DE102017008009B3

DE102017008009B3 - Brandwanne für einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen, Brenner sowie Brandsimulationsanlage

Info

Publication number: DE102017008009B3
Application number: DE102017008009.7A
Authority: DE
Inventors: Hauke Hack; Rasmus Marten
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2017-08-25
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2037-08-26
Also published as: GB2566821A; US10918897B2; GB2566821B; US20190060690A1; GB201813371D0; NL2021350B1; NL2021350A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brandwanne (10) für einen Brenner (1) für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen, aufweisend eine Druckkammer (20) mit einer Wanne (21) und einem Deckelelement (22), wobei die Wanne (21) und das Deckelelement (22) unter Ausbildung zumindest eines Spaltes (30) fest aneinander angeordnet sind, und aufweisend wenigstens ein Kammblech (40), welches in dem zumindest einen Spalt (30) angeordnet ist, wobei das Kammblech (40) Stege (41) und Freiräume (42) aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen Brenner (1) für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen sowie eine Brandsimulationsanlage.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brandwanne für einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen. Ferner betrifft die Erfindung einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen sowie eine Brandsimulationsanlage.
STAND DER TECHNIK
Brenner für Simulationsflammen werden in Brandsimulationsanlagen, insbesondere in einer Trockenbrennertechnik, verwendet.
Brandsimulationsanlagen können mobil oder stationär sein. Derartige Brenner zeichnen sich durch eine hohe Mobilität bei gleichzeitiger Robustheit aus und können mit gasförmigen Medien, beispielsweise mit Flüssiggas, betrieben werden. Die Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen sind sehr einfach gebaut und verfügen über eine strömungstechnisch optimale Geometrie und einfach anpassbare Strömungsöffnungen zum Auslass des gasförmigen Mediums.
Brandsimulationsanlagen dienen sowohl zur Schulung und Ausbildung von Einsatzkräften, als auch im Rahmen der Schulung von Mitarbeitern und Privatpersonen. Brandsimulationsanlagen zeichnen sich durch eine reproduzierbare Sicherheit bei einem kontinuierlichen Betrieb aus. Insbesondere werden mobile Brandsimulationsanlagen zur Schulung des Umgangs mit unterschiedlichen Typen von Feuerlöschern verwendet.
In der 1 ist ein Funktionsprinzip einer bekannten Brandsimulationsanlage dargestellt. Über eine mit Bohrungen 51 versehene Rohrleitung wird das Brenngas mit Überdruck zur Brandstelle geleitet. Die Gasatome treten aus den Bohrungen 51 in einer Brandwanne 10 befindliches Wasserbad aus und steigen ungeordnet auf. Oberhalb der Wasserlinie 62 bildet sich ein zündfähiges Gemisch 60 mit dem umgebenen Sauerstoff der Atmosphäre, welches über einen Zündbrenner gezündet wird. Das Brenngas verbrennt mit einer Wärmeleistung äquivalent zur zugeführten Gasmenge.
Nachteilig an einer derartigen Brandsimulationsanlage ist, dass für den ordnungsgemäßen Betrieb der Brandstelle das Wasserbad zwingend erforderlich ist, sodass die Brandwanne vor jeder Inbetriebnahme mit Wasser gefüllt werden muss. Die Brandwanne muss daher wasserdicht konstruiert sein und zusätzlich über die Möglichkeit verfügen, das Wasser abzulassen. Dies führt zu deutlichen Einschränkungen für mobile Anwendungen der Brandsimulationsanlage. Ferner ist aufgrund des Wasserbades ein Betrieb der Brandsimulationsanlage bei niedrigen Temperaturen nicht möglich. Hier kann es zu Vereisungen kommen.
In 2 ist ein weiterer bekannter Brenner 1 mit einer Brandwanne 10 schematisch dargestellt. Das Brenngas wird über eine Zuleitung 50 in die Brandwanne 10 eingespeist und daraufhin durch gasförmige Stege im Bereich der Brandwanne 10 verteilt. Das Brenngas tritt nach unten in die Brandwanne 10 aus, prallt an dem Bodenblech der Brandwanne ab und steigt anschließend auf. Durch die Zuführung von Schlitzen in Seitenblechen der Brandwanne wird Sauerstoff zugeführt, sodass ein zündfähiges Gemisch im Inneren der Brandwanne 10 entsteht und gezündet werden kann.
Auch dieser bekannte Brenner einer Brandsimulationsanlage weist Nachteile auf. Durch die Zündung des Gemisches aus Brenngas und Sauerstoff innerhalb der Brandwanne steht die Brandwanne im direkten Kontakt mit der Flamme. Dies bedingt einen hohen Wärmeeintrag mit entsprechender Erwärmung der Brandwanne bzw. des Brenners. Daher muss die Brandwanne bzw. der Brenner entsprechend massiv ausgeführt sein, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten. So weisen beispielsweise Brenner mit Abmaßen von 16x68x75 cm in der Regel ein Gewicht von mehr als 20 kg auf. Ferner ist nachteilig, dass bei gleichzeitiger Löschung, d. h. zügiger Abkühlung des Brenners bzw. der Brandwanne, ein Verziehen der Bleche der Brandwanne auftreten kann. Der hohe Wärmeeintrag in das System bedingt nach Beendigung bzw. beim Umrüsten des Trainingsszenarios, d. h. der Brandwanne und des Brenners, eine zeitlich lange Abkühlungsphase.
Darüber hinaus ist aus der DE 10 2004 058 190 A1 eine gattungsgemäße Brandsimulationsanlage bekannt, die eine verbesserte Handhabbarkeit mit der Möglichkeit, unterschiedliche Flammenbilder zu erzeugen, gewährleisten soll. Die Brandsimulationsanlage weist wenigstens ein Flüssiggasreservoir für die Versorgung der Anlage mit einem Flüssigbrennstoff, wie Propan, auf, der mittels einer Pumpe in die Anlage gefördert wird. ferner nimmt eine zentrale Regel- und Steuereinheit die Messsignale von Sensoren für die Erfassung des Löscherfolgs, etwa Temperatursensoren, auf und generiert zur gezielten Steuerung der Anlage Stellsignale für die verschiedenen Stellelemente.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei Brennern bzw. Brandwannen für einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brandwanne für einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen, einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen sowie eine Brandsimulationsanlage zu schaffen, die Einschränkungen durch Temperatureinflüsse trotzen und die eine hohe Mobilität aufweisen.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch eine Brandwanne für einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen mit den Merkmalen des Anspruches 1, durch einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen mit den Merkmalen des Anspruches 12 sowie durch eine Brandsimulationsanlage mit den Merkmalen des Anspruches 14 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brandwanne beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Brenner sowie der erfindungsgemäßen Brandsimulationsanlage und jeweils umgekehrt, sodass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Brandwanne für einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen, aufweisend eine Druckkammer mit einer Wanne und einem Deckelelement, wobei die Wanne und das Deckelelement unter Ausbildung zumindest eines Spaltes fest aneinander angeordnet sind, und aufweisend wenigstens ein Kammblech, welches in dem zumindest ein Spalt angeordnet ist, wobei das Kammblech Stege und Freiräume aufweist, gelöst. Eine derartig ausgebildete Brandwanne kann ohne ein Wasserbad betrieben werden, sodass nur gering Einschränkungen durch Temperatureinflüsse entstehen. Weiterhin wird eine hohe Mobilität der Brandwanne und damit des Brenners, in dem eine derartige Brandwanne verwendet wird, gewährleistet. Die Brandwanne verhindert durch ihre spezielle Ausgestaltung den Wärmeeintrag durch Flammenkontakt in die gesamte Konstruktion, sodass die Brandwanne leicht ausgeführt werden und gleichzeitig äußerst robust auf die durch Löschung auftretende Temperaturschwankung reagieren kann.
Die Druckkammer wird durch die Wanne und das Deckelelement umschlossen. Insbesondere bildet die Druckkammer ein geschlossenes System, welches lediglich im Bereich der Spalte bzw. der Freiräume Öffnungen aufweist, durch die gasförmiges Medium aus der Druckkammer austreten kann. D. h., lediglich im Bereich des zumindest einen Spaltes kann gasförmiges Medium, welches über eine Zuleitung in die Druckkammer eingeführt wird, aus der Druckkammer zur Bildung eines zündfähigen Gemisches herausströmen. Damit das gasförmige Medium definiert aus dem zumindest einen Spalt ausströmen kann, ist in dem wenigstens einen Spalt ein Kammblech angeordnet, insbesondere fixiert. Das Kammblech weist Stege und Freiräume zwischen den jeweiligen Stegen auf, sodass ein definiertes Ausströmen des gasförmigen Mediums durch die Freiräume des Kammbleches erfolgen kann. Die Größe der Stege und damit der Freiräume ist bei der Herstellung des Kammbleches variierbar, sodass je nach gewünschtem Verbrennungsszenario eine definierte Ausströmung des gasförmigen Mediums aus der Druckkammer der Brandwanne erreicht werden kann. Die Druckkammer dient zum optimalen Verteilen des in die Druckkammer einströmenden gasförmigen Mediums, d.h. dem Brenngas. Die Druckkammer ist als sogenannte Mitteldruckkammer ausgebildet, da sie keine allzu hohen Drücke aushalten muss.
Die Druckkammer der Brandwanne ist derart ausgebildet, dass nach der Zufuhr des gasförmigen Mediums in die Druckkammer der darin vorhandene Sauerstoff innerhalb von kurzer Zeit aus der Druckkammer verdrängt wird, sodass keine Entzündung innerhalb der Druckkammer der Brandwanne stattfinden kann. Durch die definierten Größen der Stege und der Freiräume des wenigstens einen Kammbleches kann das gasförmige Medium definiert in die Atmosphäre, wo ein zündfähiges Gemisch mit dem umgebenen Sauerstoff gebildet wird. Durch die Geometrie des Kammbleches, insbesondere die Größe und Form der Stege und Freiräume des Kammbleches, kann ein optimales Flammenbild für das jeweilige Verbrennungsszenario generiert werden. Die hohe Ausströmgeschwindigkeit des Gases an der Düsengeometrie verhindert, dass die Zündung des Gemisches direkt an der Ausströmkante zwischen Wanne und Deckelelement erfolgt. D. h., die Flamme entsteht aufgrund des Kammbleches in einem gewissen Abstand zur Brandwanne, sodass kein direkter Kontakt der Brandwanne mit der Flamme entsteht und der Wärmeeintrag in die gesamte Konstruktion nur in Form der Strahlungswärme der Flamme erfolgt. Wird als gasförmiges Medium Flüssiggas verwendet, so expandiert das Flüssiggas beim Einströmen in die Druckkammer, was für eine zusätzliche Kühlung der Druckkammer sorgt.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann bei einer Brandwanne vorgesehen sein, dass das Kammblech an der Druckkammer, insbesondere an der Wanne und/oder dem Deckelelement, befestigt ist. Beispielsweise kann das Kammblech an der Druckkammer lösbar befestigt sein. Die Befestigung kann mittels Klemmelementen oder Rastelementen erfolgen. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Brandwanne, bei der das Kammblech an der Druckkammer, insbesondere an der Wanne und/oder dem Deckelelement, verschweißt ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass das Kammblech sich nicht von der Brandwanne lösen kann und dadurch eine dauerhaft reproduzierbare Flammenbildung gewährleistet werden kann.
Bevorzugt ist die Brandwanne, d. h. die Wanne, das Deckelelement und auch das Kammblech, aus stabilem Blech gefertigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Brandwanne vorgesehen sein, dass die Wanne einen Boden und jeweils an beiden Längsseiten des Bodens abgewinkelt angeordnete Prallbleche aufweist. Das in die Druckkammer einströmende gasförmige Medium kann durch die Prallbleche umgelenkt werden, was zu einer gleichmäßigen Verteilung des gasförmigen Mediums in der Druckkammer führt. Bevorzugt sind sowohl der Boden als auch die Prallbleche aus ebenen Blechen gebildet. Die Wanne kann einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Prallbleche an den Längsseiten des Bodens mit diesem verschweißt sind. Bevorzugt weist die Wanne einen trapezförmigen Querschnitt auf. Das heißt, besonders bevorzugt weist die Wanne die Form einer sich nach oben erweiternden Kuchenbackform auf. Damit die Druckkammer abgedichtet ausgebildet ist, ist an der Oberseite der Wanne ein Deckelelement, welches vorzugsweise parallel zum Boden der Wanne verläuft, abdichtend an der Wanne angeordnet. Lediglich im Bereich des wenigstens einen Spaltes kann in die Druckkammer einströmendes gasförmiges Medium aus der Druckkammer wieder herausströmen. Durch das in dem wenigstens einen Spalt angeordnete Kammblech kann dieses Ausströmen zielgerichtet erfolgen. Bevorzugt ist eine Brandwanne, bei der das Deckelelement einen Deckelboden und jeweils an beiden Längsseiten des Deckelbodens abgewinkelt angeordnete Seitenwände aufweist. Die Neigung der Seitenwände zu dem Deckelboden entspricht vorzugsweise der Neigung der Prallbleche der Wanne zu dem Boden der Wanne. Hierdurch ist gewährleistet, dass beim Befestigen des Deckelelementes an der Wanne die Seitenwände des Deckelelementes unter Ausbildung zumindest eines Spaltes parallel zu den jeweiligen Prallblechen der Wanne verlaufen. Der Abstand der Seitenwände des Deckelelementes zu den Prallwänden der Wanne ist genau definiert und entspricht der Dicke bzw. etwas mehr als der Dicke eines Kammbleches, sodass dieses zur Herstellung einer speziellen Ausströmgeometrie in den Spalt eingeführt werden kann.
Bevorzugt ist ferner eine Brandwanne, bei der die Stege und/oder Freiräume des Kammbleches unterschiedliche Breiten aufweisen. Hierdurch kann ein definiertes Ausströmen des gasförmigen Mediums aus der Druckkammer erreicht werden, was wiederum zu einem gezielten Flammenbild oberhalb der Brandwanne führt.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung kann bei einer Brandwanne vorgesehen sein, dass in der Druckkammer eine gasführende Rohrleitung angeordnet ist, die Bohrungen zum Durchlass eines durch die gasführende Rohrleitung durchfließenden gasförmigen Mediums in die Druckkammer aufweist. Das heißt, die gasführende Rohrleitung ist vorzugsweise fest innerhalb der Druckkammer angeordnet. Idealerweise ist die gasführende Rohrleitung am Boden der Wanne der Druckkammer befestigt, insbesondere verschweißt, sodass zwischen der gasführenden Rohrleitung und dem Deckelelement ein bestimmter Abstand vorhanden bleibt. Es ist auch vorteilhafterweise möglich, dass die gasführende Rohrleitung so angeordnet ist, dass Spalte zwischen dem Deckelelement und der Wanne gebildet sind. Die Bohrungen sind dann vorzugsweise auch senkrecht nach unten in Richtung der Wanne anzuordnen, um eine weitere Umlenkung des Brenngases und damit eine gleichmäßige Verteilung zu erreichen. Die Befestigung des Rohres erfolgt in letzterem Fall über Seitenteile, die ebenfalls zur Brenneraufnahme dienen. Die Bohrungen sind vorzugsweise gleichmäßig über die gasführende Rohrleitung verteilt in der Wandung der Rohrleitung vorgesehen. Das gasförmige Medium wird über eine Zuleitung in die Rohrleitung eingeströmt und dadurch in die Brandwanne transportiert. Das gasförmige Medium strömt durch die Bohrungen der Rohrleitung mit einer sehr hohen Geschwindigkeit aus der Rohrleitung in die Mitteldruckkammer aus. Das aus den Bohrungen ausströmende gasförmige Medium wird in der Druckkammer durch die Prallbleche der Wanne sowie der Unterseite des Deckelbodens des Deckelelementes umgelenkt, was zu einer gleichmäßigen Verteilung des gasförmigen Mediums in der Druckkammer führt. Der in der Druckkammer vorhandene Restsauerstoff wird innerhalb der Druckkammer durch das zuströmende gasförmige Medium binnen kurzer Zeit verdrängt, sodass keine Entzündung innerhalb der Druckkammer stattfinden kann. Die Bohrungen können verschiedenartige Geometrien aufweisen. Vorzugsweise sind die Bohrungen kreisförmig ausgebildet. Denkbar ist aber auch, dass die Bohrungen die Form von Längsschlitzen oder Ähnliches aufweisen.
Bei einer bevorzugten Brandwanne kann vorgesehen sein, dass an den Seitenwänden des Deckelelementes in Verbindung mit den Prallblechen der Wanne und den Freiräumen der Kammbleche Ausströmkanten zum definierten Ausströmen des gasförmigen Mediums aus der Druckkammer gebildet sind. Vorzugsweise schließt das wenigstens eine Kammblech bündig mit der Druckkammer, insbesondere mit den Seitenwänden des Deckelelementes und den Prallblechen der Wanne ab. Hierdurch werden Ausströmkanten bzw. Ausströmdüsen gebildet, die für ein gerichtetes, definiertes Ausströmen des gasförmigen Mediums aus der Druckkammer sorgen. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass eine Zündung des entstehenden Gemisches aus gasförmigem Medium und Sauerstoff aus der Atmosphäre erst in einem bestimmten Abstand nach der Ausströmkante, oberhalb der Brandwanne erfolgt.
Ferner kann gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung bei einer Brandwanne vorgesehen sein, dass der Durchmesser der Bohrungen der gasführenden Rohrleitung, insbesondere durch Schieber, variierbar ist. Das heißt, die Durchflussmenge durch die Bohrungen sowie die Durchflussgeschwindigkeit durch die Bohrungen kann verändert werden. Hierzu können beispielsweise Schieber, die insbesondere die Form eines um die Rohrleitung angeordneten zweiten Rohres aufweisen können, vorgesehen sein. Durch eine Verschiebung dieses zweiten Rohres achsparallel zu der Achse der Rohrleitung können die Bohrungen mal mehr, mal weniger verdeckt werden, sodass die Ausströmmenge sowie die Ausströmgeschwindigkeit des gasförmigen Mediums durch die Bohrungen beeinflusst werden können.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen, aufweisend wenigstens eine Brandwanne gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, sowie zumindest einer Zuleitung zur Zuführung von gasförmigen Medien in die Druckkammer und/oder in die gasführende Rohrleitung der Brandwanne, gelöst. Ein derartig ausgebildeter Brenner weist die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits zu einer Brandwanne gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausführlich ausgeführt worden sind. Ein derartiger Brenner weist eine hohe Mobilität auf. Durch den Betrieb des Brenners ohne Wasserbad, wird zum einen das Gewicht des Brenners reduziert, zum anderen wird verringert, dass Einschränkungen durch Temperatureinflüsse entstehen. Der Brenner kann relativ leicht ausgeführt werden, da durch das gezielte Ausströmen des gasförmigen Mediums und das damit verbundene Entstehen der Flammen der Wärmeeintrag in Richtung der Brandkammer des Brenners gering gehalten werden kann. Nichtsdestotrotz weist der Brenner, insbesondere die Brandkammer eine gewisse Robustheit auf, um nicht auf die durch Löschung auftretende Temperaturschwankung zu reagieren.
Die Ausströmkanten bzw. die Kammbleche der Brandwanne sorgen dafür, dass Flammen erst in einem gewissen Abstand zum Brenner, d. h. zur Ausströmkante der Brandwanne, entstehen, sodass kein direkter Kontakt mit der Flamme entsteht und der Wärmeeintrag in die Brandkammer bzw. in den Brenner nur in Form der Strahlungswärme der Flamme erfolgt. Wird bei dem Brenner Flüssiggas als gasförmiges Medium verwendet, so kann aufgrund der Expansion des Flüssiggases beim Ausströmen in die Mitteldruckkammer eine zusätzliche Kühlung der Mitteldruckkammer erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Brenner vorgesehen sein, dass dieser einen Brennerrahmen zur Aufnahme der wenigstens einen Brandwanne aufweist. Selbstverständlich kann ein Brenner zwei oder mehr Brandwannen aufweisen. Bevorzugt kann der Brenner eine Zündvorrichtung aufweisen, die zur Zündung des entstehenden Gemisches aus ausströmenden gasförmigen Medium und Luftsauerstoff dient.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Brandsimulationsanlage, insbesondere in Trockenbrennertechnik, mit einem Brenner gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß den Ansprüchen 12 und 13, gelöst. Die Brandsimulationsanlage weist einen Versorgungstank für gasförmiges Medium auf. Die Brandsimulationsanlage kann stationär oder mobil ausgebildet sein. Entsprechend weist die Brandsimulationsanlage die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich zu der Brandwanne gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bzw. dem Brenner gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgeführt worden sind.
Bevorzugt kann bei einer Brandsimulationsanlage vorgesehen sein, dass mehrere Brenner, und damit Brandwannen, in einem definierten Abstand zueinander nebeneinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Brenner bzw. Brandwannen der Brenner derartig zueinander angeordnet, dass durch die Prallbleche der Wannen und die Seitenwände der Deckelelemente eine gleichmäßig tragfähige Struktur, ähnlich einem Gitter, gebildet ist. Diese tragfähige Struktur hat den Vorteil, dass sie sowohl begehbar, d.h. durch Einsatzkräfte, als auch befahrbar, insb. durch Löschfahrzeuge, ist. Durch eine definierte Anordnung mehrerer Brenner zueinander, kann eine großflächige Brandsimulationsanlage gebildet werden. So können Brenner nebeneinander in einer Reihe angeordnet werden. Ferner können parallel mehrere Reihen von Brennern zueinander angeordnet werden. Durch einen definierten Abstand benachbarter Brenner bzw. Brandwannen zueinander, bilden die freien Kanten der Prallbleche der Wannen und die Seitenwände der Deckelelemente eine gitterrostartige, flächenbündige Oberfläche, die begeh- und/oder befahrbar ist. Bevorzugt weisen die Prallbleche der Wannen und die Seitenwände der Deckelelemente eine derartige Stärke auf, um hohe Lasten, wie Fahrzeuge, zu tragen. Beispielsweise kann die Kombination aus einem Prallblech einer Wanne und einer Seitenwand eines Deckelelementes zusammen eine Blechstärke von 5mm bis 10mm, vorzugsweise zwischen 7mm bis 10mm, aufweisen. Hierdurch weisen die Brandwannen der einzelnen Brenner eine ausreichend hohe Stabilität auf, um große Lasten im Verbund mit anderen Brennern zu tragen. Beispielsweise kann ein Prallblech einer Wanne eine Stärke von 5mm und eine Seitenwand eines Deckelelementes 2mm stark sein.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine Schnittdarstellung durch Brandwanne eines Brenners gemäß dem Stand der Technik,
2 eine perspektivische Ansicht auf einen Brenner mit einer Brandwanne gemäß dem Stand der Technik,
3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Brandwanne während der Montage des Kammbleches an die Druckkammer der Brandwanne,
4 die in 3 dargestellte Brandwanne im zusammengebauten Zustand,
5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausgestaltungsform einer Brandwanne während der Montage des Kammbleches an die Druckkammer,
6 eine Schnittdarstellung durch einen Teil der Druckkammer der Brandwanne gemäß 5,
7 die Darstellung gemäß 6 mit zusätzlicher Darstellung der Montage des Kammbleches an die Druckkammer,
8 die Darstellung gemäß 6 mit an der Druckkammer fixiertem Kammblech, und
9 eine Schnittdarstellung durch eine Brandsimulationsanlage mit einem Brenner und einer erfindungsgemäßen Brandwanne.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 9 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die 1 und 2 sind in der Beschreibungseinleitung als Stand der Technik für Brandwannen für Brenner für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen gewürdigt.
3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Brandwanne 10 für einen Brenner 1 für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen. Die Brandwanne 10 weist eine Druckkammer 20 mit einer Wanne 21 und einem Deckelelement 22 auf. Die Wanne 21 und das Deckelelement 22 sind unter Ausbildung von zwei Spalten 30 fest aneinander angeordnet. Das heißt, zwischen den jeweiligen Seitenwänden 26 des Deckelelementes 22 und den Prallblechen 24 der Wanne 21 ist jeweils ein Spalt 30 vorhanden, durch den gasförmiges Medium aus der Druckkammer 20 in die Atmosphäre ausströmen kann. Damit das Ausströmen des gasförmigen Mediums aus der Druckkammer 20 zielgerichtet erfolgen kann, weist die Brandwanne 10 zwei Kammbleche 40 auf, wovon in der 3 nur eines dargestellt ist. Das Kammblech 40 weist eine Dicke auf, die dem Spalt 30 entspricht, sodass das Kammblech 40 passgenau, insbesondere abdichtend, in den Spalt 30 der Druckkammer 20 eingeführt werden kann. Die Einführrichtung E des Kammbleches ist durch einen Pfeil dargestellt. Das Kammblech 40 weist Stege 41 und Freiräume 42 zwischen den Stegen 41 auf. Die Stege 41 und Freiräume 42 können die gleiche Größe aufweisen. Selbstverständlich können diese aber auch unterschiedliche Größen untereinander und/oder zueinander aufweisen. Die Höhe der Freiräume 42 ist bevorzugt so bemessen, dass nach dem Einführen des Kammbleches 40 in einen Spalt 30 der Druckkammer 20 ein Teil der Freiräume 42 bis in die Druckkammer 20 hineinragt, sodass in der Druckkammer 20 befindliches gasförmiges Medium durch die Freiräume 42 aus den Spalten 30 in die Umgebung ausströmen kann. Eine derartige Brandwanne 10 hat den Vorteil, dass zur Bildung einer Flamme kein Wasserbad erforderlich ist. Durch die spezielle Ausgestaltung der Brandwanne 10 strömt das aus der Druckkammer 20 ausströmende gasförmige Medium gezielt durch die Freiräume 42 hindurch und an der Ausströmkante 23 aus den jeweiligen Spalten 30 bzw. Freiräumen 42 aus. Hierdurch wird verhindert, dass die Zündung des Gemisches aus ausströmendem gasförmigen Medium, dem Brenngas, und Luftsauerstoff direkt an der Ausströmkante 23 der Brandwanne 10 erfolgt. Die Flamme entsteht daher in einem gewissen Abstand zur Brandwanne 10, sodass kein direkter Kontakt der Brandwanne 10 mit der Flamme erfolgt und der Wärmeeintrag in die Brandwanne 10 nur in Form der Strahlungswärme der Flamme geschieht. Hierdurch kann die Brandwanne 10 relativ leicht ausgeführt werden.
In der 4 ist schematisch die Brandwanne 10 gemäß der 3 nochmals dargestellt. In dieser Darstellung befindet sich das Kammblech 40 in seiner Endposition innerhalb der Druckkammer 20 der Brandwanne 10. Das heißt, die Oberkante des Kammbleches 40 schließt bündig mit den Oberkanten des Prallbleches 24 der Wanne 21 sowie der Seitenwand 26 des Deckelelementes 22 ab, sodass eine definierte Ausströmkante 23 gebildet ist. Über die Freiräume 42 kann in der Druckkammer 20 befindliches gasförmiges Medium durch die Spalte 30 in Richtung der Ausströmkante 23 strömen, wo es mit dem Sauerstoff der Umgebung in Kontakt gerät. Das Kammblech 40 ist vorzugsweise fix an der Druckkammer 20, d. h. an der Wanne 21 und/oder dem Deckelelement 22, fixiert. Insbesondere durch eine Schweißverbindung kann eine sehr gute Fixierung und Abdichtung erfolgen. Es ist aber auch denkbar, dass das Kammblech 40 lösbar an der Druckkammer 20 befestigt ist. Hierzu können Klemm- oder Rastverbindungen dienen.
5 zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung eine weitere Ausgestaltung einer Brandwanne 10. Im Vergleich zu der Brandwanne 10 gemäß den 3 und 4, weist die Brandwanne 10 in dieser Ausführungsvariante zusätzlich eine gasführende Rohrleitung 50 auf. Diese gasführende Rohrleitung 50 ist innerhalb der Druckkammer 20 angeordnet. Vorzugsweise ist die gasführende Rohrleitung 50 an der Wanne 21 und/oder an dem Deckelement 22 befestigt, insbesondere verschweißt. Besonders bevorzugt ist die gasförmige Rohrleitung 50 an dem Boden 25 der Wanne 21 angeordnet. Alternativ kann die gasführende Rohrleitung 50 sowohl beanstandet zu der Wanne 21, als auch beabstandet zu dem Deckelement 22 in der Druckkammer 20 angeordnet sein. Die Befestigung der gasführenden Rohrleitung 50 erfolgt dann vorzugsweise seitlich innerhalb der Druckkammer 20, beispielsweise an freien Bereichen der Prallbleche 24. Die gasführende Rohrleitung 50 weist eine Vielzahl von Bohrungen 51 auf. Die Bohrungen können über den gesamten Umfang der gasführenden Rohrleitung 50 verteilt in dieser angeordnet sein. Bohrungen 51 in der gasführenden Rohrleitung 50, die zum Boden 25 der Wanne 21 gerichtet sind, haben den Vorteil, dass durch sie austretendes gasförmiges Medium an dem Boden 25 abgelenkt wird, um so eine optimale Verteilung des gasförmigen Mediums in der Druckkammer 20 zu erzielen. In die gasführende Rohrleitung 50 einströmendes, gasförmiges Medium kann über die Bohrungen 51 in die Druckkammer 20 eintreten. Das in die Druckkammer 20 eintretende gasförmige Medium wird an dem Deckelboden 27 des Deckelelementes 22, an den Prallblechen 24 der Wanne 21, und an dem Boden 25 der Wanne 21 umgelenkt, sodass eine optimale Vermischung des gasförmigen Mediums innerhalb der Druckkammer 20 erfolgt. Wie bereits zu 4 ausgeführt, kann das gasförmige Medium über die in den Kammblechen 40 ausgebildeten Freiräume 42 aus der Druckkammer 20 ausströmen, um mit Sauerstoff ein zündfähiges Gemisch zu bilden. Die gasführende Rohrleitung 50 ist vorzugsweise achsparallel zu der Längsachse der Druckkammer 20 innerhalb der Druckkammer 20 angeordnet.
6 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Schnitt durch einen Teilbereich einer Druckkammer 20 einer Brandwanne 10, wie in 5 dargestellt. Ersichtlich ist ein Prallblech 24 der Wanne 21, ein Teil des Deckelbodens 27 des Deckelelementes 22 sowie eine Seitenwand 26 des Deckelelementes 22. Die Seitenwand 26 des Deckelelementes 22 ist parallel, beabstandet zu dem Prallblech 24 der Wanne 21 angeordnet. Der entstehende Zwischenraum bildet den Spalt 30 der Brandwanne 10. In diesen Spalt 30 kann je nach Anforderung an die Flammenbildung ein spezielles Kammblech 40 eingeführt werden, was in der 7 dargestellt ist. Das Kammblech 40 wird passgenau, abdichtend in den Spalt 30 in Einführrichtung E eingeführt. In 8 ist die Endposition des Kammbleches 40 an der Druckkammer 20 dargestellt. Das freie Ende des Kammbleches 40 schließt bündig mit dem freien Ende der Seitenwand 26 des Deckelelementes 22 sowie mit dem freien Ende des Prallbleches 24 der Wanne 21 ab. Im Bereich der Freiräume 42 des Kammbleches 40 bildet sich im Bereich des bündigen Abschlusses des Kammbleches 40, der Seitenwand 26 sowie des Prallbleches 24 eine Ausströmkante 23. In der in 8 dargestellten Position des Kammbleches 40 zu der Druckkammer 20 ist das Kammblech 40 fest an der Druckkammer 20 befestigt, insbesondere mittels einer Schweißverbindung. Vorzugsweise ist jeder Steg 41 des Kammbleches 42 an der Druckkammer 20, insbesondere an der Seitenwand 26 des Deckelelementes 22 und/oder dem Prallblech 24 der Wanne 21 verschweißt. Durch die passgenaue Anordnung des Kammbleches 40 innerhalb des Spaltes 30 ist sichergestellt, dass das Kammblech 40 abdichtend zu der Druckkammer 20 angeordnet ist. Lediglich im Bereich der Freiräume 42 des Kammbleches 40 kann gasförmiges Medium aus der Druckkammer 20 heraustreten.
9 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung eine Brandsimulationsanlage 100 mit einem Brenner 1 für Simulationsflammen. Der Brenner 1 weist eine Brandwanne 10 auf. Die Brandwanne 10 ist gemäß der Brandwanne 10 aus 5 ausgebildet. Die Wanne 21 sowie das Deckelelement 22 weisen jeweils einen trapezförmigen Querschnitt auf. Die Brandwanne 10 ist innerhalb eines nicht zwingend erforderlichen Brennerrahmens 71 angeordnet. Über den Versorgungstank 72 und die Zuleitung 70 kann gasförmiges Medium zu der gasführenden Rohrleitung 50 geleitet werden. Über nicht dargestellte Bohrungen 51 in der gasführenden Rohrleitung 50 kann das zugeführte gasförmige Medium in die Druckkammer 20 austreten und sich dort durch Umlenkung an die umgebenden Wände und Bleche gleichmäßig verteilen. An den Ausströmkanten 23 der Brandwanne 10 tritt das gasförmige Medium aus der Brandwanne 10 aus und vermischt sich mit Luftsauerstoff der Umgebung.
Die in den 3 bis 9 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brandwanne 10 bzw. des erfindungsgemäßen Brenners 1 sind sehr robust, bei gleichzeitig möglichst geringem Gewicht. Durch die spezielle Ausgestaltung der Brandwanne 10 ist gewährleistet, dass die Flammen des entzündeten Gemisches aus austretendem gasförmigen Medium und Luftsauerstoff oberhalb der Brandwanne 10 entstehen, sodass ein Wärmeeintrag in die Brandwanne 10 nur in Form der Strahlungswärme der entstehenden Flamme erfolgt. Ein Wasserbad zum Austreten des gasförmigen Mediums ist nicht erforderlich, wodurch Gewicht eingespart werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Brenner
10: Brandwanne
20: Druckkammer
21: Wanne
22: Deckelelement
23: Ausströmkante
24: Prallblech der Wanne
25: Boden der Wanne
26: Seitenwand des Deckelelements
27: Deckelboden des Deckelelements
30: Spalt
40: Kammblech
41: Steg
42: Freiraum
50: gasführende Rohrleitung
51: Bohrung
60: zündfähiges Gemisch
61: Gasatome
62: Wasserlinie
63: Wasser
70: Zuleitung
71: Brennerrahmen
72: Versorgungstank
100: Brandsimulationsanlage
E: Einführrichtung

Claims

Brandwanne (10) für einen Brenner (1) für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen, aufweisend eine Druckkammer (20) mit einer Wanne (21) und einem Deckelelement (22), wobei die Wanne (21) und das Deckelelement (22) unter Ausbildung zumindest eines Spaltes (30) fest aneinander angeordnet sind, und aufweisend wenigstens ein Kammblech (40), welches in dem zumindest einen Spalt (30) angeordnet ist, wobei das Kammblech (40) Stege (41) und Freiräume (42) aufweist.
Brandwanne (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammblech (40) an der Druckkammer (20), insbesondere an der Wanne (21) und/oder dem Deckelelement (22), befestigt ist.
Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammblech (40) an der Druckkammer (20), insbesondere an der Wanne (21) und/oder dem Deckelelement (22), verschweißt ist.
Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanne (21) einen Boden (25) und jeweils an beiden Längsseiten des Bodens (25) abgewinkelt angeordnete Prallbleche (24) aufweist.
Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (22) einen Deckelboden (27) und jeweils an beiden Längsseiten des Deckelbodens (27) abgewinkelt angeordnete Seitenwände (26) aufweist.
Brandwanne (10) nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (26) des Deckelelements (22) unter Ausbildung jeweils eines Spaltes (30) parallel, beabstandet zu den jeweiligen Prallblechen (24) der Wanne (21) verlaufen.
Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (41) und/oder die Freiräume (42) des Kammblechs (40) unterschiedliche Breiten aufweisen.
Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckkammer (20) eine gasführende Rohrleitung (50) angeordnet ist, die Bohrungen (51) zum Durchlass eines durch die gasführende Rohrleitung (50) durchfließenden gasförmigen Mediums in die Druckkammer (20) aufweist.
Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Seitenwänden (26) des Deckelelements (22) in Verbindung mit den Prallblechen (24) und den Freiräumen (42) der Kammbleche (40) Ausströmkanten (23) zum definierten Ausströmen des gasförmigen Mediums aus der Druckkammer (20) gebildet sind.
Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammblech (40) bündig mit der Druckkammer (20), insbesondere mit den Seitenwänden (26) des Deckelelements (22) und den Prallblechen (24) der Wanne (21) abschließen.
Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Bohrungen (51) der gasführenden Rohrleitung (50), insbesondere durch Schieber, variierbar ist.
Brenner (1) für Simulationsflammen in Brandsimulationsanlagen, aufweisend wenigstens eine Brandwanne (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche sowie zumindest eine Zuleitung (70) zur Zuführung von gasförmigem Medium in die Druckkammer (20) und/oder in die gasführende Rohrleitung (50) der Brandwanne (10).
Brenner (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Brennerrahmen (71) zur Aufnahme der wenigstens einen Brandwanne (10) aufweist.
Brandsimulationsanlage (100) mit einen Brenner (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche 12 oder 13, aufweisend einen Versorgungstank für gasförmiges Medium.
Brandsimulationsanlage (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Brenner (1) in einem definierten Abstand zueinander nebeneinander angeordnet sind.