abgasverteilerraums und/oder des Homogenisierraums liegt vorzugsweise jeweils in einer senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufenden Ebene.
  • Günstig kann es sein, wenn der Zuführverteilerraum, der Rückschlagraum, der Brennraum, der Homogenisierraum und/oder der Abgasverteilerraum im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sind, wobei eine jeweilige Zentralmittelachse vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Abgases ausgerichtet ist.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Projektion des zu erhitzenden Bereichs des Objekts entgegen einer Strömungsrichtung des Abgases zumindest näherungsweise vollständig durch den Abgasverteilerraum, den Homogenisierraum, den Brennraum, den Rückschlagraum und/oder den Zuführverteilerraum verläuft. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass eine Projektion des zu erhitzenden Bereichs des Objekts entgegen einer Strömungsrichtung des Abgases nicht seitlich, das heißt senkrecht zur Strömungsrichtung, über den Abgasverteilerraum, den Homogenisierraum, den Brennraum, den Rückschlagraum und/oder den Zuführverteilerraum hinausragt.
  • Günstig kann es sein, wenn der Raumbereich, welcher von dem zu erhitzenden Bereich des Objekts beim (gedachten) Verschieben desselben entgegen der Strömungsrichtung überstrichen wird, den Abgasverteilerraum, den Homogenisierraum, den Brennraum, den Rückschlagraum und/oder den Zuführverteilerraum vorzugsweise derart durchquert, dass der überstrichene Raumbereich im Bereich des Abgasverteilerraums, des Homogenisierraums, des Brennraums, des Rückschlagraums und/oder des Zuführverteilerraums zumindest näherungsweise vollständig, insbesondere mindestens ungefähr zu 70 %, beispielsweise mindestens ungefähr zu 90 %, vorzugsweise zu 100 %, innerhalb des Abgasverteilerraums, innerhalb des Homogenisierraums, innerhalb des Brennraums, innerhalb des Rückschlagraums bzw. innerhalb des Zuführverteilerraums liegt.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Zuführverteilerraum, ein Rückschlagraum, der Brennraum, ein Homogenisierraum und/oder ein Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung längs der Strömungsrichtung des Abgases aneinander angrenzende Abschnitte eines Hohlzylinders sind.
  • Vorzugsweise weist die Grundfläche des Hohlzylinders eine Form auf, welche zumindest näherungsweise einer Form entspricht, die der zu erhitzende Bereich des Objekts aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich des Objekts längs der Strömungsrichtung in eine senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  • Ein Zuführverteilerraum der Heizvorrichtung einerseits und der Brennraum oder ein Rückschlagraum andererseits sind vorzugsweise mittels einer Rückschlagsicherung zur Vermeidung eines Flammenrückschlags, insbesondere mittels eines Rückschlagraums, und/oder mittels einer Strömungsplatte und/oder mittels einer Flammenbegrenzungsplatte voneinander getrennt.
  • Eine Strömungsplatte ist vorzugsweise ein aus einem Vliesmaterial, einem Sintermetall, einem Gewebematerial, einem Metallschaum oder einem sonstigen durchströmbaren Material gebildet.
  • Unter einer Strömungsplatte ist vorzugsweise eine Platte aus einem offenporigen oder mit einer Vielzahl von Durchströmungskanälen versehenen Material zu verstehen. Eine Strömungsplatte ist somit insbesondere von dem Gemisch aus Brennstoff und Oxidator durchströmbar.
  • Vorzugsweise ist die Strömungsplatte aus einem nicht-brennbaren Material gebildet.
  • Vorzugsweise dient die Strömungsplatte zur Flammenankerung.
  • Eine Rückschlagsicherung zur Vermeidung eines Flammenrückschlags und/oder eine Strömungsplatte und/oder eine Flammenbegrenzungsplatte sind vorzugsweise eine Trennplatte zwischen dem Zuführverteilerraum und/oder dem Rückschlagraum und/oder dem Brennraum, welche zumindest lokal eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des zugeführten Gemisches aus Brennstoff und Oxidator derart erwirkt, dass die Strömungsgeschwindigkeit höher als die Flammengeschwindigkeit ist.
  • Eine Flammenbegrenzungsplatte ist vorzugsweise eine Trennplatte zwischen dem Zuführverteilerraum oder dem Rückschlagraum einerseits und dem Brennraum andererseits. Vorzugsweise weist die Flammenbegrenzungsplatte eine Durchtrittsöffnung (Ausnehmung) auf, welche zumindest näherungsweise die Form des Brennraums und/oder des Zuführverteilerraums aufweist. Insbesondere in einer senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufenden Dickenrichtung ist die Durchtrittsöffnung (Ausnehmung) der Flammenbegrenzungsplatte jedoch vorzugsweise schmaler ausgebildet als der Brennraum, der Rückschlagraum und/oder der Zuführverteilerraum.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Homogenisierraum und der Brennraum mittels einer Trennplatte, welche insbesondere mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen, beispielsweise Bohrungen, versehen ist, voneinander getrennt sind.
  • Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Homogenisierraum und der Abgasverteilerraum mittels einer Trennplatte, welche insbesondere mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen, beispielsweise Bohrungen, versehen ist, voneinander getrennt sind.
  • Der Brennraum oder der Homogenisierraum einerseits und ein Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung andererseits sind vorzugsweise mittels einer Drosselvorrichtung voneinander getrennt.
  • Günstig kann es sein, wenn die Heizvorrichtung eine Drosselvorrichtung zur Variation eines Abgasvolumenstroms des dem zu erhitzenden Bereich des Objekts zuzuführenden Abgases umfasst.
  • Die Drosselvorrichtung kann beispielsweise die zwischen dem Brennraum oder dem Homogenisierraum einerseits und dem Abgasverteilerraum andererseits angeordnete Drosselvorrichtung oder eine hiervon verschiedene Drosselvorrichtung sein.
  • Günstig kann es sein, wenn eine Drosselvorrichtung ein oder mehrere Drosselelemente umfasst. Vorzugsweise sind eine oder mehrere Drosselelemente zwischen dem Brennraum oder einem Homogenisierraum der Heizvorrichtung einerseits und einem Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung andererseits angeordnet.
  • Günstig kann es sein, wenn die Drosselvorrichtung mehrere in einer Drosselplatte angeordnete Drosselelemente, beispielsweise Drosselventile, umfasst, welche insbesondere einer Form des Brennraums, des Homogenisierraums und/oder des Abgasverteilerraums folgend verteilt angeordnet sind.
  • Ein Drosselelement kann beispielsweise durch ein in die Drosselplatte einschraubbares Schraubelement gebildet sein. Durch unterschiedlich weites Hineinschrauben des Schraubelements in die Drosselplatte kann vorzugsweise eine Variation des Strömungsquerschnitts und somit der Drosselung des Abgasstroms erzielt werden.
  • Günstig kann es sein, wenn der zu erhitzende Bereich des Objekts, der Brennraum, ein Rückschlagraum, ein Zuführverteilerraum, ein Homogenisierraum und/oder ein Abgasverteilerraum ringförmig geschlossen ausgebildet sind.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Brennraum, ein Rückschlagraum, ein Zuführverteilerraum, ein Homogenisierraum und/oder ein Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung jeweils ringförmig durchgängig ausgebildet, das heißt jeweils durch einen einzigen ringförmigen ununterbrochenen Raum gebildet, sind.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass der Brennraum, ein Rückschlagraum, der Zuführverteilerraum, der Homogenisierraum und/oder der Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung mit einer oder mehreren Trennwänden versehen ist, welche den jeweiligen Raum insbesondere in einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Richtung in unterschiedliche Raumsegmente unterteilen.
  • Die Trennwände können dabei längs der Strömungsrichtung durchgehend ausgebildet sein, so dass die unterschiedlichen Raumsegmente insbesondere nicht unmittelbar fluidwirksam miteinander verbunden sind.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine oder mehrere Trennwände sich bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases lediglich über einen Teil des jeweiligen Raums erstrecken, so dass eine fluidwirksame Verbindung zwischen zwei benachbarten Raumsegmenten erhalten bleibt.
  • Insbesondere kann hierdurch vorzugsweise ein ringförmig durchgängiger Raum gebildet werden, welcher, insbesondere bezüglich der Strömungsrichtung des Abgases stromabwärts, mittels einer oder mehreren Trennwänden in mehrere Raumsegmente aufgeteilt ist.
  • Sämtliche im Zusammenhang mit einem "Raum" oder "Raumsegment" genannten Merkmale und/oder Vorteile können vorzugsweise bei dem Zuführverteilerraum, dem Rückschlagraum, dem Brennraum, dem Homogenisierraum und/oder dem Abgasverteilerraum verwirklicht sein.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Brennraum, ein Rückschlagraum, ein Zuführverteilerraum, ein Homogenisierraum und/oder ein Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung segmentiert ausgebildet sind. Insbesondere sind hierzu parallel zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufende Trennwände vorgesehen. Der Brennraum, der Rückschlagraum, der Zuführverteilerraum, der Homogenisierraum und/oder der Abgasverteilerraum sind somit insbesondere in einer senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Richtung in voneinander getrennte Segmente unterteilt.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Brennraum, der Rückschlagraum, der Zuführverteilerraum, der Homogenisierraum und/oder der Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung bezüglich einer Strömungsrichtung des Abgases in einer Umfangsrichtung segmentiert ausgebildet sind.
  • Insbesondere sind vorzugsweise Brennraumsegmente des Brennraums, Rückschlagraumsegmente des Rückschlagraums, Zuführverteilerraumsegmente des Zuführverteilerraums, Homogenisierraumsegmente des Homogenisierraums und/oder Abgasverteilerraumsegmente des Abgasverteilerraums gebildet.
  • Die jeweiligen Raumsegmente sind insbesondere in einer Umfangsrichtung aneinander angrenzende Segmente, welche gemeinsam den gesamten Raum, insbesondere einen ringförmig geschlossenen Raum, bilden.
  • Günstig kann es sein, wenn der Brennraum segmentiert ausgebildet ist und wenn jedem Brennraumsegment eine Zündvorrichtung der Heizvorrichtung zum Zünden eines brennbaren Gasgemisches aus Brennstoff und Oxidator zugeordnet ist.
  • Eine Zündvorrichtung ist insbesondere eine Zündkerze.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn der Brennraum fluidwirksam unmittelbar miteinander verbundene Brennraumsegmente umfasst, wobei aufgrund der fluidwirksamen Verbindung sich eine in einem Brennraumsegment angeordnete Flamme auf mindestens ein weiteres Brennraumsegment, insbesondere auf alle anderen Brennraumsegmente, ausbreiten kann. Hierbei kann somit eine einzige Zündvorrichtung in einem einzigen Brennraumsegment zum Zünden des Gasgemisches in sämtlichen Brennraumsegmenten ausreichend sein.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Zuführverteilerraum der Heizvorrichtung, ein Rückschlagraum der Heizvorrichtung, der Brennraum, ein Homogenisierraum der Heizvorrichtung und/oder ein Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung gemeinsam in einem Grundkörper der Heizvorrichtung angeordnet und/oder ausgebildet sind.
  • Der Grundkörper der Heizvorrichtung weist vorzugsweise einen Schichtaufbau auf.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper mehrere mit Vertiefungen und/oder mit Durchtrittsöffnungen versehene Platten umfasst, wobei die Vertiefungen und/oder die Durchtrittsöffnungen den Zuführverteilerraum der Heizvorrichtung, den Rückschlagraum der Heizvorrichtung, den Brennraum, den Homogenisierraum der Heizvorrichtung und/oder den Abgasverteilerraum der Heizvorrichtung bilden.
  • Weitere Platten oder Schichten des Grundkörpers bilden vorzugsweise Trennplatten zur Trennung der Räume voneinander.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die mehreren Schichten und/oder Platten des Grundkörpers miteinander verbunden, insbesondere verschraubt, verklemmt oder verschweißt, sind.
  • Eine Abdichtung nach außen ergibt sich vorzugsweise durch die Verbindung, insbesondere eine Klemmverbindung oder Schweißverbindung.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heizvorrichtung eine Applikationsvorrichtung zum Applizieren des Abgases auf den zu erhitzenden Bereich des Objekts umfasst.
  • Mittels der Applikationsvorrichtung ist insbesondere das im Brennraum bereitgestellte (erzeugte) Abgas auf den zu erhitzenden Bereich des Objekts richtbar.
  • Günstig kann es sein, wenn die Applikationsvorrichtung mehrere Applikationsrohre umfasst, welche insbesondere einer Form des zu erhitzenden Bereichs des Objekts folgend nebeneinander aufgereiht sind.
  • Ein Applikationsrohr ist insbesondere ein Hohlzylinder, dessen Länge den Innendurchmesser um vorzugsweise mindestens ungefähr das Dreifache, vorzugsweise mindestens ungefähr das Fünffache, beispielsweise mindestens ungefähr das Zehnfache, übersteigt.
  • Günstig kann es sein, wenn die Applikationsrohre aus einem metallischen Material gebildet sind.
  • Die Applikationsvorrichtung ist vorzugsweise an die dreidimensionale Form des zu erhitzenden Bereichs des Objekts angepasst.
  • Günstig kann es sein, wenn die Applikationsvorrichtung eine Applikationsplatte umfasst, an welcher die Applikationsrohre angeordnet sind.
  • Insbesondere ist die Platte vorzugsweise flach und eben ausgebildet und stellt eine Begrenzung des Abgasverteilerraums in der Strömungsrichtung des Abgases dar.
  • Günstig kann es sein, wenn die Applikationsrohre unterschiedliche Längen aufweisen und dadurch die Applikationsvorrichtung an die dreidimensionale Form des zu erhitzenden Bereichs des Objekts angepasst ist.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Längen der Applikationsrohre so gewählt sind, dass in der Position des Objekts, in welcher der zu erhitzende Bereich des Objekts zu erhitzen ist, ein Abstand zwischen den dem Objekt zugewandten Ende des jeweiligen Applikationsrohrs und dem zu erhitzenden Bereich höchstens ungefähr 10 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 5 mm, insbesondere höchstens ungefähr 3 mm, und/oder mindestens ungefähr 0,5 mm, beispielsweise mindestens ungefähr 1 mm, insbesondere mindestens ungefähr 2 mm, beträgt.
  • Die Applikationsrohre weisen vorzugsweise unterschiedlich gerade und/oder abgeschrägte Enden auf, so dass vorzugsweise die Enden selbst eine an die lokale Kontur des zu erhitzenden Bereichs angepasste Form aufweisen.
  • Günstig kann es sein, wenn sämtliche Applikationsrohre denselben Innendurchmesser aufweisen.
  • Alternativ hierzu können Applikationsrohre mit unterschiedlichen Innendurchmessern vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise sind sämtliche Applikationsrohre parallel zueinander angeordnet und/oder ausgerichtet.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Applikationsrohre in unterschiedlichen Abständen voneinander angeordnet sind.
  • Die Abstände der Applikationsrohre voneinander sind vorzugsweise kleiner, wenn das mittels der jeweiligen Applikationsrohre applizierte Abgas in einem spitzeren Winkel auf den zu erhitzenden Bereich des Objekts auftrifft, und größer, wenn das mittels der jeweiligen Applikationsrohre applizierte Abgas in einem stumpferen Winkel auf den zu erhitzenden Bereich des Objekts auftrifft. Hierdurch kann vorzugsweise eine gleichmäßige Anströmung des zu erhitzenden Bereichs mit Abgas erzielt werden, um letztlich eine gleichmäßige Erwärmung des zu erhitzenden Bereichs zu gewährleisten.
  • Die Applikationsvorrichtung ist vorzugsweise Bestandteil der Strömungsvorrichtung.
  • Vorzugsweise umfasst die Applikationsvorrichtung mehrere Applikationsrohre, welche an einer gemeinsamen Applikationsplatte festgelegt sind, wobei die Applikationsplatte vorzugsweise den Abgasverteilerraum in der Strömungsrichtung des Abgases begrenzt und/oder Bestandteil des Grundkörpers der Heizvorrichtung ist.
  • Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Heizvorrichtung eine Applikationsvorrichtung zum Applizieren des Abgases auf den zu erhitzenden Bereich des Objekts umfasst, wobei die Applikationsvorrichtung mehrere Applikationsrohre umfasst, wobei die Heizvorrichtung eine Drosselvorrichtung zur Variation eines Abgasvolumenstroms des dem zu erhitzenden Bereich des Objekts zuzuführenden Abgases umfasst, wobei die Drosselvorrichtung mehrere Drosselelemente umfasst, wobei jeweils ein oder mehrere Drosselelemente jeweils einem oder mehreren Applikationsrohren zugeordnet sind.
  • Mittels des einen oder der mehreren Drosselelemente kann vorzugsweise eine gezielte Abgaszuführung zu jeweils einem oder mehreren Applikationsrohren ermöglicht werden, um letztlich vorzugsweise eine gleichmäßige Anströmung des zu erhitzenden Bereichs des Objekts mit Abgas zu gewährleisten.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Heizverfahren zum Erhitzen eines Objekts.
  • Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Heizverfahren bereitzustellen, mittels welchem ein optimiertes Heizergebnis erzielt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Heizverfahren zum Erhitzen eines Objekts gelöst, wobei Brennstoff und Oxidator einer Heizvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, zugeführt werden, wobei in dem Brennraum der Brennervorrichtung der Heizvorrichtung Abgas erzeugt wird, welches über die Strömungsvorrichtung der Brennervorrichtung einem zu erhitzenden Bereich des Objekts zugeführt wird.
  • Günstig kann es sein, wenn ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidator mehreren Brennersegmenten der Brennervorrichtung zugeführt wird.
  • Vorzugsweise wird angepasst an eine Form und/oder Kontur des zu erhitzenden Bereichs des Objekts mittels der Brennersegmente das Gemisch aus Brennstoff und Oxidator in Abgas umgewandelt.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass angepasst an eine Form und/oder Kontur des zu erhitzenden Bereichs des Objekts mittels der Brennersegmente das erzeugte Abgas dem zu erhitzenden Bereich des Objekts zugeführt wird.
  • Vorteilhaft kann es sein, wenn unterschiedlichen Brennersegmenten der Brennervorrichtung ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidator mit unterschiedlichen Volumenströmen zugeführt wird.
  • Die mittels mehrerer Brennersegmente der Brennervorrichtung erzeugten Abgasströme werden vorzugsweise mit unterschiedlichen Volumenströmen unterschiedlichen Applikationsrohren einer Applikationsvorrichtung der Heizvorrichtung zugeführt und mittels dieser Applikationsrohre auf den zu erhitzenden Bereich des Objekts appliziert.
  • Das erfindungsgemäße Heizverfahren weist vorzugsweise ferner einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung und/oder Heizanlage beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
  • Zudem kann vorzugsweise die erfindungsgemäße Heizvorrichtung einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Heizverfahren beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen.
  • Die erfindungsgemäße Heizanlage weist vorzugsweise ferner einzelne oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile auf, welche im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Heizverfahren beschrieben sind.
  • Günstig kann es sein, wenn die Heizvorrichtung eine Gaszuführung zur Zuführung von Brennstoff und/oder Oxidator zu der Brennervorrichtung umfasst.
  • Die Gaszuführung umfasst vorzugsweise eine Mischvorrichtung zum Mischen des Brennstoffs mit dem Oxidator, insbesondere zur Bereitstellung eines brennbaren Gemisches aus Brennstoff und Oxidator.
  • Günstig kann es sein, wenn die Gaszuführung eine Verteilervorrichtung mit einem oder mehreren Verteilerventilen umfasst.
  • Mittels eines oder mehrerer Verteilerventile der Gaszuführung ist vorzugsweise dem Zuführverteilerraum Brennstoff und/oder Oxidator und/oder ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidator zuführbar.
  • Vorzugsweise ist mittels mehrerer Verteilerventile der Gaszuführung Brennstoff und/oder Oxidator und/oder ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidator zu den voneinander getrennten Zuführverteilerraumsegmenten des Zuführverteilerraums zuführbar. Mittels der Verteilerventile kann somit vorzugsweise gezielt beeinflusst werden, welcher Volumenstrom des Gemisches aus Brennstoff und Oxidator über die Zuführverteilerraumsegmente den zugeordneten Brennraumverteilersegmenten zuführbar ist.
  • Günstig kann es sein, wenn der Zuführverteilerraum, ein Rückschlagraum, der Brennraum, der Homogenisierraum und/oder der Abgasverteilerraum im Wesentlichen identisch segmentiert sind, so dass insbesondere in der Strömungsrichtung des Abgases aufeinanderfolgende Raumsegmente zumindest näherungsweise dieselbe Querschnittsfläche und/oder Querschnittsform aufweisen.
  • Durch gezielte Beeinflussung des Volumenstroms des Brennstoffs und/oder des Oxidators und/oder des Gemischs aus Brennstoff und Oxidator mittels eines Verteilerventils der Gaszuführung kann somit vorzugsweise der Abgasvolumenstrom in den einzelnen Abgasverteilerraumsegmenten gezielt eingestellt werden, um letztlich die Abgasapplikation segmentweise zu beeinflussen, insbesondere zur gleichmäßigen Erhitzung oder zur gezielten lokal unterschiedlichen Erhitzung des zu erhitzenden Bereichs des Objekts.
  • Die Gaszuführung umfasst vorzugsweise eine Mischvorrichtung, welche insbesondere stromaufwärts oder stromabwärts des einen oder der mehreren Verteilerventile angeordnet ist. Die Mischvorrichtung dient insbesondere dem Bereitstellen eines brennfähigen Gemisches aus Brennstoff und Oxidator.
  • Vorzugsweise sind ein oder mehrere Flammenrückschlagsicherungen in der Gaszuführung, insbesondere stromaufwärts oder stromabwärts des einen oder der mehreren Verteilerventile, vorgesehen.
  • Günstig kann es sein, wenn die Gaszuführung ein oder mehrere Rückschlagventile umfasst.
  • Insbesondere können ein oder mehrere Verteilerventile jeweils ein oder mehrere Rückschlagventile umfassen.
  • Die Brennervorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Zündvorrichtungen, insbesondere Zündkerzen, welche insbesondere in den Brennraum, vorzugsweise in unterschiedliche Brennraumsegmente des Brennraums, hineinragen.
  • Günstig kann es sein, wenn ein Raum, insbesondere ein Zuführverteilerraum, ein Rückschlagraum, der Brennraum, ein Homogenisierraum und/oder ein Abgasverteilerraum, in drei, vier, sechs, acht oder mehr als acht Raumsegmente aufgeteilt ist.
  • Vorzugsweise sind längs der Strömungsrichtung des Abgases ein Zuführverteilerraumsegment, ein Rückschlagraumsegment, ein Brennraumsegment, ein Homogenisierraumsegment und/oder ein Abgasverteilerraumsegment aufeinanderfolgend angeordnet, welche gemeinsam ein Brennersegment bilden.
  • Vorzugsweise ist die Brennervorrichtung aus mehreren Brennersegmenten gebildet, wobei die Brennersegmente insbesondere ringförmig angeordnet sind.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein, zwei oder drei Räume nicht segmentiert sind, während entsprechend die drei anderen, die zwei anderen bzw. der eine andere Raum segmentiert sind.
  • Als Brennstoff für die Brennervorrichtung kann beispielsweise brennbares Gas, insbesondere Erdgas, Methan, Ethan, Propan, Butan, etc. vorgesehen sein.
  • Als Oxidator wird insbesondere Luft verwendet.
  • Die Heizvorrichtung ist insbesondere Bestandteil einer Heizanlage.
  • Vorzugsweise umfasst die Heizanlage zwei Heizvorrichtungen, welche insbesondere im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander bezüglich einer im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung des Abgases verlaufenden Ebene, insbesondere einer Quermittelebene der Heizanlage, ausgebildet sind.
  • Vorzugsweise ist mittels der beiden Heizvorrichtungen erzeugtes Abgas in einander entgegengesetzten und/oder einander abgewandten Strömungsrichtungen applizierbar.
  • Diese beiden Heizvorrichtungen sind insbesondere zwischen zwei miteinander zu verbindende Objekte einbringbar, um die beiden miteinander zu verbindenden Objekte zumindest lokal zu erhitzen und diese durch anschließendes Zusammenpressen miteinander zu verbinden.
  • Die Heizanlage ist somit insbesondere eine Schweißanlage zum Kunststoffschweißen.
  • Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 einen schematischen Schnitt durch eine als Schweißvorrichtung ausgebildete Heizanlage, welche zwei Heizvorrichtungen umfasst;
  • 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Gaszuführung einer Heizvorrichtung der Heizanlage aus 1;
  • 3 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III in 1;
  • 4 einen schematischen Schnitt durch eine Brennervorrichtung und eine Strömungsvorrichtung einer alternativen Ausführungsform einer Heizvorrichtung;
  • 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines Basisabschnitts einer Brennervorrichtung;
  • 6 eine schematische Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Basisabschnitts einer Brennervorrichtung;
  • 7 eine schematische perspektivische Darstellung einer Trennwand zur Unterteilung eines Zuführverteilerraums in mehrere Zuführverteilerraumsegmente;
  • 8 eine schematische perspektivische Darstellung einer Trennplatte einer Brennervorrichtung;
  • 9 eine schematische perspektivische Darstellung eines Basisabschnitts einer Brennervorrichtung, wobei an dem Basisabschnitt eine Trennplatte und eine Abstandsplatte angeordnet sind;
  • 10 eine der 9 entsprechende schematische Darstellung des Bauteilverbunds aus 9, wobei zusätzlich eine Strömungsplatte und eine Flammenbegrenzungsplatte vorgesehen sind;
  • 11 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XI in 10;
  • 12 eine der 10 entsprechende schematische perspektivische Darstellung des Bauteilverbunds aus 10, wobei zusätzlich eine Brennraumplatte mit Zündvorrichtungen vorgesehen ist;
  • 13 eine schematische perspektivische Darstellung einer Drosselplatte einer Drosselvorrichtung einer Brennvorrichtung;
  • 14 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs XIV in 13;
  • 15 eine der 12 entsprechende schematische perspektivische Darstellung des Bauteilverbunds aus 12, wobei zusätzlich mehrere Abstandsplatten und die Drosselplatte aus 13 vorgesehen sind;
  • 16 eine schematische perspektivische Darstellung einer Applikationsvorrichtung einer Strömungsvorrichtung einer Heizvorrichtung, bei welcher eine Strömungsplatte und mehrere im Wesentlichen identisch ausgebildete Applikationsrohre vorgesehen sind;
  • 17 eine schematische perspektivische Darstellung eines mittels der Heizvorrichtung teilweise zu erhitzenden Objekts; und
  • 18 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform einer Applikationsvorrichtung, bei welcher Applikationsrohre mit unterschiedlichen Längen und mit unterschiedlichen seitlichen Abständen zueinander vorgesehen sind.
  • Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform einer als Ganzes mit 100 bezeichneten Heizanlage.
  • Die Heizanlage 100 dient beispielsweise dem Erhitzen von Objekten 102.
  • Insbesondere sind mittels der Heizanlage 100 vorzugsweise zu erhitzende Bereiche 104 eines oder mehrerer Objekte 102 erhitzbar.
  • Die Heizanlage 100 ist beispielsweise als eine Schweißvorrichtung 106 zum Schweißen von Kunststoffbauteilen ausgebildet.
  • Die Kunststoffbauteile sind dann die Objekte 102.
  • Vorzugsweise umfasst die Heizanlage 100 zwei Heizvorrichtungen 108, welche im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich einer Quermittelebene 110 der Heizanlage 100 angeordnet und/oder ausgebildet sind.
  • Mittels der Heizvorrichtungen 108 sind insbesondere im Wesentlichen komplementär zueinander ausgebildete zu erhitzende Bereiche 104 zweier Objekte 102 erhitzbar, um diese beiden Objekte 102 nachdem Erhitzen zusammenzubringen und somit stoffschlüssig miteinander zu verbinden.
  • Nachfolgend wird auf eine Heizvorrichtung 108 im Einzelnen eingegangen. Die weitere Heizvorrichtung 108 ist vorzugsweise im Wesentlichen identisch oder spiegelsymmetrisch hierzu aufgebaut.
  • Lediglich die genaue Form und/oder Anordnung von noch zu beschreibenden Applikationsrohren einer noch zu beschreibenden Applikationsvorrichtung ist für jede Heizvorrichtung 108 vorzugsweise unterschiedlich gewählt, um eine optimale Anpassung an den jeweils zu erhitzenden Bereich 104 der Objekte 102 zu ermöglichen.
  • Eine Heizvorrichtung 108 umfasst vorzugsweise eine Brennervorrichtung 112 zur Bereitstellung von erhitztem Abgas (heißem Abgas).
  • Ferner umfasst die Heizvorrichtung 108 eine Strömungsvorrichtung 114, mittels welcher das Abgas dem zu erhitzenden Bereich 104 eines Objekts 102 zuführbar ist.
  • Zur Versorgung der Brennervorrichtung 112 mit Brennstoff und/oder Oxidator umfasst jede Heizvorrichtung 108 eine Gaszuführung 116.
  • Jede Gaszuführung 116 umfasst vorzugsweise eine Mischvorrichtung 118 zum Mischen von Brennstoff und Oxidator und somit zum Bereitstellen eines brennbaren Gemisches aus Brennstoff und Oxidator.
  • Ferner umfasst jede Gaszuführung 116 ein oder mehrere Verteilerventile 120 sowie eine oder mehrere Zuführleitungen 122.
  • Die Mischvorrichtung 118 kann stromaufwärts oder stromabwärts des einen oder der mehreren Verteilerventile 120 angeordnet sein.
  • Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Mischvorrichtung 118 stromaufwärts mehrerer Verteilerventile 120 der Gaszuführung 116 angeordnet ist.
  • Mittels der Verteilerventile 120 kann das in der Mischvorrichtung 118 erzeugte Gemisch aus Brennstoff und Oxidator mehreren Zuführleitungen 122 der Gaszuführung 116 und hiermit schließlich der Brennervorrichtung 112 zugeführt werden.
  • Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, kann die Gaszuführung 116 eine oder mehrere Rückschlagsicherungen 124, beispielsweise eine oder mehrere Flammenrückschlagpatronen 126, umfassen. Diese Rückschlagsicherungen 124 sind beispielsweise stromabwärts eines jeden Verteilerventils 120 angeordnet, um im Falle eines Flammenrückschlags eine Beschädigung der Verteilerventile 120 zu vermeiden.
  • Die Heizvorrichtung 108 umfasst vorzugsweise einen Grundkörper 128, in welchem die Brennervorrichtung 112 angeordnet und/oder gebildet ist (siehe 3 und 4).
  • Der Grundkörper 128 ist beispielsweise als ein Stapel aus mehreren Platten, insbesondere Metallplatten, ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper 128 im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise sind innerhalb des Grundkörpers 128 mehrere Räume der Brennervorrichtung 112 gebildet.
  • Die 3 und 4 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen einer Heizvorrichtung 108 und dienen der nachfolgenden eingehenderen Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise der Heizvorrichtung 108.
  • Die Brennervorrichtung 112 umfasst vorzugsweise einen Zuführverteilerraum 130, welchem mittels der Zuführleitungen 122 der Gaszuführung 116 das Gemisch aus Brennstoff und Oxidator zuführbar ist.
  • An den Zuführverteilerraum 130 angrenzend ist ein Rückschlagraum 132 der Brennervorrichtung 112 vorgesehen.
  • Der Zuführverteilerraum 130 und der Rückschlagraum 132 sind vorzugsweise mittels einer Rückschlagsicherung 124 voneinander getrennt.
  • Die Rückschlagsicherung 124 ist beispielsweise eine Trennplatte 134, welche vorzugsweise mit mehreren Durchtrittsöffnungen 136 versehen ist.
  • Die Durchtrittsöffnungen 136 sind insbesondere derart dimensioniert, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des durchströmenden Gemisches aus Brennstoff und Oxidator im Normalbetrieb der Heizvorrichtung 108 zumindest lokal größer ist als die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit, insbesondere um einen unerwünschten Flammenrückschlag aus dem Rückschlagraum 132 in den Zuführverteilerraum 130 zu vermeiden.
  • An den Rückschlagraum 132 angrenzend ist ein Brennraum 138 der Brennervorrichtung 112 vorgesehen.
  • Der Brennraum 138 und der Rückschlagraum 132 sind dabei vorzugsweise mittels einer Strömungsplatte 140 und mittels einer Flammenbegrenzungsplatte 142 voneinander getrennt.
  • Die Strömungsplatte 140 ist beispielsweise als ein metallisches Vlies (Brennvlies), als Sinterplatte oder als sonstiges materialbedingt durchströmbares Element ausgebildet. Insbesondere ist die Strömungsplatte 140 aus einem nicht-brennbaren Material gebildet.
  • Die Flammenbegrenzungsplatte 142 umfasst vorzugsweise eine Ausnehmung 144. Mittels der Flammenbegrenzungsplatte 142 wird vorzugsweise ein Strömungsquerschnitt des aus dem Rückschlagraum 132 in den Brennraum 138 einströmenden Gemischs aus Brennstoff und Oxidator einer Vorgabe entsprechend geformt, um eine gewünschte Flammenausbreitung im Brennraum 138 zu erzielen.
  • Die Brennervorrichtung 112 umfasst ferner eine oder mehrere Zündvorrichtungen 146, beispielsweise eine oder mehrere Zündkerzen 148. Die Zündvorrichtungen 146 ragen vorzugsweise in den Brennraum 138 hinein, um das darin angeordnete Gemisch aus Brennstoff und Oxidator zünden zu können.
  • Die in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen einer Heizvorrichtung 108 unterscheiden sich insbesondere dadurch voneinander, dass bei der in 4 dargestellten Ausführungsform stromabwärts des Brennraums 138 ein Homogenisierraum 150 der Brennervorrichtung 112 vorgesehen und mittels einer Trennplatte 134 von dem Brennraum 138 getrennt ist.
  • Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform einer Heizvorrichtung 108 ist ein solcher separater Homogenisierraum 150 nicht vorgesehen. Vielmehr kann eine Homogenisierung bei der in 3 dargestellten Ausführungsform der Heizvorrichtung 108 vorzugsweise durch verlängerte Ausgestaltung des Brennraums 138 erzielt werden.
  • Beiden Ausführungsformen gemein ist jedoch ein Abgasverteilerraum 152 der Brennervorrichtung 112.
  • Das in dem Brennraum 138 erzeugte Abgas ist somit mit einem separaten Homogenisierraum 150 oder ohne einen solchen dem Abgasverteilerraum 152 zuführbar.
  • Der Brennraum 138 bzw. der Homogenisierraum 150 einerseits und der Abgasverteilerraum 152 andererseits sind mittels einer Drosselvorrichtung 154 voneinander getrennt.
  • Die Drosselvorrichtung 154 umfasst insbesondere eine Drosselplatte 156, in welche insbesondere eine oder mehrere, insbesondere einstellbare, Drosselelemente 158 angeordnet sind.
  • Die Drosselelemente 158 sind insbesondere Schraubelemente oder sonstige verstellbare Elemente, welche beispielsweise mittels eines Verschlusskegels, einer Verschlussnadel, eines oder mehrerer Abdeckelemente, Blendenelemente oder Ähnlichem eine Variation eines Strömungsquerschnitts von in der Drosselplatte 156 angeordneten Durchtrittsöffnungen 136 ermöglichen.
  • Mittels der Drosselvorrichtung 154 kann vorzugsweise ein Abgasvolumenstrom, welcher dem Abgasverteilerraum 152 zugeführt wird, lokal variabel eingestellt werden.
  • Die Heizvorrichtung 108 umfasst ferner eine Applikationsvorrichtung 160. Mittels der Applikationsvorrichtung 160 ist das mittels der Brennervorrichtung 112 erzeugte Abgas auf den zu erhitzenden Bereich 104 eines Objekts 102 applizierbar.
  • Die Applikationsvorrichtung 160 umfasst hierzu insbesondere mehrere Applikationsrohre 162, über welche das Abgas gezielt dem zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 zuführbar ist.
  • Die Applikationsrohre 162 sind insbesondere an einer Applikationsplatte 164 der Applikationsvorrichtung 160 festgelegt, beispielsweise festgeschraubt und/oder festgeschweißt.
  • Die Applikationsplatte 164 ist vorzugsweise Bestandteil des Grundkörpers 128. Insbesondere dient die Applikationsplatte 164 der Begrenzung des Abgasverteilerraums 152.
  • Die Applikationsrohre 162 grenzen an einem Ende an den Abgasverteilerraum 152 an. Das weitere Ende der Applikationsrohre 162 ist dem zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 zugewandt. In einem Zustand der Heizvorrichtung 108, in welchem der zu erhitzende Bereich 104 des Objekts 102 erhitzt wird, ist ein Abstand zwischen den Enden der Applikationsrohre 162 und dem zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 vorzugsweise zwischen ungefähr 2 mm und ungefähr 5 mm.
  • Die Applikationsrohre 162 sind vorzugsweise länglich ausgebildet, wobei eine Länge L einen Innendurchmesser I vorzugsweise um mindestens ungefähr das Dreifache, beispielsweise mindestens ungefähr das Zehnfache, übersteigt.
  • Die Brennervorrichtung 112 kann unsegmentiert ausgebildet sein, so dass die funktional unterschiedlichen Räume jeweils nicht unterteilt und somit durchgängig ausgebildet sind.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung 112 zumindest teilweise segmentiert ausgebildet ist. Zumindest einzelne Räume 130, 132, 138, 150, 152 der Brennervorrichtung 112 sind dann vorzugsweise segmentiert, das heißt in unterschiedliche Teilräume (Segmente) unterteilt. Die Segmente sind insbesondere fluidwirksam voneinander getrennt.
  • Die gesamte Brennervorrichtung 112 kann somit beispielsweise aus mehreren Brennersegmenten 166 gebildet sein. Jedes Brennersegment 166 weist dabei vorzugsweise einen Längsschnitt auf, welcher im Wesentlichen dem in 3 oder in 4 dargestellten Schnitt entspricht.
  • Die Beschreibung der einzelnen Elemente der Heizanlage 100 und/oder der Heizvorrichtung 108 bezieht sich vorzugsweise auf eine Strömungsrichtung 168 eines durch die jeweilige Heizvorrichtung 108 hindurchgeführten Gases.
  • Die Strömungsrichtung 168 ist dabei insbesondere eine Hauptströmungsrichtung des Abgases.
  • Diese Hauptströmungsrichtung ist vorzugsweise im Wesentlichen linear.
  • Zur einfacheren Bezugnahme wird vorzugsweise auch in Bereichen, in welchen noch kein Abgas existiert, auf diese Strömungsrichtung 168 zurückgegriffen.
  • Die Strömungsrichtung 168 kann vorzugsweise als eine Haupterstreckungsrichtung der Brennervorrichtung 112 zu verstehen sein.
  • Die Heizvorrichtung 108 funktioniert vorzugsweise wie folgt:
    Über die Gaszuführung 116 wird Brennstoff und Oxidator, insbesondere Erdgas und Luft, vermischt zu dem Zuführverteilerraum 130 zugeführt.
  • Das Gemisch aus Brennstoff und Oxidator strömt dann durch die als Rückschlagsicherung 124 wirkende Trennplatte 134 in dem Rückschlagraum 132.
  • Aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Durchtrittsöffnungen 136 der Trennplatte 134 wird vorzugsweise ein unerwünschter Flammenrückschlag in den Zuführverteilerraum 130 wirksam verhindert.
  • Aus dem Rückschlagraum 132 strömt das Gemisch aus Brennstoff und Oxidator durch die Strömungsplatte 140 und durch die Ausnehmung 144 in der Flammenbegrenzungsplatte 142 hindurch in den Brennraum 138 ein.
  • In dem Brennraum 138 wird das Gemisch aus Brennstoff und Oxidator chemisch umgesetzt, insbesondere unter Ausbildung einer Flamme.
  • Eine Initialzündung erfolgt dabei vorzugsweise mittels der Zündvorrichtung 146.
  • Die bei der Verbrennung des Brennstoffs erzeugte Flamme ankert insbesondere an oder auf der Strömungsplatte 140 im Bereich der Ausnehmung 144 der Flammenbegrenzungsplatte 142.
  • Insbesondere kann hierdurch eine gleichmäßige laminare Verbrennung des Brennstoffs erzielt werden.
  • Das im Brennraum 138 erzeugte Abgas wird dann beispielsweise über eine weitere Trennplatte 134 dem Homogenisierraum 150 zugeführt und dort homogenisiert, das heißt insbesondere durchmischt, um eine gleichmäßige Gaszusammensetzung und/oder Temperatur des Abgasstroms zu erzielen (siehe 4). Die Trennplatte 134 und der zusätzliche separate Homogenisierraum 150 können jedoch auch entbehrlich sein (siehe 3), insbesondere dann, wenn die Verbrennung im Bereich der Strömungsplatte 140 und der Flammenbegrenzungsplatte 142 bereits ausreichend gleichmäßige Abgasparameter ergibt.
  • Über die Drosselvorrichtung 154 strömt das Abgas in den Abgasverteilerraum 152.
  • Durch gezielte Einstellung der Drosselelemente 158 kann dabei insbesondere ein Abgasvolumenstrom des in den Abgasverteilerraum 152 einströmenden Abgases eingestellt werden.
  • Im Abgasverteilerraum 152 wird das Abgas auf ein oder mehrere Applikationsrohre 162 der Applikationsvorrichtung 160 verteilt. Das Abgas strömt dann durch die Applikationsrohre 162 hindurch und trifft schließlich auf das Objekt 102.
  • Das erhitzte Abgas gibt dabei zumindest einen Teil seiner Wärme an den zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 ab, um diesen letztlich auf eine gewünschte Temperatur zu erhitzen.
  • Zur Steuerung und/oder Regelung der gesamten Heizvorrichtung 108 können mehrere Sensorelemente, beispielsweise Temperatursensoren, Strömungssensoren, Drucksensoren, etc., vorgesehen sein.
  • Insbesondere kann dann eine gezielte Steuerung der Verteilerventile 120 und/oder eine gezielte Einstellung der Drosselelemente 158 vorgenommen werden, um letztlich eine gleichmäßige Abgasapplikation zur gleichmäßigen Erhitzung des zu erhitzenden Bereichs 104 oder auch eine gezielt lokal unterschiedliche Abgasapplikation zur lokal unterschiedlichen Erhitzung des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 zu ermöglichen.
  • Die Brennervorrichtung 112, insbesondere ein oder mehrere Brennersegmente 166, kann beispielsweise quaderförmige oder zylindrische Räume 130, 132, 138, 150, 152 aufweisen.
  • Vorzugsweise ist jedoch die Form des Zuführverteilerraums 130, des Rückschlagraums 132, des Brennraums 138, des Homogenisierraums 150 und/oder des Abgasverteilerraums 152 an die Form des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 angepasst.
  • Ferner ist vorzugsweise die Anordnung und Ausbildung der Applikationsrohre 162 an die Form des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 angepasst.
  • Durch die zumindest teilweise oder vollständige Formanpassung der Heizvorrichtung 108 an den zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 kann vorzugsweise eine zuverlässige Erhitzung des Bereichs 104 gewährleistet werden, insbesondere ohne unerwünschte Hotspots und/oder kühle Abschnitte des zu erhitzenden Bereichs 104 zu befürchten.
  • Nachfolgend wird die Heizvorrichtung 108 am Beispiel eines ebenen elliptischen zu erhitzenden Bereichs 104 eines Objekts 102 illustriert. Entscheidend hierbei ist jedoch nicht die konkrete Form in diesem Anwendungsfall, sondern die Tatsache, dass die Brennervorrichtung 112 und die Strömungsvorrichtung 114 an die Form des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 angepasst sind.
  • Insbesondere sind die Brennervorrichtung 112 und die Strömungsvorrichtung 114 der Kontur des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 folgend ausgebildet.
  • In 5 ist ein Basisabschnitt 170 der Brennervorrichtung 112 dargestellt. Der Basisabschnitt 170 umfasst beispielsweise eine im Wesentlichen quaderförmige Grundplatte 172, welche mit einer elliptischen Vertiefung 174 versehen ist.
  • Diese elliptische Vertiefung 174 bildet insbesondere den Zuführverteilerraum 130 der Brennervorrichtung 112.
  • An einer Unterseite 176 der Grundplatte 172 sind vorzugsweise die Zuführleitungen 122 der Gaszuführung 116 der Heizvorrichtung 108 anschließbar.
  • Über Einlassöffnungen 178 (siehe 3 und 4) in der Grundplatte 172 kann das über die Zuführleitungen 122 zugeführte Gemisch aus Brennstoff und Oxidator dem Zuführverteilerraum 130 zugeführt werden.
  • Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform des Basisabschnitts 170 ist ein nicht-segmentierter Zuführverteilerraum 130 vorgesehen.
  • Der Zuführverteilerraum 130 ist somit ununterbrochen fluiddurchlässig ausgebildet.
  • Eine in 6 dargestellte Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform eines Basisabschnitts 170 zeigt einen segmentierten Zuführverteilerraum 130.
  • Der Zuführverteilerraum 130 ist dabei mit mehreren, beispielsweise acht, Trennwänden 180 versehen, wodurch sich mehrere, insbesondere acht, Zuführverteilerraumsegmente 182 des Zuführverteilerraums 130 ergeben.
  • Jedem Zuführverteilerraumsegment 182 ist vorzugsweise eine separate Einlassöffnung 178 zugeordnet, so dass über die Verteilerventile 120 der Gaszuführung 116 jedem Zuführverteilerraumsegment 182 unabhängig von den weiteren Zuführverteilerraumsegmenten 182 ein gewünschter Gasvolumenstrom zuführbar ist.
  • 7 zeigt ein Beispiel für eine Trennwand 180, welche beispielsweise mittels zwei seitlicher Vorsprünge oder Halteelemente 184 an dem Basisabschnitt 170 festlegbar ist.
  • Die seitlichen Vorsprünge oder Halteelemente 184 können hierzu vorzugsweise in korrespondierend ausgebildeten Ausnehmungen 185 in dem Basisabschnitt 170 aufgenommen, insbesondere verschraubt, werden.
  • Die Trennwände 180 sind somit wahlweise in dem Basisabschnitt 170 montierbar oder von demselben entfernbar.
  • 8 zeigt eine Trennplatte 134, welche mit mehreren Durchtrittsöffnungen 136 versehen ist.
  • Die Durchtrittsöffnungen 136 sind vorzugsweise konturfolgend bezogen auf den zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 in der Trennplatte 134 angeordnet. Insbesondere sind die Durchtrittsöffnungen 136 somit in einer elliptischen Ringform angeordnet.
  • Die Trennplatte 134 ist insbesondere unmittelbar auf dem Basisabschnitt 170 des Grundkörpers 128 der Brennervorrichtung 112 anordenbar.
  • Wie 9 zu entnehmen ist, kann beispielsweise eine mit einer elliptischen Durchtrittsöffnung 186 versehene Abstandsplatte 188 des Grundkörpers 128 auf der Trennplatte 134 angeordnet werden.
  • Die Abstandsplatte 188 ist vorzugsweise ebenfalls mit Trennwänden 180 versehen, um den mittels der Abstandsplatte 188 gebildeten Rückschlagraum 132 in mehrere Rückschlagraumsegmente 190 zu unterteilen.
  • Die Trennwände 180 sind dabei längs der Strömungsrichtung 168 auf die Trennwände 180 in dem Basisabschnitt 170 folgend angeordnet, so dass die Rückschlagraumsegmente 190 sich passend an die Zuführverteilerraumsegmente 182 anschließen.
  • Wie den 10 und 11 zu entnehmen ist, folgt auf die Abstandsplatte 188 insbesondere die Strömungsplatte 140 und darauf die Flammenbegrenzungsplatte 142, welche die bereits zuvor beschriebene Ausnehmung 144 aufweist.
  • Die Ausnehmung 144 ist dabei ebenfalls konturfolgend bezüglich des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 ausgebildet. Somit ist insbesondere eine elliptische Ausnehmung 144 in der Flammenbegrenzungsplatte 142 vorgesehen.
  • Eine Brennraumplatte 192, welche eine konturfolgende, insbesondere elliptische, Durchtrittsöffnung 186 aufweist, folgt vorzugsweise in der Strömungsrichtung 168 auf die Flammenbegrenzungsplatte 142.
  • Vorzugsweise ist die Brennraumplatte 192 mit Trennwänden 180 versehen, welche insbesondere passend zu den Trennwänden 180 der Abstandsplatte 188 und der Grundplatte 172 angeordnet sind.
  • Mittels der Trennwände 180 in der Brennraumplatte 192 sind insbesondere mehrere Brennraumsegmente 194 gebildet, welche sich insbesondere passend an die Rückschlagraumsegmente 190 anschließen.
  • Die Brennraumplatte 192 ist ferner mit Durchführungen 196 zur Aufnahme der Zündvorrichtungen 146 versehen.
  • Durch die Durchführungen 196 sind die einzelnen Brennraumsegmente 194 insbesondere in einer senkrecht zur Strömungsrichtung 168 verlaufenden Richtung von außerhalb des Grundkörpers 128 zugänglich, so dass insbesondere jeweils eine Zündkerze 148 von außerhalb des Grundkörpers 128 in das jeweilige Brennraumsegment 194 hineinragen kann.
  • Die Brennraumplatte 192 kann mit einer Trennplatte 134 gemäß 8 versehen sein, insbesondere um den Brennraum 138 von dem Homogenisierraum 150 zu trennen (siehe insbesondere 4).
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass auf die Brennraumplatte 192 eine oder mehrere Abstandsplatten 188 gemäß 9 folgen, um letztlich den Brennraum 138 in der Strömungsrichtung 168 zu erweitern oder einen zusätzlichen, insbesondere nicht getrennten, Homogenisierraum 150 zu schaffen.
  • Der Homogenisierraum 150 oder gegebenenfalls auch direkt der Brennraum 138 wird mittels der in 13 dargestellten Drosselplatte 156 der Drosselvorrichtung 154 abgedeckt (siehe 15).
  • Die Drosselplatte 156 umfasst vorzugsweise mehrere Gewindebohrungen 198 (siehe 14), welche insbesondere elliptisch und konturfolgend bezüglich dem zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 angeordnet sind.
  • Die Gewindebohrungen 198 sind dabei insbesondere in einer ringförmig geschlossenen Reihe angeordnet.
  • Zu beiden Seiten der Reihe von Gewindebohrungen 198 ist jeweils eine Reihe von Durchtrittsöffnungen 136 vorgesehen.
  • Die Durchtrittsöffnungen 136 sind dabei insbesondere derart relativ zu den Gewindebohrungen 198 angeordnet, dass in die Gewindebohrungen 198 eingebrachte, insbesondere eingeschraubte, Drosselelemente 158 je nach Position und Ausrichtung des jeweiligen Drosselelements 158 die Durchtrittsöffnungen 136 variabel freigeben oder verschließen.
  • Mittels der Drosselelemente 158 ist somit insbesondere ein freier Strömungsquerschnitt der Drosselplatte 156 einstellbar.
  • 16 zeigt die Applikationsvorrichtung 160, welche konturfolgend angeordnete, insbesondere in einer ringförmig geschlossenen Reihe elliptisch angeordnete, Applikationsrohre 162 umfasst.
  • Die Applikationsrohre 162 sind an der Applikationsplatte 164 festgelegt und bei der dargestellten Ausführungsform der Applikationsvorrichtung 160 alle im Wesentlichen identisch ausgebildet.
  • Mittels der in den 5 bis 16 komponentenweise dargestellten Heizvorrichtung 108 kann insbesondere ein ebener elliptischer Randbereich 200 eines ovalen Kunststoffbauteils 202 erhitzt werden (siehe 17).
  • Wie insbesondere aus einer Gesamtbetrachtung der 1 bis 17 hervorgeht, kann durch die konturnahe Ausgestaltung der gesamten Brennervorrichtung 112 und der gesamten Strömungsvorrichtung 114 eine sehr gleichmäßige und lokal anpassbare Gaszuführung ausgehend von dem Zuführverteilerraum 130 bis zu dem zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 realisiert werden.
  • Während bei der dargestellten elliptischen Ausgestaltung des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 eine derartige gleichmäßige Zuführung aufgrund der einfachen Geometrie nicht zwingend erforderlich erscheint, ist die konturfolgende Ausgestaltung jedoch bei komplizierteren Geometrien des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 sehr empfehlenswert.
  • Durch den gewählten Aufbau der Heizvorrichtung 108 kann vorzugsweise auch bei dreidimensional konturiertem zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 eine gleichmäßige Aufheizung gewährleistet werden, indem beispielsweise die Segmentierung der Räume 130, 132, 138, 150, 152 angepasst wird. Ferner kann die Gasströmung in den Zuführverteilerraumsegmenten 182, in den Rückschlagraumsegmenten 190, in den Brennraumsegmenten 194, in den Homogenisierraumsegmenten 204 und/oder in den Abgasverteilerraumsegmenten 206 gezielt variiert werden, um unterschiedliche Abschnitte des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 mit der jeweils erforderlichen Wärme zu versorgen.
  • Aus 18 geht zudem hervor, dass auch die Ausgestaltung und Anordnung der Applikationsrohre 162 variiert werden kann, um eine optimale Anpassung der Heizvorrichtung 108 an den zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 zu realisieren.
  • Insbesondere können hierfür unterschiedlich lange Applikationsrohre 162 vorgesehen sein.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass die Applikationsrohre 162 in unterschiedlichen Abständen A1, A2 voneinander angeordnet werden, je nachdem, ob die jeweils benachbarten Applikationsrohre 162 der Beaufschlagung eines eher schrägen Abschnitts des zu erhitzenden Bereichs 104 oder eines eher geraden Abschnitts des zu erhitzenden Bereichs 104 dienen.
  • Hierdurch kann insbesondere eine Schrägfläche des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 zuverlässig mit derselben Wärmemenge pro Flächeneinheit versorgt werden, wie gerade Flächen, das heißt im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung 168 des Abgases ausgerichtete Flächen.
  • Dadurch, dass die Brennervorrichtung 112 aufgrund der segmentierten Ausgestaltung zumindest abschnittsweise in unabhängig voneinander betreibbare Einheiten (Brennersegmente 166) geteilt ist, kann eine optimale Anpassung der Heizvorrichtung 108 an den zu erhitzenden Bereich 104 des Objekts 102 ermöglicht werden.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Brennervorrichtung 112 in vollkommen unabhängig voneinander betreibbare Brennersegmente 166 aufgeteilt ist, so dass beispielsweise für jedes Brennersegment 166 auch eine separate Zündvorrichtung 146 vorgesehen ist.
  • Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass beispielsweise durch lokale Aussparungen in den Trennwänden 180 insbesondere die Brennraumsegmente 194 direkt oberhalb der Flammenbegrenzungsplatte 142 fluidwirksam miteinander verbunden sind, so dass sich eine in einem Brennraumsegment 194 mittels einer Zündvorrichtung 146 erzeugte Flamme auch in die weiteren Brennraumsegmente 194 ausbreiten kann.
  • Beispielsweise kann hier eine Aussparung über eine Höhe von ungefähr 5 mm in den Trennwänden 180 zwischen den Brennraumsegmenten 194 vorgesehen sein.
  • Bei den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen von Heizvorrichtungen 108 sind sämtliche Räume 130, 132, 138, 150, 152 bezüglich ihrer Haupterstreckungsrichtungen in senkrecht zu der Strömungsrichtung 168 des Abgases ausgerichteten Ebenen angeordnet.
  • Insbesondere bei dreidimensional konturierten zu erhitzenden Bereichen 104 des Objekts 102 kann jedoch auch vorgesehen sein, dass einzelne oder mehrere der genannten Räume 130, 132, 138, 150, 152 auch in einer parallel zur Strömungsrichtung 168 verlaufenden Richtung konturfolgend bezüglich des zu erhitzenden Bauteils 104 des Objekts 102 ausgebildet sind.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine durch die Strömungsplatte 140 und/oder die Flammenbegrenzungsplatte 142 vorgegebene Brennfläche auch in der Strömungsrichtung 168 einer Geometrie des zu erhitzenden Bereichs 104 des Objekts 102 folgt.
  • Bei weiteren nicht dargestellten Ausführungsformen einer Heizvorrichtung 108 können vorzugsweise einzelne oder mehrere der vorstehend beschriebenen Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass lediglich der Zuführverteilerraum 130 segmentiert ist, während insbesondere der Brennraum 138 nicht-segmentiert ausgebildet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Heizanlage
    102
    Objekt
    104
    zu erhitzender Bereich
    106
    Schweißvorrichtung
    108
    Heizvorrichtung
    110
    Quermittelebene
    112
    Brennervorrichtung
    114
    Strömungsvorrichtung
    116
    Gaszuführung
    118
    Mischvorrichtung
    120
    Verteilerventil
    122
    Zuführleitung
    124
    Rückschlagsicherung
    126
    Flammenrückschlagpatrone
    128
    Grundkörper
    130
    Zuführverteilerraum
    132
    Rückschlagraum
    134
    Trennplatte
    136
    Durchtrittsöffnung
    138
    Brennraum
    140
    Strömungsplatte
    142
    Flammenbegrenzungsplatte
    144
    Ausnehmung
    146
    Zündvorrichtung
    148
    Zündkerze
    150
    Homogenisierraum
    152
    Abgasverteilerraum
    154
    Drosselvorrichtung
    156
    Drosselplatte
    158
    Drosselelement
    160
    Applikationsvorrichtung
    162
    Applikationsrohr
    164
    Applikationsplatte
    166
    Brennersegment
    168
    Strömungsrichtung
    170
    Basisabschnitt
    172
    Grundplatte
    174
    Vertiefung
    176
    Unterseite
    178
    Einlassöffnung
    180
    Trennwand
    182
    Zuführverteilerraumsegment
    184
    Halteelement
    185
    Ausnehmung
    186
    elliptische Durchtrittsöffnung
    188
    Abstandsplatte
    190
    Rückschlagraumsegment
    192
    Brennraumplatte
    194
    Brennraumsegment
    196
    Durchführung
    198
    Gewindebohrung
    200
    Randbereich
    202
    Kunststoffbauteil
    204
    Homogenisierraumsegment
    206
    Abgasverteilerraumsegment
    A1
    Abstand
    A2
    Abstand
    I
    Innendurchmesser
    L
    Länge
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007026163 A1 [0002]
    • DE 102010007317 A1 [0002]

Claims (32)

  1. Heizvorrichtung (108) zum Erhitzen eines Objekts (102), wobei die Heizvorrichtung (108) Folgendes umfasst: – eine Brennervorrichtung (112), welche einen Brennraum (138) umfasst, wobei in dem Brennraum (138) durch chemische Umsetzung von Brennstoff und Oxidator erhitztes Abgas bereitstellbar ist; – eine Strömungsvorrichtung (114), mittels welcher das Abgas einem zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) zuführbar ist.
  2. Heizvorrichtung (108) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form des Brennraums (138) zumindest näherungsweise einer Form des zu erhitzenden Bereichs (104) des Objekts (102) entspricht.
  3. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (112) einen Zuführverteilerraum (130) umfasst, dessen Form zumindest näherungsweise einer Form des zu erhitzenden Bereichs (104) des Objekts (102) entspricht.
  4. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (112) einen Abgasverteilerraum (152) umfasst, dessen Form zumindest näherungsweise einer Form des zu erhitzenden Bereichs (104) des Objekts (102) entspricht.
  5. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine senkrecht zu einer Strömungsrichtung (168) des Abgases genommene Querschnittsform des Brennraums (138) zumindest abschnittsweise und zumindest näherungsweise einer Form entspricht, welche der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102) aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102) längs der Strömungsrichtung (168) in eine senkrecht zur Strömungsrichtung (168) des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  6. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (112) einen Zuführverteilerraum (130) umfasst, dessen senkrecht zu einer Strömungsrichtung (168) des Abgases genommene Querschnittsform zumindest abschnittsweise und zumindest näherungsweise einer Form entspricht, welche der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102) aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102) längs der Strömungsrichtung (168) in eine senkrecht zur Strömungsrichtung (168) des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  7. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennervorrichtung (112) einen Abgasverteilerraum (152) umfasst, dessen senkrecht zu einer Strömungsrichtung (168) des Abgases genommene Querschnittsform zumindest abschnittsweise und zumindest näherungsweise einer Form entspricht, welche der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102) aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102) längs der Strömungsrichtung (168) in eine senkrecht zur Strömungsrichtung (168) des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  8. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuführverteilerraum (130), ein Rückschlagraum (132), der Brennraum (138), ein Homogenisierraum (150) und/oder ein Abgasverteilerraum (152) der Heizvorrichtung (108) längs der Strömungsrichtung (168) des Abgases aneinander angrenzende Abschnitte eines Hohlzylinders sind.
  9. Heizvorrichtung (108) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grundfläche des Hohlzylinders eine Form aufweist, welche zumindest näherungsweise einer Form entspricht, die der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102) aufweist, wenn der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102) längs der Strömungsrichtung (168) in eine senkrecht zur Strömungsrichtung (168) des Abgases verlaufende Ebene projiziert wird.
  10. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuführverteilerraum (130) der Heizvorrichtung (108) und der Brennraum (138) mittels einer Rückschlagsicherung (124) zur Vermeidung eines Flammenrückschlags, insbesondere mittels eines Rückschlagraums (132), und/oder mittels einer Strömungsplatte (140) und/oder mittels einer Flammenbegrenzungsplatte (142) voneinander getrennt sind.
  11. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (138) und ein Abgasverteilerraum (152) der Heizvorrichtung (108) mittels einer Drosselvorrichtung (154) voneinander getrennt sind.
  12. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (108) eine Drosselvorrichtung (154) zur Variation eines Abgasvolumenstroms des dem zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) zuzuführenden Abgases umfasst.
  13. Heizvorrichtung (108) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselvorrichtung (154) ein oder mehrere Drosselelemente (158) umfasst, welche zwischen dem Brennraum (138) oder einem Homogenisierraum (150) der Heizvorrichtung (108) einerseits und einem Abgasverteilerraum (152) der Heizvorrichtung (108) andererseits angeordnet sind.
  14. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zu erhitzende Bereich (104) des Objekts (102), ein Rückschlagraum (132), der Brennraum (138), ein Zuführverteilerraum (130), ein Homogenisierraum (150) und/oder ein Abgasverteilerraum (152) ringförmig geschlossen ausgebildet sind.
  15. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (138), ein Rückschlagraum (132), ein Zuführverteilerraum (130), ein Homogenisierraum (150) und/oder ein Abgasverteilerraum (152) der Heizvorrichtung (108) segmentiert ausgebildet sind.
  16. Heizvorrichtung (108) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (138), ein Rückschlagraum (132), ein Zuführverteilerraum (130), ein Homogenisierraum (150) und/oder ein Abgasverteilerraum (152) der Heizvorrichtung (108) bezüglich einer Strömungsrichtung (168) des Abgases in einer Umfangsrichtung segmentiert ausgebildet sind.
  17. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (138) segmentiert ausgebildet ist und dass jedem Brennraumsegment (194) des Brennraums (138) eine Zündvorrichtung (146) der Heizvorrichtung (108) zum Zünden eines brennbaren Gemisches aus Brennstoff und Oxidator zugeordnet ist.
  18. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraum (138) fluidwirksam unmittelbar miteinander verbundene Brennraumsegmente (194) umfasst, wobei aufgrund der fluidwirksamen Verbindung sich eine in einem Brennraumsegment (194) angeordnete Flamme auf mindestens ein weiteres Brennraumsegment (194), insbesondere auf alle anderen Brennraumsegmente (194), ausbreiten kann.
  19. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zuführverteilerraum (130) der Heizvorrichtung (108), ein Rückschlagraum (132), der Brennraum (138), ein Homogenisierraum (150) der Heizvorrichtung (108) und/oder ein Abgasverteilerraum (152) der Heizvorrichtung (108) gemeinsam in einem Grundkörper (128) der Heizvorrichtung (108) angeordnet und/oder ausgebildet sind.
  20. Heizvorrichtung (108) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (128) einen Schichtaufbau aufweist und insbesondere mehrere mit Vertiefungen (174) und/oder mit Durchtrittsöffnungen (186) versehene Platten umfasst, wobei die Vertiefungen (174) und/oder die Durchtrittsöffnungen (186) den Zuführverteilerraum (130) der Heizvorrichtung (108), den Rückschlagraum (132) der Heizvorrichtung (108), den Brennraum (138), den Homogenisierraum (150) der Heizvorrichtung (108) und/oder den Abgasverteilerraum (152) der Heizvorrichtung (108) bilden.
  21. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (108) eine Applikationsvorrichtung (160) zum Applizieren des Abgases auf den zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) umfasst, wobei die Applikationsvorrichtung (160) mehrere Applikationsrohre (162) umfasst, welche insbesondere einer Form des zu erhitzenden Bereichs (104) des Objekts (102) folgend nebeneinander aufgereiht sind.
  22. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsrohre (162) an eine dreidimensionale Form des zu erhitzenden Bereichs (104) des Objekts (102) angepasste Längen (L) aufweisen.
  23. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsrohre (162) in unterschiedlichen Abständen (A1, A2) voneinander angeordnet sind, wobei die Abstände (A1, A2) kleiner sind, wenn das mittels der jeweiligen Applikationsrohre (162) applizierte Abgas in einem spitzeren Winkel auf den zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) auftrifft, und wobei die Abstände (A1, A2) größer sind, wenn das mittels der jeweiligen Applikationsrohre (162) applizierte Abgas in einem stumpferen Winkel auf den zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) auftrifft.
  24. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (108) eine Applikationsvorrichtung (160) zum Applizieren des Abgases auf den zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) umfasst, wobei die Applikationsvorrichtung (160) mehrere Applikationsrohre (162) umfasst, welche an einer gemeinsamen Applikationsplatte (164) festgelegt sind.
  25. Heizvorrichtung (108) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationsplatte (164) den Abgasverteilerraum (152) in der Strömungsrichtung (168) des Abgases begrenzt.
  26. Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (108) eine Applikationsvorrichtung (160) zum Applizieren des Abgases auf den zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) umfasst, wobei die Applikationsvorrichtung (160) mehrere Applikationsrohre (162) umfasst, und dass die Heizvorrichtung (108) eine Drosselvorrichtung (154) zur Variation eines Abgasvolumenstroms des dem zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) zuzuführenden Abgases umfasst, wobei die Drosselvorrichtung (154) mehrere Drosselelemente (158) umfasst, wobei jeweils ein oder mehrere Drosselelemente (158) jeweils einem oder mehreren Applikationsrohren (162) zugeordnet sind.
  27. Heizanlage (100), umfassend eine, zwei oder mehr Heizvorrichtungen (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 26.
  28. Heizanlage (100) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Heizvorrichtungen (108) spiegelsymmetrisch zueinander bezüglich einer senkrecht zur Strömungsrichtung (168) des Abgases ausgerichteten Ebene, insbesondere einer Quermittelebene (110) der Heizanlage (100), ausgebildet und/oder angeordnet sind.
  29. Heizverfahren zum Erhitzen eines Objekts (102), wobei Brennstoff und Oxidator einer Heizvorrichtung (108) nach einem der Ansprüche 1 bis 28 zugeführt werden, wobei in dem Brennraum (138) der Brennervorrichtung (112) Abgas erzeugt wird, welches über die Strömungsvorrichtung (114) einem zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) zugeführt wird.
  30. Heizverfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidator mehreren Brennersegmenten (166) der Brennervorrichtung (112) zugeführt wird und dass angepasst an eine Form und/oder Kontur des zu erhitzenden Bereichs (104) des Objekts (102) mittels der Brennersegmente (166) das Gemisch aus Brennstoff und Oxidator in Abgas umgewandelt und dem zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) zugeführt wird.
  31. Heizverfahren nach einem der Ansprüche 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Brennersegmenten (166) der Brennervorrichtung (112) ein Gemisch aus Brennstoff und Oxidator mit unterschiedlichen Volumenströmen zugeführt wird.
  32. Heizverfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mehrerer Brennersegmente (166) der Brennervorrichtung (112) Abgasströme mit unterschiedlichen Volumenströmen erzeugt werden und dass diese Abgasströme mehreren Applikationsrohren (162) einer Applikationsvorrichtung (160) der Heizvorrichtung (108) zugeführt und mittels dieser Applikationsrohre (162) auf den zu erhitzenden Bereich (104) des Objekts (102) appliziert werden.
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