DE102017204013A1

DE102017204013A1 - Verfahren zur Herstellung eines Flächenbrenners sowie ein Flächenbrenner

Info

Publication number: DE102017204013A1
Application number: DE102017204013.0A
Authority: DE
Inventors: Joep Koolman; Sjoerd Reijke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-09-13
Also published as: EP3372895A1; EP3372895B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (76) zur Herstellung eines Flächenbrenners (28) mit einer Brennerplatte (54) und einer Brennerabdeckung (62), umfassend einen Hauptbereich (72), einen Aussparungsbereich (80), welcher eine Aussparung (66) aufweist, und einen ersten Rand (70), welcher den Hauptbereich (72) und den Aussparungsbereich (80) trennt, welches die folgenden Schritte umfasst:• Perforieren (78) der Brennerabdeckung (62) entlang des ersten Randes (70);• Ausrichten (90) der Brennerabdeckung (62) auf der Brennerplatte (54), so dass der Aussparungsbereich (80) weitgehend auf einem Überwachungsbereich (68) der Brennerplatte (54) aufliegt;• Befestigen (98) des Hauptbereichs (72) auf der Brennerplatte (54) entlang des ersten Randes (70), beispielsweise durch Schweißen;• Trennen und Entfernen (100) des Aussparungsbereichs (80).Die Erfindung betrifft auch einen Flächenbrenner (28) mit einer Brennerplatte (54) und einer Brennerabdeckung (62), hergestellt in einem Verfahren (76) nach der vorliegenden Erfindung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenbrenners mit einer Brennerplatte und einer Brennerabdeckung, umfassend einen Hauptbereich, einen Aussparungsbereich, welcher eine Aussparung aufweist, und einen ersten Rand, welcher den Hauptbereich und den Aussparungsbereich trennt. Die Erfindung betrifft auch einen Flächenbrenner mit einer Brennerplatte und einer Brennerabdeckung, hergestellt mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
Stand der Technik
Die DE102012014009A1 zeigt und beschreibt einen Flächenbrenner mit einer Brenneroberfläche, welche ein Faser-Gewirk aufweist. Das Faser-Gewirk deckt eine Brennerplatte ab und weist in einem Überwachungsbereich eine Aussparung auf, so dass ein aus der Brennerplatte ausströmendes Brennstoff-Luft-Gemisch im Überwachungsbereich vom Faser-Gewirk unbeeinflusst ist. Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Faser-Gewirk im Bereich der Aussparung an der Brennerplatte befestigt ist, so dass stets ein weitgehend konstanter Abstand des Faser-Gewirks zur Brennerplatte gewährleistet ist. Ein solcher Befestigungsprozess des Faser-Gewirks an die Brennerplatte ist aufgrund der nötigen Präzision anspruchsvoll und fehleranfällig. Eine fehlerhafte Befestigung, beispielsweise durch eine nicht exakt ausgerichtete Aussparung, kann zu unerwünschten, möglicherweise flammenführenden Spalten und Kanälen führen. Das kann zu einem nicht optimalen, fehlerhaften und/oder gefährlichen Betrieb des Flächenbrenners sowie Schäden am Flächenbrenner führen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenbrenners mit einer Brennerplatte und einer Brennerabdeckung, umfassend einen Hauptbereich, einen Aussparungsbereich, welcher eine Aussparung aufweisen soll, und einen ersten Rand, welcher den Hauptbereich und den Aussparungsbereich trennt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

• Perforieren der Brennerabdeckung entlang des ersten Randes;
• Ausrichten der Brennerabdeckung auf der Brennerplatte, so dass der Aussparungsbereich weitgehend auf einem Überwachungsbereich der Brennerplatte aufliegt;
• Befestigen des Hauptbereichs auf der Brennerplatte entlang des ersten Randes beispielsweise durch Schweißen;
• Trennen und Entfernen des Aussparungsbereichs.

Dabei ist unter einem „Flächenbrenner“ eine Komponente eines Heizsystems zu verstehen, welche zur Verbrennung eines Brennstoff-Luft-Gemisches vorgesehen ist. Bevorzugt wird dem Flächenbrenner das Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt. Es ist auch denkbar, dass dem Flächenbrenner Brennstoff und Luft zugeführt werden und miteinander vermischt werden, beispielsweise in einer Mischkammer. Eine Brenneroberfläche des Flächenbrenners weist einen Flammenbereich an, an welchem das Brennstoff-Luft-Gemisch mit einer Flamme verbrennt. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird der Brenneroberfläche über eine Brennerplatte zugeführt. Die „Brennerplatte“ ist eine durchlochte Platte, insbesondere aus Metall gefertigt. Die Brennerplatte dient zur gleichmäßigen Verteilung des Brennstoff-Luft-Gemisches im Flammenbereich.
Unter einer „Brennerabdeckung“ ist eine Struktur zu verstehen, welche weitgehend die Brennerplatte abdeckt und zumindest teilweise den Flammenbereich der Brenneroberfläche aufweist. Die Brennerabdeckung ist durchlässig für das Brennstoff-Luft-Gemisch. Die Brennerabdeckung ist zur vorteilhaften Beeinflussung der Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches vorgesehen. Beispielsweise kann die Brennerabdeckung die Flammen kühlen und/oder eine Flammenbildung beeinflussen, insbesondere hinsichtlich der Flammengeometrie. Auf diese Weise kann eine optimierte Verbrennung, insbesondere mit minimierten Schadstoffemissionen, gewährleistet werden.
Unter „Heizsystem“ ist mindestens ein Gerät zur Erzeugung von Wärmeenergie zu verstehen, insbesondere ein Heizgerät bzw. Heizbrenner, insbesondere zur Verwendung in einer Gebäudeheizung und/oder zur Warmwassererzeugung, bevorzugt durch das Verbrennen von einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff. Ein Heizsystem kann auch aus mehreren solchen Geräten zur Erzeugung von Wärmeenergie sowie weiteren, den Heizbetrieb unterstützenden Vorrichtungen, wie etwa Warmwasser- und Brennstoffspeichern, bestehen.
Ein Betrieb des Heizsystems wird mit Hilfe einer Überwachungselektrode, beispielsweise einer lonisationselektrode, überprüft und gegebenenfalls geregelt. Die Überwachungselektrode ist zur Ermittlung der Verbrennungsqualität vorgesehen. Insbesondere ist auf diese Weise ein Brennstoff-Luft-Verhältnis bzw. ein Lambda-Wert des Brennstoff-Luft-Gemisches bestimmbar. In der Flamme ist das Brennstoff-Luft-Gemisch zumindest teilweise ionisiert und weist eine Leitfähigkeit auf, welche mit Hilfe der Überwachungselektrode bzw. lonisationselektrode messbar ist und einer Steuereinheit des Heizsystems zur Verfügung gestellt wird. Damit kann eine Regelung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses bzw. der Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemisches erfolgen.
Der „Überwachungsbereich“ ist ein Bereich auf der Brennerplatte, welcher sich in räumlicher Nähe zur Überwachungselektrode befindet. Das aus dem Überwachungsbereich strömende Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennt mit einer Flamme, welche durch die Überwachungselektrode erfassbar ist. Es ist möglich, dass die Brennerabdeckung die Flamme unvorteilhaft für die Erfassung durch die Überwachungselektrode beeinflusst. Die Brennerabdeckung weist am Überwachungsbereich der Brennerplatte eine Aussparung auf. Die Aussparung ist dazu vorgesehen, dass die am Überwachungsbereich entstehenden Flammen von der Brennerabdeckung weitgehend nicht beeinflusst werden. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Flammen in einer ausreichenden Güte durch die Überwachungselektrode messbar sind. Der Bereich der Brennerabdeckung, der die Aussparung aufweist, heißt „Aussparungsbereich“. „Aussparungsbereich“ bezeichnet auch den Bereich einer nicht fertig hergestellten Brennerabdeckung, welcher die Aussparung aufweisen soll. Der Bereich der Brennerabdeckung welcher keine Aussparung aufweist bzw. keine Aussparung aufweisen soll, heißt „Hauptbereich“. Die im Hauptbereich erzeugten Flammen werden durch die Abdeckung beeinflusst. Bevorzugt ist eine Fläche des Hauptbereichs größer als eine Fläche des Aussparungsbereichs. Ein „erster Rand“ trennt den Hauptbereich und den Aussparungsbereich.
Unter „Perforieren“ der Brennerabdeckung entlang des ersten Randes soll eine teilweise bzw. nicht vollständig durchgeführte Trennung des Hauptbereichs vom Aussparungsbereich verstanden werden. Der Aussparungsbereich soll nach dem Perforieren noch mit dem Hauptbereich stofflich verbunden sein. Durch das Perforieren soll ein späteres vollständiges Trennen des Aussparungsbereichs vom Hauptbereich erleichtert werden. Bevorzugt soll das Perforieren die spätere Trennung des Aussparungsbereichs vom Hauptbereich durch einfaches Abziehen bzw. Ausreißen ermöglichen. Insbesondere soll das Perforieren die spätere Trennung des Aussparungsbereichs vom Hauptbereich ohne spezielle Trennungswerkzeuge, wie beispielsweise Schneidewerkzeuge, ermöglichen. Ein Beispiel für Perforieren ist ein teilweises Schneiden der Brennerabdeckung entlang des ersten Randes, wobei mehrere Schnitte angebracht werden, welche jeweils voneinander einen Schnittabstand aufweisen. Bevorzugt ist eine Schnittlänge der Schnitte wesentlich kürzer als eine Gesamtlänge des ersten Randes. Bevorzugt ist der Schnittabstand kleiner als die die Schnittlänge.
Durch das Verfahren ist gewährleistet, dass die Brennerabdeckung entlang des ersten Randes richtig mit der Brennerplatte verbunden ist. Ist beispielsweise die Brennerabdeckung nicht korrekt auf der Brennerplatte ausgerichtet, kann der Aussparungsbereich nicht vollständig auf dem Überwachungsbereich aufliegen. Wird die perforierte Brennerabdeckung auf dem Hauptbereich befestigt, ist es möglich, dass nicht entlang des ersten Randes befestigt wird. Das ist beispielsweise möglich wenn beim Befestigen der Überwachungsbereich der Brennerplatte bzw. die Brennerplatte als ein Orientierungspunkt dient. In diesem Fall wird auch der Aussparungsbereich an der Brennerplatte befestigt. Der Aussparungsbereich lässt sich nicht von dem Hauptbereich trennen, die Aussparung kann nicht angebracht werden. Das kann im Herstellungsverfahren als Warnhinweis dienen, dass die korrekte Befestigung der Brennerabdeckung nicht gelungen ist.
Das Trennen und Entfernen des Aussparungsbereichs vom Hauptbereich ist nur möglich, wenn die Brennerabdeckung korrekt entlang des ersten Randes befestigt wurde. Das Verfahren hat den Vorteil, dass präzise gefertigte Flächenbrenner kostengünstig hergestellt werden können. So hergestellte Flächenbrenner ermöglichen in einem Heizsystem eine besonders zuverlässige Funktion der Überwachungselektrode. Das Heizsystem ist besonders präzise und umweltfreundlich regelbar.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.
Ist die Brennerabdeckung ein Faser-Gewirk oder weist die Brennerabdeckung ein Faser-Gewirk auf, ist das besonders vorteilhaft, da ein Faser-Gewirk eine besonders schadstoffarme Verbrennung begünstigt. Unter „Faser-Gewirk“ soll jede Art von flächigem Fasersystem oder Fadensystem verstanden werden. Faser-Gewirk umfasst insbesondere durch Stricken, Wirken, Häkeln, Weben, Filzen, Flechten, Walken und/oder Pressen hergestellte Fasermaterialien oder Fadenmaterialien. Bevorzugt ist das Faser-Gewirk aus einem Metall und/oder einer Keramik und/oder einem Mineral gefertigt.
Ein gestricktes Material ist eine besonders günstige Realisierung eines Faser-Gewirks. Durch Stricken lässt sich durch die Wahl von Maschen und ihrer Struktur besonders gut der Einfluss des Faser-Gewirks auf die Flammenbildung bestimmen.
Das Befestigen ist besonders zuverlässig, wenn es durch Schweißen erfolgt, insbesondere durch Widerstandsschweißen. Widerstandsschweißen hat den Vorteil, dass eine durchgehende Schweißverbindung entlang des ersten Randes möglich ist. Die Befestigung des Hauptbereichs auf der Brennerplatte kann auf diese Weise besonders robust gefertigt werden.
Das Perforieren ist besonders einfach, wenn es durch Schneiden erfolgt, insbesondere durch Laserschneiden. Ist insbesondere die Brennerabdeckung ein Faser-Gewirk, ist Laserschneiden aufgrund der faserigen Struktur der Brennerabdeckung einfacher und präziser durchführbar als beispielsweise mechanisches Schneiden, Stechen oder Stanzen.
Ein Flächenbrenner mit einer Brennerplatte und einer Brennerabdeckung, hergestellt in einem erfindungsgemäßen Verfahren hat den Vorteil, dass er besonders verschleißarm und sicher betrieben werden kann.
Figurenliste
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Herstellung eines Flächenbrenners gemäß der vorliegenden Erfindung sowie des Flächenbrenners gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Heizsystems mit einem Flächenbrenner gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 einen Flächenbrenner gemäß der vorliegenden Erfindung,
3 ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenbrenners gemäß der vorliegenden Erfindung und
4 bis 6 Ausführungsformen einer Brennerabdeckung für einen Flächenbrenner gemäß der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung
In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile bzw. Schritte die gleichen Bezugszahlen.
In 1 ist ein Heizgerät 10 schematisch dargestellt, das im Ausführungsbeispiel auf einem Speicher 12 angeordnet ist. Das Heizgerät 10 weist ein Gehäuse 14 auf, das je nach Ausstattungsgrad unterschiedliche Komponenten aufnimmt.
Als wesentliche Komponenten befinden sich eine Wärmezelle 16, eine Steuereinheit 18, eine oder mehrere Pumpen 20 sowie Verrohrungen 22, Kabel oder Busleitungen 24 und Haltemittel 26 im Heizgerät 10. Auch bei den einzelnen Komponenten hängt deren Anzahl und Komplexität vom Ausstattungsgrad des Heizgeräts 10 ab.
Die Wärmezelle 16 weist einen Flächenbrenner 28, einen Wärmetauscher 30, ein Gebläse 32, ein Dosierer 34 sowie ein Zuluftsystem 36, ein Abgassystem 38 und, wenn die Wärmezelle 16 in Betrieb ist, eine Flamme 40 auf. In die Flamme 40 ragt eine lonisationssonde 42. Der Dosierer 34 ist als Brennstoffventil 44 ausgebildet. Eine Gebläsedrehzahl des Gebläses 32 ist variabel einstellbar. Das Heizgerät 10 und der Speicher 12 bilden zusammen ein Heizsystem 46. Die Steuereinheit 18 weist einen Datenspeicher 48, eine Recheneinheit 50 und eine Kommunikationsschnittstelle 52 auf. Über die Kommunikationsschnittstelle 52 sind die Komponenten des Heizsystems 46 ansteuerbar. Die Kommunikationsschnittstelle 52 ermöglicht einen Datenaustausch mit externen Geräten. Externe Geräte sind beispielsweise Steuergeräte, Thermostate und/oder Geräte mit Computerfunktionalität, beispielsweise Smartphones.
1 zeigt ein Heizsystem 46 mit einer Steuereinheit 18. In alternativen Ausführungsformen befindet sich die Steuereinheit 18 außerhalb des Gehäuses 14 des Heizgeräts 10. Die externe Steuereinheit 18 ist in besonderen Varianten als Raumregler für das Heizsystem 46 ausgeführt. In bevorzugten Ausführungsformen ist die Steuereinheit 18 mobil. Die externe Steuereinheit 18 weist eine Kommunikationsverbindung zum Heizgerät 10 und/oder anderen Komponenten des Heizsystems 46 auf. Die Kommunikationsverbindung kann kabelgebunden und/oder kabellos sein, bevorzugt eine Funkverbindung, besonders bevorzugt über WLAN, Z-Wave, Bluetooth und/oder ZigBee. Die Steuereinheit 18 kann in weiteren Varianten aus mehreren Komponenten bestehen, insbesondere nicht physisch verbundenen Komponenten. In besonderen Varianten können zumindest eine oder mehrere Komponenten der Steuereinheit 18 teilweise oder ganz in der Form von Software vorliegen, die auf internen oder externen Geräten, insbesondere auf mobilen Recheneinheiten, beispielsweise Smartphones und Tablets, oder Servern, insbesondere einer Cloud, ausgeführt wird. Die Kommunikationsverbindungen sind dann entsprechende Softwareschnittstellen.
2 zeigt den Flächenbrenner 28. Der Flächenbrenner 28 weist eine Brennerplatte 54 auf. Die Brennerplatte 54 ist im Ausführungsbeispiel als metallischer Hohlkörper ausgeführt. Die Brennerplatte 54 weist einen Anschluss für eine Zufuhr eines Brennstoff-Luft-Gemisches auf, welches in die Brennerplatte 54 ein strömen kann. Die Brennerplatte 54 weist in einem Flammenbereich 56 einer Brenneroberfläche 58 mehrere Auslassöffnungen 60 auf. Das Brennstoff-Luft-Gemisch kann durch die Auslassöffnungen 60 aus der Brennerplatte 54 ausströmen.
Die Brennerplatte 54 ist mit einer Brennerabdeckung 62 abgedeckt. Im Ausführungsbeispiel ist die Brennerabdeckung 62 ein Faser-Gewirk 64. Das Faser-Gewirk 64 ist aus Metalldrähten gestrickt. Das Faser-Gewirk 64 weist eine Aussparung 66 auf. Die Aussparung 66 befindet sich auf einem Überwachungsbereich 68 der Brennerplatte 54. Ein erster Rand 70 trennt die Aussparung 66 von einem Hauptbereich 72 der Brennerabdeckung 62. Der Hauptbereich 72 weist entlang des ersten Randes 70 eine Schweißnaht 74 auf. Die Brennerabdeckung 62 ist an der Schweißnaht 74 mit der Brennerplatte 54 verbunden.
Im Betrieb des Heizsystems 46 strömt das Brennstoff-Luft-Gemisch aus den Auslassöffnungen 60. In Hauptbereich 72 durchströmt das Brennstoff-Luft-Gemisch das Faser-Gewirk 64. Das Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennt im Hauptbereich 72 an einer Oberfläche und/oder innerhalb des Faser-Gewirks 64. Eine Flammenbildung wird im Hauptbereich 72 durch die Brennerabdeckung 62 bzw. durch das Faser-Gewirk 64 beeinflusst. Insbesondere beeinflusst die Brennabdeckung 62 bzw. das Faser-Gewirk 64 eine Flammengeometrie und/oder weitere Verbrennungsparameter der Flamme 40. Beispiele für die Flammengeometrie sind ein Flammenbild, eine Flammenlänge oder eine Flammenform. Beispiele für weitere Verbrennungsparameter sind eine Flammentemperatur, eine aus Brandgeschwindigkeit oder ein Maß für ein Abheben der Flamme 40 von der Brenneroberfläche 58 bzw. für ein Aufsitzen der Flamme 40 auf der Brenneroberfläche 58. Im Ausführungsbeispiel wird im Hauptbereich 72 insbesondere die Brennerplatte 54 vor zu hohen Temperaturen geschützt.
Im Überwachungsbereich 68 wird die Flamme 40 bzw. die Flammenbildung nicht durch die Brennerabdeckung 62 beeinflusst. Es ist möglich, im Überwachungsbereich 68 eine Flamme 40 mit genau definierten, gewünschten Eigenschaften zu erzeugen. Aufgrund der Aussparung 66 wird im Überwachungsbereich 68 die Flammenbildung weitgehend nur durch die Geometrie der Auslassöffnungen 60, welche präzise fertigbar sind, und/oder durch Zuführungsparameter des Brennstoff-Luft-Gemisches, welche präzise einstellbar sind, beeinflusst. Im Hauptbereich 72 ist eine Erzeugung einer Flamme 40 mit genau definierten, gewünschten Eigenschaften im Allgemeinen nicht möglich. Ein Faser-Gewirk 64 ist aufgrund seiner variierenden, nicht reproduzierbaren Gewirkgeometrie, beispielsweise charakterisiert durch eine Größe und/oder Anordnung von Maschen, nicht weitgehend gleichförmig herstellbar. Die Flammengeometrie und oder weitere Verbrennungsparameter der Flamme 40 variieren über den Hauptbereich 72.
Am Überwachungsbereich 68 ist im Ausführungsbeispiel die lonisationssonde 42 angebracht (nicht in 2 abgebildet, siehe 1). Die lonisationssonde 42 misst einen lonisationsstrom. Durch weitgehend klar definierte, reproduzierbare und weitgehend alterungsunabhängige Eigenschaften der Flamme 40 im Überwachungsbereich 68 ist eine präzise und zuverlässige Erfassung des Ionisationsstroms möglich.
Im Ausführungsbeispiel wird das Heizsystem 46 auf Basis einer Sollverbrennungskenngröße geregelt. Die Sollverbrennungskenngröße gibt den Wert vor, welchen der lonisationsstrom annehmen soll. Die Sollverbrennungskenngröße wird in Abhängigkeit von der Gebläsedrehzahl durch die Steuereinheit 18 ermittelt. In der Steuerereinheit 18 ist eine Flammenionisationskennlinie gespeichert. Die Flammenionisationskennlinie ordnet der Gebläsedrehzahl die passende Sollverbrennungskenngröße zu. Im Ausführungsbeispiel ist die Flammenionisationskennlinie emprisch durch Laborversuche ermittelt.
Die Steuereinheit 18 steuert das Brennstoffventil so an, dass der lonisationsstrom den Wert der Sollverbrennungskenngröße annimmt. Dazu wird im Ausführungsbeispiel ein geschlossener Regelkreis verwendet, wobei der lonisationsstrom eine Regelgröße, ein Steuersignal an das Brennstoffventil eine Stellgröße und die Sollverbrennungskenngröße eine Führungsgröße ist.
Der Flächenbrenner 28 wird in einem in 3 dargestellten Verfahren 76 hergestellt. In einem ersten Schritt 78 wird die Brennerabdeckung 62 perforiert. 4 zeigt die Brennerabdeckung 62 vor der Ausführung von Schritt 78. Der erste Rand 70 trennt einen Aussparungsbereich 80 vom Hauptbereich 72. Der Aussparungsbereich 80 soll nach der Durchführung des Herstellungsverfahrens 76 die Aussparung 66 aufweisen. Im Ausführungsbeispiel ist die Brennerabdeckung 62 vor Beginn des Verfahrens 76 ein weitgehend rechteckiges Faser-Gewirk 64. Insbesondere weist der Aussparungsbereich 80 das Faser-Gewirk 64 auf. Im Ausführungsbeispiel hat der Aussparungsbereich 80 eine weitgehend rechteckige Form. Der Aussparungsbereich 80 wird an einer Seite durch einen äußeren Rand 82 der Brennabdeckung 62 begrenzt. Der erste Rand 70 begrenzt den Aussparungsbereich 80 an seinen innerhalb des Hauptbereichs 72 liegenden Seiten. In alternativen Ausführungen befindet sich der Aussparungsbereich 80 vollständig innerhalb der Brennerabdeckung 62 bzw. ist vollständig vom Hauptbereich 72 umgeben (siehe 5). In diesen Ausführungen bildet der erste Rand 70 eine geschlossene Linie. In weiteren Ausführungsformen ist die Form des Aussparungsbereichs 80 nicht auf eine rechteckige Form begrenzt. Denkbar sind beliebige Formen des Aussparungsbereichs 80. In vorteilhaften Ausführungsformen richtet sich die Geometrie des Aussparungsbereichs 80 nach der Geometrie der lonisationssonde 42 bzw. einer Überwachungselektrode. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die lonisationssonde 42 bzw. die Überwachungselektrode in eine Flamme 40 mit weitgehend optimierten Eigenschaften hineinragt. Das begünstigt bzw. ermöglicht eine zuverlässige Erfassung des lonisationsstrom bzw. eines Überwachungssignals.
In Schritt 78 die Brennabdeckung 62 entlang des ersten Randes 70 perforiert. Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Perforieren durch Laserschneiden. Die Position des ersten Randes 70 bzw. des Aussparungsbereichs 80 wird relativ zum äußeren Rand 82 der Brennabdeckung 62 ermittelt. Ein Laserstrahls bzw. eine Bearbeitungskopfes einer Laserstrahlschneidemaschine wird entlang des ersten Randes 70 geführt. In Varianten des Verfahrens 76 wird in einem Schritt die Brennerabdeckung 62aus einem größeren Stück Faser-Gewirk 64 herausgeschnitten und perforiert. Dazu wird entlang des äußeren Randes 82 eine vollständige Trennung durchgeführt. Entlang des ersten Randes 70 wird der Aussparungsbereichs 80 teilweise vom Hauptbereich 72 getrennt.
Im Ausführungsbeispiel wird durch die Laserschneidemaschine entlang des ersten Randes 70 stückweise geschnitten. 6 zeigt Eine Perforierung 84 des ersten Randes 70 setzt sich aus Teilschnitten 86 zusammen. Die Teilschnitte 86 weisen eine jeweils weitgehend gleiche Schnittlänge auf. Benachbarte Teilschnitte 86 haben einen jeweils weitgehend gleichen Schnittabstand. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Schnittlänge 20 % einer Aussparungsbreite 88, der Schnittabstand 5 % der Aussparungsbreite 88. In Varianten des Verfahrens 76 können die Schnittlänge und/oder der Schnitt Abstand beliebige Werte annehmen. Bevorzugt ist die Schnittlänge kleiner als die Aussparungsbreite 88. Bevorzugt ist der Schnittabstand kleiner als die Schnittlänge. Auf diese Weise wird ein späteres Trennen des Aussparungsbereichs 80 vom Hauptbereich 72 erleichtert. In weiteren Ausführungsformen beträgt die Schnittlänge zwischen 1 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 4 mm und 8 mm, besonders bevorzugt 6 mm. Der Schnittabstand hat bevorzugt eine Länge zwischen 0.1 mm und 1 mm, bevorzugt zwischen 0.4 mm und 0.8 mm, besonders bevorzugt 0.6 mm.
In Varianten der Ausführungsform hat der Aussparungsbereich 80 eine Aussparungsbreite 88 zwischen 1 cm und 5 cm, bevorzugt zwischen 2 cm und 4 cm, besonders bevorzugt 3 cm. In besonderen Ausführungsformen ist der Aussparungsbereich 80 rechteckig geformt. Eine Aussparungslänge liegt bevorzugt zwischen 1 cm und 9 cm, bevorzugt zwischen 3 cm und 6 cm, besonders bevorzugt 4.5 cm. Die Maße des Aussparungsbereichs 80 richten sich insbesondere an den Maßen der lonisationssonde 42.
Bevorzugt ist die Brennerabdeckung 62 rechteckig geformt. Bevorzugt hat die Brennerabdeckung 62 eine Brennerabdeckungsbreite zwischen 20 cm und 8 cm, bevorzugt zwischen 10 cm und 18 cm, besonders bevorzugt zwischen 13 und 15 cm. Eine Brennerabdeckungslänge der Brennerabdeckung 62kann beispielsweise zwischen 10 cm und 40 cm liegen, bevorzugt zwischen 18 cm und 32 cm, besonders bevorzugt zwischen 24 cm und 28 cm. Die Maße der Brennerabdeckung 62 richten sich insbesondere an den Maßen der Brenneroberfläche 58 bzw. des Flächenbrenners 28. Die Maße der Brenneroberfläche 58 des Flächenbrenners 28 richten sich insbesondere an einer gewünschten Brennerleistung des Heizsystems 46 bzw. an einen gewünschten Brennerleistungsbereich des Heizsystems 46.
In einem weiteren Schritt 90 wird die Brennerabdeckung 62 auf der Brennerplatte 54 ausgerichtet. Der Aussparungsbereichs 80 soll weitgehend auf dem Überwachungsbereich 68 der Brennerplatte 54 aufliegen. Im Ausführungsbeispiel wird der äußere Rand 82 der Brennabdeckung 62 an einem Plattenrand 92 der Brennerplatte 54 (siehe 2) ausgerichtet. Die Brennerplatte 54 ist in einem Brennergehäuse 94 angebracht. Das Brennergehäuse 94 hat ein Gehäuserand 96. Die Brennerplatte 54 ist vom Gehäuserand 96 eingefasst. Der Gehäuserand 96 liegt am Plattenrand 92 an und überragt die Brennerplatte 54 mit einer Höhe, welche weitgehend einer Dicke der Brennerabdeckung 62 entspricht. Das erleichtert die Ausrichtung der Brennerabdeckung 62 bezüglich des Plattenrands 92. Die Brennerabdeckung 62 wird durch den Gehäuserand 96 weitgehend in der vorgesehenen Position gehalten.
In alternativen Ausführungsformen ist der Überwachungsbereich 68 auf der Brennerplatte 54 durch besondere strukturelle Merkmale gekennzeichnet. Beispielsweise kann die Brennerplatte 54 im Überwachungsbereich 68 eine andere Geometrie und/oder Ausrichtung und/oder Positionsverteilung der Auslassöffnungen 60 aufweisen, als außerhalb des Überwachungsbereichs 68. In solchen Varianten kann die Ausrichtung der Brennabdeckung 62 mithilfe dieser strukturellen Merkmale erfolgen. Es ist denkbar, dass in Schritt 90 anhand der strukturellen Merkmale des Überwachungsbereichs 68 überprüft wird, ob der Aussparungsbereichs 80 ausreichend präzise am Überwachungsbereich 68 angelegt. Falls notwendig, kann die Position der Brennerabdeckung 62 korrigiert werden.
In alternativen Ausführungsformen können die Schritte 78 und 90 vertauscht oder weitgehend gleichzeitig durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Brennerabdeckung 62 zunächst auf der Brennerplatte 54 ausgerichtet werden und anschließend die Perforierung 84 angebracht werden. Für das Verfahren 76 spielt die Reihenfolge der Schritte 78 und 90 keine Rolle.
In einem weiteren Schritt 98 wird der Hauptbereich 72 der Brennerabdeckung 62 entlang des ersten Randes 70 auf der Brennerplatte 54 befestigt. Im Ausführungsbeispiel wird die Brennerabdeckung 62 durch Kondensatorimpulsschweißen an der Brennerplatte 54 befestigt. Kondensatorimpulsschweißen, auch bekannt als CD-Schweißen, ist eine Form von Widerstandsschweißen. Im Ausführungsbeispiel wird um den ersten Rand 70 ein Metallstempel aufgelegt, wobei eine Auflagefläche weitgehend die Form der gewünschten Schweißnaht 74 aufweist (siehe 2). Anschließend wird ein Kondensator so entladen, dass ein Strom durch den Metallstempel und die metallische Brennerplatte 54 fließt. Der Strom fließt dabei auch durch die Brennerabdeckung 62 im Bereich der Auflagefläche des Metallstempels. Durch die Entladung des Kondensators entsteht ein impulsförmiger Gleichstrom mit hoher Stromstärke. Das Faser-Gewirk 64 schmilzt teilweise im Bereich der Auflage und wird auf diese Weise mit der Brennerplatte 54 verschweißt. Eine Breite der Schweißnaht 74 wird durch eine Form des Metallstempels und lokalen Eigenschaften der Brennerabdeckung 62 bzw. des Faser-Gewirks 64 bestimmt. Aufgrund der variablen lokalen Eigenschaften des Faser-Gewirks 64 variiert die Breite der Schweißnaht 74 im Ausführungsbeispiel. In Varianten des Ausführungsbeispiels hat die Schweißnaht 74 eine Breite von etwa 0.2 mm bis 8 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 6 mm, besonders bevorzugt 3 mm.
Im Ausführungsbeispiel erfolgt eine Positionierung des Metallstempels in Abhängigkeit von der Position des Brennergehäuses 94 bzw. von der Brennerplatte 54. Die Position des Metallstempels wird relativ zum Plattenrand 92 bestimmt. In alternativen Ausführungsformen ist es denkbar, dass die Position der Perforierung 84 und/oder von besonderen strukturellen Merkmalen der Brennerplatte 54, welche den Überwachungsbereich 68 kennzeichnen, erfasst werden und die Positionierung des Metallstempels auf dieser Grundlage erfolgt.
In alternativen Ausführungsformen können die Schritte 78, 90 und 98 unter der Nebenbedingung, dass Schritt 98 nach Schritt 78 durchgeführt wird, jeweils vertauscht oder weitgehend gleichzeitig durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Brennerabdeckung 62 zunächst auf der Brennerplatte 54 ausgerichtet werden und anschließend die Perforierung 84 angebracht werden. Es ist auch denkbar, dass die Brennerabdeckung 62 in Schritt 98 mit der Brennerplatte 54 verbunden wird und anschließend die Perforierung 84 auf die Brennerabdeckung 62 aufgebracht wird.
In einem anschließenden Schritt 100 wird der Aussparungsbereichs 80 vom Hauptbereich 72 getrennt und entfernt. Dadurch weist die Brennerabdeckung 62 die Aussparung 66 auf. Im Ausführungsbeispiel wird das im Aussparungsbereich 80 befindliche Faser-Gewirk 64 mit einer Klaue gegriffen und abgezogen bzw. abgerissen. Durch einen Zug der Klaue reißt das Faser-Gewirk 64 in den Bereichen zwischen den Teilschnitten 86.
Das Verfahren 76 stellt sicher, dass die Schweißnaht 74 entlang des ersten Randes 70 der Aussparung 66 verläuft. Im Verfahren 76 ist es vorgesehen, dass bei einer korrekten Ausrichtung der Brennerabdeckung 62 auf der Brennerplatte 54 die Schweißnaht 74 entlang der Perforierung 84 verläuft. Wird beispielsweise im Verfahren 76 die Brennerabdeckung 62 falsch auf der Brennerplatte 54 ausgerichtet, so das Aussparungsbereichs 80 nicht weitgehend auf dem Überwachungsbereich 68 aufliegt, ist es möglich, dass die Schweißnaht 74 die Perforierung 84 kreuzt. Die Schweißnaht 74 verläuft zumindest teilweise im Aussparungsbereich 80. Auf diese Weise wird das Faser-Gewirk 64 im Aussparungsbereich 80 an die Brennerplatte 54 geschweißt. Das Entfernen des Faser-Gewirks 64 aus dem Aussparungsbereich 80 ist im Schritt 100 nicht möglich. Auf diese Weise wird eine fehlerhafte Ausrichtung der Aussparung 66 bezüglich des Überwachungsbereichs 68 vermieden. Es wird eine fehlerhafte Befestigung der Brennerabdeckung 62 entlang des ersten Randes 70 vermieden. Wesentlich für das Verfahren 76 ist, dass Schritt 100 vor Schritt 98 durchgeführt wird, also dass das Faser-Gewirk 64 aus dem Aussparungsbereichs 80 erst nach dem Befestigen der Brennerabdeckung 62 an der Brennerplatte 54 entlang des ersten Randes 70 durchgeführt wird.
Würde in einem nicht vorteilhaften Verfahren zuerst die Aussparung 66 in die Brennerabdeckung 62 angebracht und anschließend die Brennerabdeckung 62 mit der Brennerplatte 54 entlang eines Randes des Überwachungsbereichs 68 befestigt, ist es möglich, dass bei einer fehlerhaften Ausrichtung der Brennerabdeckung 62 die Schweißnaht 74 nicht, wie vorgesehen, am ersten Rand 70 der Aussparung 66 angebracht ist. Beispielsweise kann ein größeres Stück des Faser-Gewirks 64 in den Überwachungsbereich 68 hineinragen. Diese sich hineinragende Stück des Faser-Gewirk 64 kann, je nach Größe und Form, weitgehend beweglich sein. Das hineinragende Stück des Faser-Gewirks 64 hat einen negativen Einfluss auf die Flammenbildung im Überwachungsbereich 68, was sich negativ auf die Qualität des lonisationsstrom bzw. des Überwachungssignals und somit auch negativ auf die Qualität der Regelung des Heizsystems 46 auswirkt. Es ist auch denkbar, dass der erste Rand 70 der Aussparung 66 teilweise nicht an der Brennerplatte 54 befestigt ist. Damit kann sich zumindest teilweise ein unerwünschter und nicht kontrollierbarer Abstand zwischen der Brennerabdeckung 62 und der Brennerplatte 54 ausbilden, insbesondere bei Flächenbrenner 28, welche als Fallstrombrenner ausgebildet sind, also bei welchen die Brenneroberfläche 58 nach unten zeigt. Das kann sich zumindest negativ auf die Verbrennungsqualität auswirken.
Im Ausführungsbeispiel hat die Brennerplatte 54 eine rechteckige Form. Die Brennerplatte 54 ist entlang einer kleineren Rechteckseite konvex gekrümmt (siehe 2). In alternativen Ausführungsformen sind andere Geometrien der Brennerplatte 54 denkbar. Insbesondere kann die Brennerplatte 54 weitgehend eben und/oder zumindest teilweise kreisförmig und/oder zumindest teilweise kugelförmig und/oder zumindest teilweise Zylinderförmig ausgebildet sein. Die Form der Brennerplatte 54 richtet sich an den technischen Anforderungen, insbesondere bedingt durch ein Anwendungsgebiet.
Die Brennerabdeckung 62 ist im Ausführungsbeispiel ein Faser-Gewirk 64. In alternativen Ausführungsformen ist die Brennerabdeckung 62 ein Gitter und/oder eine durchlöcherte Platte, bevorzugt mit einer dichteren und feineren Löcherstruktur als die Brennerplatte 54, und/oder ein poröses Material, beispielsweise ein fester Schaum, ein aus einem Granulat hergestelltes Material, ein poröses Mineral oder eine poröse Keramik, oder weist ein solches bzw. eine solche auf. Es ist denkbar, dass die Brennerabdeckung 62 aus mehreren der oben genannten Strukturen besteht, beispielsweise um in unterschiedlichen Zonen des Flammenbereichs 56 Flammen 40 mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erzeugen.
Im Ausführungsbeispiel ist das Faser-Gewirk 64 ein gestricktes Material. In alternativen Ausführungsformen ist das Faser-Gewirk 64 ein gewebtes und/oder geflochtenes Material und/oder ein Faserstoff und/oder ein Vliesstoff oder weist einen solchen bzw. ein solches auf. Es ist auch denkbar, dass das Faser-Gewirk 64 aus unterschiedlichen Materialarten gefertigt ist, beispielsweise um in unterschiedlichen Zonen des Flammenbereichs 56 Flammen 40 mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erzeugen.
Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Befestigen des Hauptbereichs 72 auf der Brennerplatte 54 durch Kondensatorimpulsschweißen. In Varianten des Verfahrens 76 erfolgt das Befestigen durch Punktschweißen und/oder Laserschweißen und/oder Plasmaschweißen. In alternativen Ausführungsformen erfolgt das Befestigen Löten und/oder Kleben und/oder Nähen und/oder Nieten und/oder Schrauben und/oder Clinchen. Die Wahl der Methode für das Befestigen richtet sich insbesondere nach den Eigenschaften der Brennerabdeckung 62 und/oder der Brennerplatte 54, insbesondere aus welchem Material die Brennerabdeckung 62 und/oder die Brennerplatte 54 gefertigt sind. Es ist denkbar, dass der Hauptbereich 72 an unterschiedlichen Stellen mit einer unterschiedlichen Methode an die Brennerplatte 54 befestigt wird.
Im Ausführungsbeispiel erfolgt das Perforieren durch Laserschneiden. In alternativen Ausführungsformen erfolgt das Perforieren durch mechanisches Schneiden und/oder thermisches Schneiden, beispielsweise mit einem Schneidbrenner oder durch Plasmaschneiden, und/oder Drucken bzw. Einprägen und/oder Stechen und/oder Bohren und/oder Fräsen. Die Wahl der Methode für das Perforieren richtet sich insbesondere nach den Eigenschaften der Brennerabdeckung 62, insbesondere aus welchem Material die Brennerabdeckung 62 gefertigt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschrieben Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen selbstverständlich miteinander kombiniert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012014009 A1 [0002]

Claims

Verfahren (76) zur Herstellung eines Flächenbrenners (28) mit einer Brennerplatte (54) und einer Brennerabdeckung (62), umfassend einen Hauptbereich (72), einen Aussparungsbereich (80), welcher eine Aussparung (66) aufweist, und einen ersten Rand (70), welcher den Hauptbereich (72) und den Aussparungsbereich (80) trennt, welches die folgenden Schritte umfasst: • Perforieren (78) der Brennerabdeckung (62) entlang des ersten Randes (70); • Ausrichten (90) der Brennerabdeckung (62) auf der Brennerplatte (54), so dass der Aussparungsbereich (80) weitgehend auf einem Überwachungsbereich (68) der Brennerplatte (54) aufliegt; • Befestigen (98) des Hauptbereichs (72) auf der Brennerplatte (54) entlang des ersten Randes (70), beispielsweise durch Schweißen; • Trennen und Entfernen (100) des Aussparungsbereichs (80).
Verfahren (76) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerabdeckung (62) ein Faser-Gewirk (64) ist oder aufweist.
Verfahren (76) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Faser-Gewirk (64) ein gestricktes Material ist oder aufweist.
Verfahren (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigen (98) durch Schweißen erfolgt, insbesondere durch Widerstandsschweißen.
Verfahren (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforieren (78) durch Schneiden erfolgt, insbesondere durch Laserschneiden.
Flächenbrenner (28) mit einer Brennerplatte (54) und einer Brennerabdeckung (62), hergestellt in einem Verfahren (76) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.