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Stand der Technik
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Es ist bereits eine Brennervorrichtung, insbesondere für einen Gasbrenner, mit zumindest einem Flammenbildungsbereich, mit zumindest einem Gaszufuhrbereich und mit zumindest einem gasdurchlässigen, plattenförmigen Brennerelement, das zwischen dem Gaszufuhrbereich und dem Flammenbildungsbereich zu einer Verteilung eines Brennstoffs aus dem Gaszufuhrbereich in den Flammenbildungsbereich angeordnet ist, vorgeschlagen worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtung, insbesondere für einen Gasbrenner, mit zumindest einem Flammenbildungsbereich, mit zumindest einem Gaszufuhrbereich und mit zumindest einem gasdurchlässigen, plattenförmigen Brennerelement, das zwischen dem Gaszufuhrbereich und dem Flammenbildungsbereich zu einer Verteilung eines Brennstoffs aus dem Gaszufuhrbereich in den Flammenbildungsbereich angeordnet ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Brennervorrichtung zumindest ein in dem Gaszufuhrbereich angeordnetes Umlenkelement aufweist, welches eine Fluidpassage für den Brennstoff zu dem Brennerelement vorgibt. Vorzugsweise ist die Brennervorrichtung dazu vorgesehen, während eines Betriebs den Brennstoff in dem Flammenbildungsbereich zu verbrennen. Vorzugsweise ist die Brennervorrichtung dazu vorgesehen, über den Gaszufuhrbereich den Brennstoff, insbesondere in einem nicht-entzündeten Zustand, dem Flammenbildungsbereich zuzuführen. Insbesondere ist das Brennerelement dazu vorgesehen, einen Zufuhrstrom des Brennstoffs zu kontrollieren, beispielsweise räumlich aufzufächern, zu dosieren und/oder zu entwirbeln, um eine definierte Flammenform in dem Flammenbildungsbereich zu erreichen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell eingerichtet, speziell ausgelegt und/oder speziell 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 umfasst der Brennstoff Erdgas, Methan, Butan, Propan, einen sonstigen Kohlenwasserstoff und/oder Wasserstoff. Vorzugsweise ist der Brennstoff, insbesondere bei Eintritt in die Brennervorrichtung, mit Sauerstoff vorgemischt, beispielsweise mittels einer Vormischkammer des Gasbrenners. Alternativ umfasst die Brennervorrichtung eine Sauerstoffzufuhrleitung, welche in dem Flammenbildungsbereich und/oder dem Gaszufuhrbereich mündet.
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Vorzugsweise weist das Brennerelement eine dem Gaszufuhrbereich zugewandte Gasfläche auf. Vorzugsweise weist das Brennerelement eine dem Flammenbildungsbereich zugewandte Brennfläche auf. Vorzugsweise bildet die Brennfläche und/oder die Gasfläche die größte Außenfläche des Brennerelements aus. Vorzugsweise sind die Brennfläche und die Gasfläche zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter „plattenförmig“ soll insbesondere verstanden werden, dass ein maximaler Abstand zwischen der Brennfläche und der Gasfläche kleiner, insbesondere zumindest fünfmal kleiner, bevorzugt zumindest zehnmal kleiner, als eine maximale Erstreckung der Brennfläche und/oder der Gasfläche ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Brennerelement als, insbesondere starre, Platte, als Blech, als Gewebe und/oder als Folie ausgebildet. Vorzugsweise ist das Brennerelement, insbesondere die Gasfläche und/oder die Brennfläche, eben ausgebildet. Alternativ weist die Gasfläche und/oder die Brennfläche eine Krümmung auf. Beispielsweise kann das Brennerelement als Hohlzylinder, als Hohlhalbzylinder, als Hohlhalbkugel oder in einer sonstigen Form ausgebildet sein.
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Vorzugweise weist das Brennerelement eine Vielzahl an Durchgängen, insbesondere von der Gasfläche zu der Brennfläche, auf, welche den Gaszufuhrbereich mit dem Flammenbildungsbereich fluidtechnisch verbinden. Beispielsweise ist das Brennerelement perforiert, porös, netzartig, gitterartig oder anderweitig gasdurchlässig ausgebildet. Optional umfasst das Brennerelement einen gasundurchlässigen Rahmenbereich, welcher einen gasdurchlässigen Bereich des Brennerelements umgibt. Beispielsweise ist der Rahmenbereich zu einer mechanischen Stabilisierung des gasdurchlässigen Bereichs, zu einer Fixierung des Brennerelements an dem Gasbrenner und/oder zu einer Begrenzung des Flammenbildungsbereichs vorgesehen. Die Durchgänge können regelmäßig, unregelmäßig, zufällig, in einem einheitlichen Muster und/oder in lokalen Gruppen angeordnet sein. Vorzugsweise ist eine maximale Öffnungsweite der Durchgänge zumindest 10-mal kleiner, vorzugsweise mehr als 20-mal kleiner, besonders bevorzugt mehr als 50-mal kleiner, als eine maximale Erstreckung der Gasfläche und/oder der Brennfläche.
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Vorzugsweise ist der Gaszufuhrbereich von einer Wandung beispielsweise eines Plenums, einer Vormischkammer, einer Zufuhrleitung des Gasbrenners oder dergleichen begrenzt. Optional umfasst die Brennervorrichtung die Wandung zur Begrenzung des Gaszufuhrbereichs. Vorzugsweise ist das Umlenkelement innerhalb des Gaszufuhrbereichs angeordnet und/oder ragt in den Gaszufuhrbereich hinein. Vorzugsweise ist das Umlenkelement unterschiedlich von der Wandung ausgebildet, die den Gaszufuhrbereich begrenzt. Es ist denkbar, dass das Umlenkelement zu einer Fixierung in dem Gaszufuhrbereich einstückig mit der Wandung verbunden ist. Alternativ ist das Umlenkelement von einem Abschnitt der Wandung gebildet, beispielsweise als Ausbuchtung der Wandung ausgebildet. Insbesondere sind zumindest zwei verschiedene, insbesondere voneinander abgewandte, Außenflächen des Umlenkelements dem Gaszufuhrbereich zugewandt. Insbesondere ist das Umlenkelement dazu vorgesehen, den Zufuhrstrom des Brennstoffs innerhalb des Gaszufuhrbereichs vorzugeben. Insbesondere verlängert das Umlenkelement einen Weg des Zufuhrstroms durch den Gaszufuhrbereich gegenüber einer direkten Verbindung von einer Eintrittsstelle für den Brennstoff in den Gaszufuhrbereich zu dem Brennerelement, insbesondere zu zumindest einem der Durchgänge des Brennerelements. Vorzugsweise ist das Umlenkelement in einem Nahbereich des Brennerelements angeordnet. Insbesondere ist ein maximaler Abstand zwischen dem Brennerelement und dem Umlenkelement kleiner, insbesondere zumindest dreimal kleiner, bevorzugt zumindest fünfmal kleiner, als eine maximale Erstreckung des Brennerelements.
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Insbesondere ist die Fluidpassage ein materialfreier Teilbereich des Gaszufuhrbereichs. Insbesondere ist die Fluidpassage dazu vorgesehen, den Brennstoff an dem Umlenkelement vorbei und/oder in vorgegebenen Abschnitten des Umlenkelements durch das Umlenkelement hindurch passieren zu lassen. Beispielsweise ist die Fluidpassage durch eine, insbesondere einzelne, Ausnehmung in dem Umlenkelement, durch eine Außenkontur des Umlenkelements, durch einen porösen Teilbereich des Umlenkelements oder dergleichen vorgegeben. Es ist denkbar, dass die Fluidpassage durch eine Vielzahl an Einzelkanälen, Poren oder dergleichen gebildet wird. Beispielsweise ist das Umlenkelement plattenförmig, zylinderförmig, insbesondere stabförmig oder scheibenförmig, kugelförmig, insbesondere halbkugelförmig, keilförmig, gitterförmig oder in einer sonstigen Form zur Vorgabe der Fluidpassage ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Brennervorrichtung mehrere, insbesondere voneinander beabstandete, Umlenkelemente zur Vorgabe der Fluidpassage aufweist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Strömung des Brennstoffs in dem Gaszufuhrbereich ortsabhängig gestaltet werden. Insbesondere kann die Strömung des Brennstoffs zu verschiedenen Durchgängen in dem Brennerelement unterschiedlich gestaltet werden. Insbesondere können fluiddynamische Effekte genutzt werden, um eine Ausspeisung des Brennstoffs aus den Durchgängen zu manipulieren. Insbesondere kann ein strömungsgeschwindigkeitsabhängiger, lokal begrenzter Unterdruck erzeugt werden, um eine Ausspeisegeschwindigkeit durch eine lokal begrenzte Gruppe von Durchgängen gegenüber den übrigen Durchgängen zu verringern. Insbesondere kann auf bewegliche Teile zur Manipulation der Strömung verzichtet werden. Insbesondere kann eine verschleißarme Brennervorrichtung bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine Steuerungselektronik für die Brennervorrichtung und/oder den Gasbrenner vorteilhaft unkompliziert ausfallen. Insbesondere kann lokal ein Anwachsen einer Flammenlänge bei steigenden Strömungsgeschwindigkeiten des Brennstoffs, insbesondere vorteilhaft automatisch, vorteilhaft gering gehalten und/oder umgekehrt werden. Insbesondere kann eine thermomechanische Belastung vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann eine Erzeugung von Kohlenstoffmonoxid vorteilhaft gering gehalten werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass das Umlenkelement als Umlenkplatte ausgebildet ist, die zumindest im Wesentlichen parallel zu dem Brennerelement angeordnet ist. Vorzugsweise weist das Umlenkelement eine dem Brennerelement zugewandte Brennerfläche auf. Vorzugsweise weist das Brennerelement eine der Eintrittsstelle für den Brennstoff in den Gaszufuhrbereich zugewandte Einlassfläche auf. Vorzugsweise bildet die Brennerfläche und/oder die Eintrittsfläche die größte Außenfläche des Umlenkelements aus. Vorzugsweise sind die Brennerfläche und die Einlassfläche zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Ein maximaler Abstand zwischen der Brennerfläche und der Eintrittsfläche ist kleiner, insbesondere zumindest fünfmal kleiner, bevorzugt zumindest zehnmal kleiner, als eine maximale Erstreckung der Brennerfläche und/oder der Eintrittsfläche ausgebildet. Vorzugsweise ist das Umlenkelement, insbesondere die Einlassfläche und/oder die Brennerfläche, eben ausgebildet. Alternativ weist die Einlassfläche und/oder die Brennerfläche eine Krümmung auf. Beispielsweise kann das Umlenkelement als Hohlzylinder, als Hohlhalbzylinder, als Hohlhalbkugel oder in einer sonstigen Form ausgebildet sein. Vorzugsweise sind das Umlenkelement und das Brennerelement konzentrisch angeordnet. Insbesondere sind die Brennerfläche des Umlenkelements und die Gasfläche des Brennerelements zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Umlenkelement vorteilhaft einfach realisiert werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft einfache Montage des Umlenkelements erreicht werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass eine dem Brennerelement zugewandten Fläche des Umlenkelements zumindest im Wesentlichen gleich groß wie eine dem Umlenkelement zugewandte Fläche des Brennerelements ist. Insbesondere ist eine maximale Erstreckung der Brennerfläche des Umlenkelements zumindest im Wesentlichen gleich der der Gasfläche des Brennerelements. Unter zwei „im Wesentlichen gleichen“ Werten soll insbesondere verstanden werden, dass ein kleinstes bildbares Verhältnis dieser Werte zumindest 50 %, bevorzugt zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 90 % beträgt. Vorzugsweise ist die Gasfläche größer als die Brennerfläche. Insbesondere abhängig von der Gasdurchlässigkeit des Brennerelements, kann ein Flächeninhalt der Brennerfläche größer oder kleiner sein als ein Flächeninhalt der Gasfläche. Vorzugsweise ist das Umlenkelement zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Unter „im Wesentlichen quaderförmig“ soll insbesondere verstanden werden, dass ein kleinster gedachter Quader, der das Umlenkelement gerade noch vollständig umschließt, zumindest zu 75 %, bevorzugt zu mehr als 85 %, besonders bevorzugt zu mehr als 90 %, von dem Umlenkelement ausgefüllt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft hohe Kontrolle über die Fluiddynamik des Brennstoffs erreicht werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Umlenkelement zusammen mit einer den Gaszufuhrbereich begrenzenden Wandung die Fluidpassage vorgibt. Insbesondere gibt eine Außenkontur des Umlenkelements zusammen mit der Wandung die Fluidpassage vor. Insbesondere ist das Umlenkelement gasundurchlässig. Insbesondere können/kann die gesamte Außenkontur, ein Abschnitt der Außenkontur oder mehrere Abschnitte der Außenkontur des Umlenkelements die Fluidpassage oder mehrere Fluidpassagen vorgeben. Unter einer „Außenkontur“ soll insbesondere die räumliche Begrenzung eines Elements verstanden werden, welches insbesondere in einer Ebene parallel zu dem Brennerelement, insbesondere zu der Gasfläche, angeordnet ist. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung des die Fluidpassage vorgebenden Abschnitts der Außenkontur zumindest im Wesentlichen parallel zu einer maximalen Quererstreckung des Umlenkelements und insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer maximalen Längserstreckung des Umlenkelements. Insbesondere kann der die Fluidpassage vorgebende Abschnitt der Außenkontur gleich lang oder kürzer als die maximale Quererstreckung des Umlenkelements ausgebildet sein. Insbesondere blockiert das Umlenkelement einen direkten Pfad für den Brennstoff von der Eintrittsstelle in den Gaszufuhrbereich zu zumindest einem der Durchgänge in dem Brennerelement. Insbesondere ist das Umlenkelement dazu vorgesehen, dass der Brennstoff, insbesondere bei Druckbeaufschlagung, um das Umlenkelement herum strömt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Umlenkelement in vorteilhaft wenigen Einzelschritten hergestellt werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein gasdurchlässiger Teilbereich des Umlenkelements die Fluidpassage vorgibt. Vorzugsweise weist das Umlenkelement in dem zumindest einen gasdurchlässigen Teilbereich zumindest eine Materialaussparung, Kanäle, Poren, eine Gitterstruktur oder dergleichen zu einem Durchlassen des Brennstoffs auf. Vorzugsweise umfasst das Umlenkelement zumindest einen Teilbereich, der gasundurchlässig ist. Vorzugsweise ist der zumindest eine gasdurchlässige Teilbereich näher an zumindest einer der den Gaszufuhrbereich begrenzenden Wandungen angeordnet als der gasundurchlässige Teilbereich. Vorzugsweise umfasst der zumindest eine gasundurchlässige Teilbereich einen geometrischen Schwerpunkt des Umlenkelements. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Fluiddynamik des Brennstoffs vorteilhaft genau manipuliert werden.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Fluidpassage und ein Flammenerfassungsbereich des Brennerelements mit einer überdurchschnittlichen Gasdurchlässigkeit auf derselben Seite einer Referenzebene angeordnet sind, welche sich senkrecht zu dem Brennerelement erstreckt. Insbesondere ist der Flammenerfassungsbereich dazu vorgesehen, zu einer Erfassung mit einem Flammendetektor, insbesondere des Gasbrenners, zusammenzuwirken. Insbesondere ist der Flammenerfassungsbereich dazu vorgesehen, eine Flamme zu formen, die mit dem Flammendetektor, insbesondere über eine gesamte Modulationsspanne des Gasbrenners, erfassbar ist. Unter „überdurchschnittlich“ soll insbesondere über einem Durchschnittswert des Brennerelements liegend verstanden werden. Vorzugsweise ist die Gasdurchlässigkeit in dem Flammenerfassungsbereich größer, insbesondere zumindest doppelt so groß, bevorzugt mehr als dreimal so groß, als ein Durchschnittswert für die Gasdurchlässigkeit des Brennerelements. Unter einer „Gasdurchlässigkeit“ soll insbesondere eine Materialeigenschaft und/oder ein Geometriefaktor verstanden werden, welche/r ein Durchlassvermögen für Gas unabhängig von Umgebungsparametern und/oder Betriebsparametern, insbesondere unabhängig von einer Druckdifferenz, beschreibt. Beispielsweise kann eine Gasdurchlässigkeit als Rohdichte, als Porosität, als Anzahl an Durchgängen pro Flächeneinheit, als akkumulierte Öffnungsweite von Durchgängen pro Flächeneinheit oder dergleichen beschrieben werden. Vorzugsweise erstreckt sich die Referenzebene senkrecht zu der Gasfläche und/oder zu der Brennfläche. Vorzugsweise unterteilt die Referenzebene das Brennerelement, insbesondere die Gasfläche und/oder die Brennfläche, in einem Verhältnis von 1:1, bevorzugt in einem Verhältnis von 1:2, besonders bevorzugt in einem Verhältnis von 1:3, wobei der Flammenerfassungsbereich, insbesondere vollständig, in dem kleineren der durch die Referenzebene gegebenen Teilbereiche des Brennerelements angeordnet ist. In einer alternativen Ausgestaltung sind der Flammenerfassungsbereich und die Fluidpassage auf verschiedenen Seiten der Referenzebene angeordnet. Optional umfasst die Brennervorrichtung zumindest eine weitere Fluidpassage, welche auf derselben Seite oder auf der anderen Seite der Referenzebene wie die Fluidpassage und/oder der Flammenerfassungsbereich angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Anwachsen einer Flammenlänge in dem Flammenerfassungsbereich bei steigenden Strömungsgeschwindigkeiten des Brennstoffs vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann ein lineares Anwachsen der Flammenlänge mit einem Wärmeleistungsgrad der Brennervorrichtung vermieden werden. Insbesondere kann eine thermomechanische Belastung durch Flammen des Flammenerfassungsbereichs vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann eine Erzeugung von Kohlenstoffmonoxid, insbesondere in dem Flammenerfassungsbereich, vorteilhaft gering gehalten werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eine maximale Öffnungsweite der Fluidpassage und ein minimaler Abstand des Umlenkelements von dem Brennerelement zumindest die gleiche Größenordnung aufweisen. Vorzugsweise soll unter einer „Öffnungsweite“ eine maximale Erstreckung einer gedachten kleinsten Fläche, insbesondere entlang einer Richtung zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Referenzebene, verstanden werden, welche in einer Ebene parallel zu dem Brennerelement, insbesondere zu der Gasfläche, angeordnet ist und die Fluidpassage gerade noch verschließt. Der Ausdruck „im Wesentlichen senkrecht“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung definieren, wobei die Richtung und die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Vorzugsweise ist die Öffnungsweite kleiner als der Abstand. Unter „die gleiche Größenordnung aufweisen“ soll insbesondere sich um weniger als einen Faktor 10, bevorzugt um weniger als einen Faktor 5, besonders bevorzugt um weniger als einen Faktor 2, unterscheiden verstanden werden. Vorzugsweise ist die Öffnungsweite kleiner oder gleich dem minimalen Abstand. Alternativ ist die maximale Öffnungsweite größer oder gleich dem minimalen Abstand. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft ein lokaler Unterdruck in einem Nahbereich des Brennerelements erzeugt werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Brennervorrichtung ein Verjüngungsstrukturelement umfasst, welches zwischen dem Brennerelement und dem Umlenkelement angeordnet ist. Insbesondere ist das Verjüngungsstrukturelement dazu vorgesehen, einen durch das Brennerelement und das Umlenkelement angeordneten Gaskanal abschnittsweise zu verengen. Insbesondere sind das Verjüngungsstrukturelement und der Flammenerfassungsbereich auf derselben Seite der Referenzebene angeordnet. Insbesondere verengt das Verjüngungsstrukturelement den Gaskanal an dem Flammenerfassungsbereich. Insbesondere kann das Verjüngungsstrukturelement an dem Brennerelement und/oder an dem Umlenkelement angeordnet oder einstückig mit dem Brennerelement und/oder dem Umlenkelement ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Verjüngungsstrukturelement als Materialverdickung, als Einzelbauteil, als eingestanzte Stufe oder dergleichen ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft gezielt ein lokaler Unterdruck erzeugt werden. Insbesondere kann eine Position des lokalen Unterdrucks vorteilhaft ohne aufwendige Simulationen und/oder Testreihen bestimmt werden.
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Ferner wird ein Gasbrenner mit einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung vorgeschlagen. Insbesondere umfasst der Gasbrenner zumindest eine Vormischkammer, insbesondere mehrere Vormischkammern. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner zumindest eine Düse zu einer Einspritzung des Brennstoffs in die Vormischkammer. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner eine Luftansaugöffnung zu einem Ansaugen von Umgebungsluft, insbesondere bei einem Einspritzen des Brennstoffs in die Vormischkammer. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner zumindest ein Plenum. Vorzugsweise begrenzt die Wandung des Plenums den Gaszufuhrbereich. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner eine Brennstoffleitung von der Vormischkammer zu dem Plenum. Vorzugsweise mündet die Brennstoffleitung an der Einlassstelle, insbesondere mittig, in einen Bodenbereich des Plenums. Alternativ erstreckt sich die Brennstoffleitung über die gesamte Breite des Plenums, insbesondere in einer Ebene zumindest im Wesentlichen parallel zur Gasfläche des Brennerelements. Insbesondere zeigt eine Hauptausspeiserichtung der Brennstoffleitung zumindest im Wesentlichen senkrecht auf die Einlassfläche des Umlenkelements. Optional umfasst der Gasbrenner einen Wärmeübertrager zwischen der Vormischkammer und dem Plenum, insbesondere zu einer Temperierung, beispielsweise zu einer Vorerwärmung oder einer Kühlung, des Brennstoffs. Insbesondere ist die Brennervorrichtung an dem Plenum angeordnet. Insbesondere ist das Umlenkelement innerhalb des Plenums angeordnet. Insbesondere schließt das Brennerelement das Plenum ab. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner einen Flammendetektor, insbesondere einen Flammenionisationssensor. Insbesondere ist der Flammendetektor dazu vorgesehen, eine Flamme an dem Flammenerfassungsbereich der Brennervorrichtung zu detektieren. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein vorteilhaft verschleißarmer Gasbrenner zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann ein Risiko einer Beschädigung des Flammendetektors, insbesondere auch bei hoher erbrachter Wärmeleistung des Gasbrenners, vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann ein Abstand des Flammendetektors von dem Flammenerfassungsbereich vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft große Zuverlässigkeit einer Flammendetektion erreicht werden. Insbesondere können der Flammenbildungsbereich und insbesondere der Gasbrenner vorteilhaft kompakt gestaltet werden.
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Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung und/oder eines erfindungsgemäßen Gasbrenners vorgeschlagen. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt das Brennerelement hegestellt. Alternativ wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine Auslegung eines bereits bestehenden Brennerelements ermittelt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine Montageposition und/oder Auslegung für das Umlenkelement in Abhängigkeit von dem Brennerelement, ermittelt, insbesondere simuliert. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt das Umlenkelement, insbesondere in Abhängigkeit von dem Brennerelement hergestellt. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt das Umlenkelement in einem festen Abstand von dem Brennerelement angeordnet. Beispielsweise wird das Umlenkelement an der Wandung des Plenums fixiert, insbesondere verschweißt. Vorzugsweise wird das Umlenkelement entlang seiner maximalen Längserstreckung fixiert. Optional wird das Umlenkelement entlang seiner maximalen Quererstreckung fixiert. Beispielsweise wird das Umlenkelement mit Klemmelementen der Brennervorrichtung an dem Plenum fixiert. Beispielsweise werden das Brennerelement und das Umlenkelement an einem Gerüst der Brennervorrichtung befestigt. Beispielsweise werden zwischen dem Umlenkelement und dem Brennerelement Abstandshalter der Brennervorrichtung angeordnet, welche insbesondere das Umlenkelement an dem Brennerelement fixieren. Beispielsweise werden/wird an dem Umlenkelement Fußelemente und/oder ein Sockelelement befestigt, um das Umlenkelement in das Plenum des Gasbrenners zu stellen, insbesondere zwischen einem Boden des Plenums und dem Brennerelement einzuklemmen. Es ist denkbar, dass das Umlenkelement zusammen mit dem Plenum hergestellt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Umlenkelement vorteilhaft auf das Brennerelement abgestimmt werden. Vorteilhaft können bestehende Gasbrenner nachgerüstet werden.
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Die erfindungsgemäße Brennervorrichtung, der erfindungsgemäße Gasbrenner und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Brennervorrichtung, der erfindungsgemäße Gasbrenner und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, 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.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gasbrenners,
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung,
- 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Bren nervorrichtung,
- 5 eine schematische Darstellung einer zusätzlichen erfindungsgemäßen Brennerdarstellung,
- 6 eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Brennervorrichtung,
- 7 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Brennervorrichtung und
- 8 eine schematische Darstellung einer zusätzlichen alternativen erfindungsgemäßen Brennervorrichtung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt einen Gasbrenner 12a. Insbesondere ist der Gasbrenner 12a zu einem Einsatz in einem Warmwassergerät, insbesondere einem Durchlauferhitzer, vorgesehen. Insbesondere umfasst der Gasbrenner 12a zumindest eine Vormischkammer 48a, 50a, 52a. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 12a zumindest eine Düse zu einer Einspritzung eines Brennstoffs 20a in die Vormischkammer 48a, 50a, 52a. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 12a zumindest ein Plenum 46a. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 12a eine Brennstoffleitung von der Vormischkammer 48a, 50a, 52a zu dem Plenum 46a. Optional umfasst der Gasbrenner 12a einen Wärmeübertrager 54a zwischen der Vormischkammer 48a, 50a, 52a und dem Plenum 46a. Der Gasbrenner 12a umfasst eine Brennervorrichtung 10a. Insbesondere ist die Brennervorrichtung 10a an und/oder in dem Plenum 46a angeordnet.
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2 zeigt einen Querschnitt der Brennervorrichtung 10a. Die Brennervorrichtung 10a umfasst zumindest einen Flammenbildungsbereich 14a. Die Brennervorrichtung 10a umfasst zumindest eine Gaszufuhrbereich 16a. Insbesondere ist der Gaszufuhrbereich 16a von einer Wandung 30a und/oder eine weiteren Wandung 32a des Plenums 46a begrenzt. Die Brennervorrichtung 10a umfasst zumindest ein gasdurchlässiges, plattenförmiges Brennerelement 18a. Das Brennerelement 18a ist zwischen dem Gaszufuhrbereich 16a und dem Flammenbildungsbereich 14a angeordnet. Das Brennerelement 18a ist zu einer Verteilung des Brennstoffs 20a aus dem Gaszufuhrbereich 16a in den Flammenbildungsbereich 14a vorgesehen. Die Brennervorrichtung 10a umfasst zumindest ein in dem Gaszufuhrbereich 16a angeordnetes Umlenkelement 22a.
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Das Umlenkelement 22a ist als Umlenkplatte ausgebildet. Das Umlenkelement 22a ist zumindest im Wesentlichen parallel zu dem Brennerelement 18a angeordnet. Eine dem Brennerelement 18a zugewandte Fläche des Umlenkelements 22a ist zumindest im Wesentlichen gleich groß wie eine dem Umlenkelement 22a zugewandte Fläche des Brennerelements 18a. Das Umlenkelement 22a gibt eine Fluidpassage 24a für den Brennstoff 20a zu dem Brennerelement 18a vor. Das Umlenkelement 22a gibt zusammen mit der den Gaszufuhrbereich 16a begrenzenden Wandung 30a die Fluidpassage 24a vor. Insbesondere gibt das Umlenkelement 22a eine weitere Fluidpassage 26a für den Brennstoff 20a zu dem Brennerelement 18a vor. Ein gasdurchlässiger Teilbereich des Umlenkelements 22a gibt die weitere Fluidpassage 26a vor. Die Fluidpassage 24a und ein Flammenerfassungsbereich 34a des Brennerelements 18a mit einer überdurchschnittlichen Gasdurchlässigkeit sind auf derselben Seite einer Referenzebene angeordnet, welche sich senkrecht zu dem Brennerelement 18a erstreckt. Insbesondere sind die weitere Fluidpassage 26a und der Flammenerfassungsbereich 34a des Brennerelements 18a mit einer überdurchschnittlichen Gasdurchlässigkeit auf derselben Seite der Referenzebene angeordnet. Eine maximale Öffnungsweite 36a der Fluidpassage 24a und ein minimaler Abstand 40a des Umlenkelements 22a von dem Brennerelement 18a weisen zumindest die gleiche Größenordnung auf. Vorzugsweise ist die maximale Öffnungsweite 36a der Fluidpassage 24a kleiner als eine maximale Öffnungsweite 56a der durch den gasdurchlässigen Teilbereich vorgegebenen weiteren Fluidpassage 26a.
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3 zeigt ein Verfahren 44a zur Herstellung der Brennervorrichtung 10a. Vorzugsweise wird in zumindest einem Ermittlungsschritt 60a eine Auslegung des, insbesondere bereits existierenden, Brennerelements 18a ermittelt. Alternativ wird in einem Planungsschritt 62a eine Auslegung des in Planung befindlichen Brennerelements 18a ermittelt. Vorzugsweise wird in einem Simulationsschritt 64a abhängig von der Auslegung des Brennerelements 18a eine relative Position des Umlenkelements 22a zu dem Brennerelement 18a ermittelt. Beispielsweise wird in dem Simulationsschritt 64a insbesondere die Öffnungsweite 36a der Fluidpassage 24a, die Öffnungsweite 56a der weiteren Fluidpassage 26a, und/oder der minimale Abstand 40a des Umlenkelements 22a von dem Brennerelement 18a variiert, um das Umlenkelement 22a auszulegen, insbesondere um eine Position eines lokalen Unterdrucks relativ zu dem Flammenerfassungsbereich 34a während eines Betriebs der Brennervorrichtung 10a zu bestimmen. Vorzugsweise werden in dem Simulationsschritt 64a insbesondere eine maximale Erstreckung 58a des Flammenerfassungsbereichs 34a und/oder eine Verteilung der Durchgänge, insbesondere des gesamten Brennerelements 18a, berücksichtigt. Vorzugsweise wird das Umlenkelement 22a in einem Montageschritt 66a in dem Plenum 46a montiert. Vorzugsweise wird das Umlenkelement 22a in der zuvor simulierten Position relativ zu dem Brennerelement 18a in dem Plenum 46a fixiert, insbesondere mittels Punktschweißen. In einer alternativen Ausgestaltung wird, das Plenum 46a mit dem Umlenkelement 22a in einem einzigen Verfahrensschritt hergestellt.
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In den 4 bis 8 ist je ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 4 bis 8 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis f ersetzt.
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4 zeigt eine Brennervorrichtung 10b. Die Brennervorrichtung 10b umfasst zumindest einem Flammenbildungsbereich 14b. Die Brennervorrichtung 10b umfasst zumindest eine Gaszufuhrbereich 16b. Die Brennervorrichtung 10b umfasst zumindest ein gasdurchlässiges, plattenförmiges Brennerelement 18b. Das Brennerelement 18b ist zwischen dem Gaszufuhrbereich 16b und dem Flammenbildungsbereich 14b angeordnet. Das Brennerelement 18b ist zu einer Verteilung eines Brennstoffs 20b aus dem Gaszufuhrbereich 16b in den Flammenbildungsbereich 14b vorgesehen. Die Brennervorrichtung 10b umfasst zumindest ein in dem Gaszufuhrbereich 16b angeordnetes Umlenkelement 22b. Das Umlenkelement 22b gibt eine Fluidpassage 24b für den Brennstoff 20b zu dem Brennerelement 18b vor. Insbesondere ist die Fluidpassage 24b die einzige Möglichkeit für den Brennstoff 20b, das Umlenkelement 22b zu passieren. Insbesondere ist das Umlenkelement 22b gasundurchlässig ausgebildet. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Brennervorrichtung 10b darf auf die Beschreibung der 1 bis 3 verwiesen werden. Insbesondere ist die Brennervorrichtung 10b für den Gasbrenner 12a geeignet.
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5 zeigt eine Brennervorrichtung 10c. Die Brennervorrichtung 10c umfasst zumindest einem Flammenbildungsbereich 14c. Die Brennervorrichtung 10c umfasst zumindest eine Gaszufuhrbereich 16c. Die Brennervorrichtung 10c umfasst zumindest ein gasdurchlässiges, plattenförmiges Brennerelement 18c. Das Brennerelement 18c ist zwischen dem Gaszufuhrbereich 16c und dem Flammenbildungsbereich 14c angeordnet. Das Brennerelement 18c ist zu einer Verteilung eines Brennstoffs 20c aus dem Gaszufuhrbereich 16c in den Flammenbildungsbereich 14c vorgesehen. Die Brennervorrichtung 10c umfasst zumindest ein in dem Gaszufuhrbereich 16c angeordnetes Umlenkelement 22c.
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Das Umlenkelement 22c gibt eine Fluidpassage 24c für den Brennstoff 20c zu dem Brennerelement 18c vor. Das Umlenkelement 22c gibt zusammen mit einer den Gaszufuhrbereich 16c begrenzenden Wandung 30c die Fluidpassage 24c vor. Insbesondere gibt das Umlenkelement 22c eine weitere Fluidpassage 28c für den Brennstoff 20c zu dem Brennerelement 18c vor. Das Umlenkelement 22c gibt zusammen mit einer den Gaszufuhrbereich 16c begrenzenden weiteren Wandung 32c die weitere Fluidpassage 28c vor. Insbesondere sind die Wandung 30c und die weitere Wandung 32c voneinander beabstandet angeordnet. Insbesondere ist die weitere Wandung 32c Teil eines Plenums 46c. Insbesondere sind die weitere Fluidpassage 28c und ein Flammenerfassungsbereich 34c auf verschiedenen Seiten einer Referenzebene angeordnet, welche senkrecht zu dem Brennerelement 18c verläuft. Insbesondere sind die weitere Fluidpassage 28c und die Fluidpassage 24c auf verschiedenen Seiten der Referenzebene angeordnet, welche senkrecht zu dem Brennerelement 18c verläuft. Vorzugsweise sind eine maximale Öffnungsweite 36c der Fluidpassage 24c und eine maximale Öffnungsweite 38c der weiteren Fluidpassage 28c zumindest im Wesentlichen gleich groß. Alternativ sind die maximalen Öffnungsweiten 36c, 38c der verschiedenen Fluidpassagen 24c, 28c unterschiedlich groß. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Brennervorrichtung 10c darf auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen werden. Insbesondere ist die Brennervorrichtung 10c für den Gasbrenner 12a geeignet.
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6 und 7 zeigen je eine Brennervorrichtung 10d, 10e. Die Brennervorrichtung 10d, 10e umfasst zumindest einen Flammenbildungsbereich 14d, 14e. Die Brennervorrichtung 10d, 10e umfasst zumindest einen Gaszufuhrbereich 16d, 16e. Die Brennervorrichtung 10d, 10e umfasst zumindest ein gasdurchlässiges, plattenförmiges Brennerelement 18d, 18e. Das Brennerelement 18d, 18e ist zwischen dem Gaszufuhrbereich 16d, 16e und dem Flammenbildungsbereich 14d, 14e angeordnet. Das Brennerelement 18d, 18e ist zu einer Verteilung eines Brennstoffs 20d, 20e aus dem Gaszufuhrbereich 16d, 16e in den Flammenbildungsbereich 14d, 14e vorgesehen. Die Brennervorrichtung 10d, 10e umfasst zumindest ein in dem Gaszufuhrbereich 16d, 16e angeordnetes Umlenkelement 22d, 22e. Das Umlenkelement 22d, 22e gibt eine Fluidpassage 28d, 28e für den Brennstoff 20d, 20e zu dem Brennerelement 18d, 18e vor. Das Umlenkelement 22d, 22e gibt zusammen mit einer den Gaszufuhrbereich 16c, 16d begrenzenden weiteren Wandung 32d, 32e die weitere Fluidpassage 28d, 28e vor. Insbesondere sind die Fluidpassage 28d, 28e und ein Flammenerfassungsbereich 34d, 34e auf verschiedenen Seiten einer Referenzebene angeordnet, welche senkrecht zu dem Brennerelement 18d, 18e verläuft. Insbesondere sind eine maximale Öffnungsweite 38d, 38e der Fluidpassage 28d, 28e und ein minimaler Abstand 40d, 40e des Umlenkelements 22d, 22e von dem Brennerelement 18d, 18e zumindest im Wesentlichen gleich groß. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Brennervorrichtungen 10d, 10e darf auf die Beschreibung der 1 bis 5 verwiesen werden. Insbesondere sind die Brennervorrichtungen 10d, 10e für den Gasbrenner 12a geeignet.
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8 zeigt eine Brennervorrichtung 10f. Die Brennervorrichtung 10f umfasst zumindest einem Flammenbildungsbereich 14f. Die Brennervorrichtung 10f umfasst zumindest eine Gaszufuhrbereich 16f. Die Brennervorrichtung 10f umfasst zumindest ein gasdurchlässiges, plattenförmiges Brennerelement 18f. Das Brennerelement 18f ist zwischen dem Gaszufuhrbereich 16f und dem Flammenbildungsbereich 14f angeordnet. Das Brennerelement 18f ist zu einer Verteilung eines Brennstoffs 20f aus dem Gaszufuhrbereich 16f in den Flammenbildungsbereich 14f vorgesehen. Die Brennervorrichtung 10f umfasst zumindest ein in dem Gaszufuhrbereich 16f angeordnetes Umlenkelement 22f. Das Umlenkelement 22f gibt eine Fluidpassage 24f für den Brennstoff 20f zu dem Brennerelement 18f vor. Die Brennervorrichtung 10f umfasst ein Verjüngungsstrukturelement 42f, welches zwischen dem Brennerelement 18f und dem Umlenkelement 22f angeordnet ist. Insbesondere ist das Verjüngungsstrukturelements 42f als gestanzte Stufe des Umlenkelements 22f ausgebildet. Insbesondere verringert das Verjüngungsstrukturelement 42f lokal einen Abstand 40f des Brennerelements 18f von dem Umlenkelement 22f, insbesondere an einem Flammenerfassungsbereich 34f des Brennerelements 18f. Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen der Brennervorrichtung 10f darf auf die Beschreibung der 1 bis 7 verwiesen werden. Insbesondere ist die Brennervorrichtung 10f für den Gasbrenner 12a geeignet.
