-
Stand der Technik
-
Es ist bereits eine Brennervorrichtung, insbesondere für einen Vormischbrenner, mit zumindest einer Mischrohreinheit, welche eine Mehrzahl von Mischrohren, welche dazu vorgesehen sind, einen gasförmigen Brennstoff mit Luft zu vermischen, und einem einen Brennstoffverteiler, welcher dazu vorgesehen ist, einen gasförmigen Brennstoff in die Mischrohre einzublasen, vorgeschlagen worden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtung, insbesondere für einen Vormischbrenner, mit zumindest einer Mischrohreinheit, welche eine Mehrzahl von Mischrohren, welche dazu vorgesehen sind, einen gasförmigen Brennstoff mit Luft zu vermischen, und einem einen Brennstoffverteiler, welcher dazu vorgesehen ist, einen gasförmigen Brennstoff in die Mischrohre einzublasen.
-
Es wird vorgeschlagen, dass die Mischrohre ausgehend vom Brennstoffverteiler zumindest abschnittsweise divergent zueinander verlaufen.
-
Unter einer „Brennervorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Brenners, insbesondere eines Gasbrenners, verstanden werden. Insbesondere kann die Brennervorrichtung auch den gesamten Brenner, insbesondere den gesamten Gasbrenner, umfassen. Unter einer „Mischrohreinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine insbesondere mechanische Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen gasförmigen Brennstoff mit Luft zu vermischen und das Brennstoffgemisch zumindest einem Brenneroberflächenelement zuzuleiten. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorzugsweise weist die Mischrohreinheit eine Mehrzahl von zumindest im Wesentlichen identischen Mischrohren auf. Der Brennstoffverteiler ist dazu vorgesehen, einen gasförmigen Brennstoff an einem einem Brenneroberflächenelement gegenüberliegenden Ende in die Mischrohre einzublasen. Insbesondere weist der Brennstoffverteiler eine Mehrzahl von Brennstoffdüsen auf, welche dazu vorgesehen sind, den gasförmigen Brennstoff mit hoher Geschwindigkeit in die Mischrohre einzublasen. Die hohe Geschwindigkeit des aus den Brennstoffdüsen austretenden Brennstoffs erzeugt am Mischrohreintritt einen Unterdruck, durch welchen Luft aus der Umgebung angesaugt wird. Die angesaugte Luft und der eingeblasene Brennstoff werden im folgenden Rohrabschnitt des Mischrohrs gemischt. Insbesondere ist jedem Mischrohr jeweils eine Brennstoffdüse des Brennstoffverteilers zugeordnet. Die Mischrohre verlaufen ausgehend vom Brennstoffverteiler zumindest abschnittsweise und vorzugsweise über ihre gesamte Erstreckung hinweg divergent zueinander. Insbesondere erstrecken sich die Mischrohre radial ausgehenden vom Brennstoffverteiler. Vorzugsweise ist der Brennstoffverteiler zumindest teilweise in einem Schnittpunkt der Haupterstreckungsrichtungen der Mischrohre angeordnet. Insbesondere ist ein Teilabschnitt des Brennstoffverteilers, in welchem Brennstoffdüsen angeordnet sind, im Schnittpunkt der Mischrohre angeordnet.
-
Ferner weist die Brennervorrichtung zumindest ein Brenneroberflächenelement auf. Unter einem „Brenneroberflächenelement“ soll ein insbesondere passives Element verstanden werden, welches während eines Betriebs der Brennervorrichtung und/oder eines Gasbrenners mit einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil einer Flammoberfläche eines Gasbrenners auszubilden. Unter einer „Flammoberfläche“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Oberfläche verstanden werden, auf welcher oder oberhalb welcher während eines Betriebs der Brennervorrichtung und/oder eines Gasbrenners mit einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung eine Verbrennung eines Verbrennungsfluids, insbesondere ein gasförmiger Brennstoff, verbrannt wird. Insbesondere kann das Brenneroberflächenelement zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig aus einem porösen Material, wie beispielsweise einem Sintermaterial, einem Gewebe, einem Gestrick und/oder einer Lochplatte ausgebildet sein. Das Brenneroberflächenelement ist zumindest teilweise als ein Gitterelement ausgebildet. Das Brenneroberflächenelement ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen von einem metallischen Material gebildet. Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ soll dabei insbesondere zumindest 60 %, vorteilhaft zumindest 70 %, vorzugsweise zumindest 80 % und besonders bevorzugt zumindest 90 % verstanden werden. Ferner kann die Brennervorrichtung zumindest ein Kühlkreiselement aufweisen. Unter einem „Kühlkreiselement“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, eine Verbrennungswärme von dem Brenneroberflächenelement zumindest teilweise abzuführen. Das Kühlkreiselement ist unmittelbar thermisch mit dem Brenneroberflächenelement gekoppelt. Insbesondere ist das Kühlkreiselement unmittelbar mechanisch mit dem Brenneroberflächenelement verbunden. Insbesondere kann das Kühlkreiselement zumindest einen Teil eines Kühlkreislaufs ausbilden. Insbesondere kann das Kühlkreiselement als ein Wasser- und/oder Luftkühlkreiselement ausgebildet sein.
-
Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine gattungsgemäße Brennervorrichtung mit verbesserten konstruktiven Eigenschaften bereitgestellt werden. Insbesondere durch die ausgehend vom Brennstoffverteiler zumindest abschnittsweise divergent zueinander verlaufenden Mischrohre eine vorteilhaft einfache und ökonomische Konstruktion des Brennstoffverteilers ermöglicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft geringe Komplexität einer Geometrie des Brennstoffverteilers erreicht werden.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Brennstoffverteiler eine Mehrzahl von Brennstoffdüsen aufweist, deren Düsenauslässe in Richtung der Mischrohre orientiert sind. Insbesondere sind die Düsenauslässe der Brennstoffdüsen derart orientiert, dass eine Austragerichtung der Brennstoffdüsen zumindest einer Haupterstreckungsrichtung der Mischrohre entspricht. Hierdurch kann ein vorteilhaft exaktes und/oder zuverlässiges Einblasen eines gasförmigen Brennstoffs in die Mischrohre erfolgen.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass jeweils benachbarte Mischrohre der Mischrohreinheit einen Winkel zwischen 10° und 45° einschließen. Hierdurch kann eine vorteilhaft kompakte Konstruktion der Mischrohreinheit und/oder eine vorteilhafte Ausrichtung und/oder Anordnung der Mischrohre innerhalb der Mischrohreinheit erreicht werden.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Brennervorrichtung zumindest eine Plenumkammer aufweist, in welche die Mischrohre mit einem dem Brennstoffverteiler gegenüberliegenden Ende münden. Unter einer „Plenumkammer“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Kammer verstanden werden, welche dem Brenneroberflächenelement fluidtechnisch vorgelagert ist und welche dazu vorgesehen ist, dem Brenneroberflächenelement einen gasförmigen Brennstoff und/oder ein gasförmiges Brennstoffgemisch gleichmäßig zuzuführen. Insbesondere ist die Plenumkammer unterhalb des Brenneroberflächenelements angeordnet. Insbesondere ist eine Wandung der Plenumkammer zumindest im Wesentlichen von dem Brenneroberflächenelement gebildet. Insbesondere bildet eine einen Teil einer Flammoberfläche bildenden Basis des Brenneroberflächenelements eine Wandung der Plenumkammer aus. Hierdurch kann eine vorteilhaft gleichmäßige Zuführung eines gasförmigen Brennstoffs und/oder eines gasförmigen Brennstoffgemischs zum Brenneroberflächenelement erreicht werden.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Brennervorrichtung eine Mehrzahl von Mischrohreinheiten aufweist, welche entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Brennstoffverteilers benachbart zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind die Mischrohreinheiten zumindest im Wesentlichen identisch zueinander ausgebildet. Insbesondere sind die Mischrohreinheiten mechanisch miteinander verbunden und/oder einstückig miteinander ausgebildet. Unter „einstückig“ soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Hierdurch kann ein vorteilhaft modularer Aufbau und/oder eine vorteilhafte Skalierbarkeit der Brennervorrichtung erreicht werden.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Brennstoffverteiler entlang der Schnittpunkte der Haupterstreckungsrichtungen der Mischrohre der Mischrohreinheiten verläuft. Vorzugsweise weist der Brennstoffverteiler einen zumindest im Wesentlichen geraden und unverzweigten Verlauf auf. Insbesondere weist der Brennstoffverteiler einen Verteilerkörper auf, welcher eine zumindest im Wesentlichen lineare Erstreckung aufweist. Der Verteilerkörper ist insbesondere zumindest im Wesentlichen frei von Verzweigungen. Der Verteilerkörper ist zumindest im Wesentlichen als ein Hohlkörper ausgebildet. Die Brennstoffdüsen des Brennstoffverteilers sind insbesondere an Außenwandungen des Verteilerkörpers angeordnet. Die Außenwandungen des Verteilerkörpers, an welchen Brennstoffdüsen angeordnet sind, verlaufen zumindest im Wesentlichen parallel zu jeweils einer Einblasöffnung eines Mischrohrs. Der Verteilerkörper weist insbesondere einen zumindest im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt auf. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache Konstruktion des Brennstoffverteilers erreicht werden. Ferner kann durch die unverzweigte Konstruktion vorteilhaft einfach und/oder zuverlässig eine Gasdichtheit des Verteilerkörpers erreicht werden.
-
Ferner wird ein Gasbrenner, insbesondere ein Vormischgasbrenner, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung vorgeschlagen. Hierdurch kann ein vorteilhaft einfacher und/oder zuverlässiger Aufbau eines Gasbrenners ermöglicht werden.
-
Die erfindungsgemäße Brennervorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Brennervorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
-
Figurenliste
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Gasbrenners mit einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung in einer Ansicht von oben,
- 2 eine perspektivische Schnittdarstellung der Brennervorrichtung aus 1,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Brenneroberflächenelements und
- 4 eine Profilansicht des Brenneroberflächenelements aus 3.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Gasbrenners 10, welcher als ein Vormischbrenner ausgebildet ist. 1 zeigt den Gasbrenner 10 in einer Ansicht von oben. 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Gasbrenners 10. Der Gasbrenner 10 weist eine Mehrzahl von zumindest im Wesentlichen in einer Ebene 36 angeordneten zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildeten Brenneroberflächenelementen 12 auf. Ferner weist der Gasbrenner 10 eine Brennervorrichtung 56 mit einer Mischrohreinheit 54, welche eine Mehrzahl von Mischrohren 42 aufweist, und einen Brennstoffverteiler 44 auf. Die Mischrohre 42 sind dazu vorgesehen, einen gasförmigen Brennstoff mit Luft zu vermischen und das Brennstoffgemisch den Brenneroberflächenelementen 12 zuzuleiten. Der Brennstoffverteiler 44 ist dazu vorgesehen, den gasförmigen Brennstoff an einem dem Brenneroberflächenelement 12 gegenüberliegenden Ende in die Mischrohre 42 einzublasen. Ferner weist der Gasbrenner 10 zumindest eine Plenumkammer 40 auf, welche dazu vorgesehen ist, den Brenneroberflächenelementen 12 ein gasförmiges Brennstoffgemisch gleichmäßig zuzuführen, wobei die Brenneroberflächenelemente 12 zumindest teilweise innerhalb der Plenumkammer 40 angeordnet sind. Der Brennstoffverteiler 44 weist eine Mehrzahl von Brennstoffdüsen 46 auf, welche dazu vorgesehen sind den gasförmigen Brennstoff mit hoher Geschwindigkeit in die Mischrohre 42 einzublasen. Die hohe Geschwindigkeit des aus den Brennstoffdüsen 46 austretenden Brennstoffs erzeugt an einem Mischrohreintritt 48 einen Unterdruck, durch welchen Luft aus der Umgebung angesaugt wird. Die angesaugte Luft und der eingeblasene Brennstoff werden im folgenden Rohrabschnitt 50 des Mischrohrs 42 gemischt. Die Mischrohre 42 münden mit einem dem Brennstoffverteiler 44 gegenüberliegenden Ende 52 in der Plenumkammer 40. Die Mischrohre 42 verlaufen ausgehend vom Brennstoffverteiler 44 zumindest abschnittsweise divergent zueinander. Jeweils benachbarte Mischrohre 42 der Mischrohreinheit 54 schließen einen Winkel zwischen 10° und 45° ein. Der Brennstoffverteiler 44 ist zumindest teilweise in einem Schnittpunkt der Haupterstreckungsrichtungen der Mischrohre 42 angeordnet. Der Brennstoffverteiler 44 weist eine Mehrzahl von Brennstoffdüsen 46 auf, deren Düsenauslässe in Richtung der Mischrohre 42 orientiert sind. Der Brennstoffverteiler 44 weist einen zumindest im Wesentlichen geraden und unverzweigten Verlauf auf. Vorzugsweise weist die Brennervorrichtung 56 eine Mehrzahl von Mischrohreinheiten 54 auf, welche entlang einer Haupterstreckungsrichtung des Brennstoffverteilers 44 benachbart zueinander angeordnet sind, wobei der Brennstoffverteiler 44 vorzugsweise entlang der Schnittpunkte der Haupterstreckungsrichtungen der Mischrohre 42 der Mischrohreinheiten 54 verläuft.
-
Der Gasbrenner 10 weist ferner ein Kühlkreiselement 16 auf. Das Kühlkreiselement 16 ist jeweils thermisch mit den Brenneroberflächenelementen 12 gekoppelt. Das Kühlkreiselement 16 ist dazu vorgesehen, Wärme von den Brenneroberflächenelementen 12 abzuführen. Das Kühlkreiselement 16 ist zumindest im Wesentlichen röhrenförmig ausgebildet. Das Kühlkreiselement 16 ist dazu vorgesehen, von zumindest einem Kühlfluid 32, insbesondere Wasser, durchflossen zu werden. Das Kühlkreiselement 16 ist hier beispielhaft U-förmig ausgebildet.
-
3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Brenneroberflächenelements 12. 4 zeigt eine Profilansicht des Brenneroberflächenelements 12. Das Brenneroberflächenelement 12 weist eine Vielzahl von Durchlassausnehmungen 34 für ein Verbrennungsfluid auf. Ein Flächenanteil der Durchlassausnehmungen 34 beträgt in Relation zu einer Gesamtoberfläche des Brenneroberflächenelements 12 zumindest 50 %. Das Brenneroberflächenelement 12 weist Kontaktflächen 18 auf, welche zu einer thermischen Kontaktierung des Kühlkreiselements 16 vorgesehen sind. Vorzugsweise weist das Brenneroberflächenelement 12 zumindest im Wesentlichen ringförmige Kontaktflächen 18 auf, welche dazu vorgesehen sind, das Kühlkreiselement 16 in Umfangsrichtung zumindest im Wesentlichen vollständig zu umschließen. Insbesondere sind die Kontaktflächen 18 zumindest im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Das Kühlkreiselement 16 weist eine zumindest im Wesentlichen zu einer Innengeometrie der Kontaktflächen 18 des Brenneroberflächenelements 12 korrespondierende Außengeometrie auf. Insbesondere weist das Kühlkreiselement 16 eine zumindest im Wesentlichen zylinderförmige Außengeometrie auf. Insbesondere entspricht ein Außendurchmesser des Kühlkreiselements 16 zumindest im Wesentlichen einem Innendurchmesser der ringförmigen Kontaktflächen 18. Insbesondere kann zwischen einer Oberfläche des Kühlkreiselements 16 und den Kontaktflächen 18 des Brenneroberflächenelements 12 zusätzlich ein Wärmeleitelement und/oder eine Wärmeleitpaste angeordnet sein.
-
Das Brenneroberflächenelement 12 weist Ausnehmungen 20, 22, 24, 26 auf, welche zu einer Durchführung des Kühlkreiselements 16 vorgesehen sind. Das Brenneroberflächenelement 12 ist zumindest im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Jeweils zwei der Ausnehmungen 20, 22, 24, 26 zu einer Durchführung des Kühlkreiselements 16 sind jeweils in einem Schenkel 28, 30 des Brenneroberflächenelements 12 angeordnet. Die Schenkel 28, 30 sind zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die Schenkel 28, 30 gehen von einer einen Teil einer Flammoberfläche 14 bildenden Basis 38 des Brenneroberflächenelements 12 aus. Die Schenkel 28, 30 sind zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Basis 38 angeordnet. Die Basis 38 des Brenneroberflächenelements 12 ist insbesondere als ein zumindest im Wesentlichen ebenes Lochblech ausgebildet. Die Schenkel 28, 30 sind einstückig mit der Basis 38 des Brenneroberflächenelements 12 ausgebildet. Insbesondere ist jeder Ausnehmung 20, 22, 24, 26 jeweils eine Kontaktfläche 18 zugeordnet. Die Ausnehmung 20, 22, 24, 26 zur Durchführung des Kühlkreiselements 16 und die ringförmigen Kontaktflächen 18 sind insbesondere zumindest im Wesentlichen fluchtend zueinander ausgerichtet. Das Kühlkreiselement 16 wird zu einer Montage durch die Ausnehmungen 20, 22, 24, 26 hindurch geschoben, wobei das Kühlkreiselement 16 die Kontaktflächen 18 des Brenneroberflächenelements 12 kontaktiert. Insbesondere kann das Kühlkreiselement 16 beispielsweise mittels hydraulischer Expansion oder einem anderen geeignetem Verfahren an die Kontaktflächen 18 angepresst werden.
