DE102021123219A1 - Burner for a heating device that can essentially be operated with hydrogen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Brenner (5) für ein im Wesentlichen mit Wasserstoff betreibbares Heizgerät (1), mit einem Brennermantel (7), der einen Innenraum (8) von einem Brennraum (2) abtrennt und Kanälen (12), die sich von einem Eintrittsende (10) an einer Mantelinnenfläche (14) zu einem Austrittsende (11) an einer Mantelaußenfläche (15) strecken und die dazu eingerichtet sind, das Brenngas-Luft-Gemisch (G) von dem Innenraum (8) in den Brennraum (2) zu leiten, wobei die Kanäle (12) an ihrem Austrittsende (11) eine Strömungsleitstruktur (16) aufweisen, die eine Vergrößerung des Flammenabstandes (F) von Flammen (13) zu der Mantelaußenfläche (15) bewirken.The invention relates to a burner (5) for a heater (1) that can be operated essentially with hydrogen, with a burner jacket (7) which separates an interior (8) from a combustion chamber (2) and channels (12) which are separated from a Stretch the inlet end (10) on a jacket inner surface (14) to an outlet end (11) on a jacket outer surface (15) and which are set up to convey the fuel gas-air mixture (G) from the interior (8) into the combustion chamber (2) to direct, wherein the channels (12) at their outlet end (11) have a flow guide structure (16) which cause an increase in the distance (F) of flames (13) to the outer surface (15) of the jacket.
Description
Die Erfindung betrifft einen Brenner für ein Heizgerät, das mit reinem Wasserstoff und/oder einem im Wesentlichen Wasserstoff enthaltenden Brenngas betreibbar ist. Wasserstoff als Brenngas oder als Beimischung zu Brenngasen wird immer wichtiger, und es werden große Anstrengungen unternommen, neue oder auch existierende Heizgeräte für einen Betrieb damit zu ertüchtigen. Dabei geht es nicht nur um große Anlagen, sondern auch um Wandgeräte zur Erwärmung von Wasser und generell um Heizgeräte für die Beheizung von Gebäuden und/oder die Bereitstellung von warmem Wasser. Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet für solche Heizgeräte, die mit reinem Wasserstoff oder mit Brenngas, das zu mehr als 50%, insbesondere mehr als 97% aus Wasserstoff besteht, betrieben werden sollen oder können.The invention relates to a burner for a heating device that can be operated with pure hydrogen and/or a fuel gas that essentially contains hydrogen. Hydrogen as a fuel gas or as an admixture to fuel gases is becoming more and more important, and great efforts are being made to upgrade new or existing heating devices for operation with it. It is not only a question of large systems, but also of wall-mounted units for heating water and, in general, heaters for heating buildings and/or providing hot water. The present invention is particularly suitable for such heaters that should or can be operated with pure hydrogen or with fuel gas that consists of more than 50%, in particular more than 97%, hydrogen.
Topfförmige (meist zylindrische) Brenner, die aber auch von der Zylinderform abweichende Formen aufweisen können (bspw. die Form eines Rechtecks, eines abgerundeten Rechteckes ein gewölbte Form oder ähnliche Formen) sind bei Heizgeräten weithin bekannt. Ein solcher Brenner ist an einer Brennertür montiert, die in eine Verbrennungskammer mit umliegendem Wärmetauscher eingebaut ist. Ein vorgemischtes, brennbares Brenngas-Luft-Gemisch strömt durch die Brennertür in den Brenner. Durch Löcher mit einem vorgebbaren Lochbild in einem (zylindrischen) Mantel-Bereich des Brenners strömt das Brenngas weiter in den Verbrennungsraum, wo es gezündet wird und verbrennt. Das Lochbild ist so gestaltet, dass die Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches in den Verbrennungsraum auf die jeweilige (vom Brenngas abhängige) Flammgeschwindigkeit abgestimmt ist. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Flamme mit einem gewissen Abstand zu einer Oberfläche eines Brennerkörpers brennt, um dessen Temperatur niedrig zu halten. Dies ist über einen gesamten Modulationsbereich (Bereich unterschiedlich einstellbarer Leistung) des Heizgerätes anzustreben. Die Temperatur des Brennerkörpers darf in keinem Fall die Zündtemperatur des Brenngas-Luft-Gemisches erreichen, um ein Rückzünden innerhalb des Brenners (Flammenrückschlag in einen Innenraum des Brennerkörpers) zu verhindern.Pot-shaped (usually cylindrical) burners, which can also have shapes deviating from the cylindrical shape (e.g. the shape of a rectangle, a rounded rectangle, a curved shape or similar shapes) are widely known in heating devices. Such a burner is mounted on a burner door built into a combustion chamber with a surrounding heat exchanger. A pre-mixed, combustible mixture of fuel gas and air flows through the burner door into the burner. The fuel gas flows through holes with a definable hole pattern in a (cylindrical) jacket area of the burner into the combustion chamber, where it is ignited and burns. The hole pattern is designed in such a way that the outflow speed of the combustible gas-air mixture into the combustion chamber is matched to the respective flame speed (depending on the combustible gas). In addition, it is important that the flame burns at a certain distance from a surface of a burner body in order to keep its temperature low. This is to be aimed for over the entire modulation range (range of differently adjustable output) of the heater. The temperature of the burner body must never reach the ignition temperature of the combustible gas-air mixture in order to prevent backfires within the burner (flame flashback into an interior of the burner body).
Wasserstoff unterscheidet sich bei seiner Verbrennung in mehreren Punkten von bisher verwendeten Brenngasen, insbesondere ist eine Wasserstofflamme für das menschliche Auge fast unsichtbar (strahlt aber im ultravioletten Spektralbereich), strahlt weniger Wärme ab als mit kohlenstoffhaltigen Brennstoffen erzeugte Flammen, brennt aber heißer. Die vorliegende Erfindung soll Heizgeräte besonders auch geeignet machen für eine Umstellung auf einen Betrieb mit reinem Wasserstoff oder mit Brenngas, das zu mehr als 50%, insbesondere mehr als 97% aus Wasserstoff besteht.During its combustion, hydrogen differs from previously used fuel gases in several respects, in particular a hydrogen flame is almost invisible to the human eye (but radiates in the ultraviolet spectral range), radiates less heat than flames produced with carbonaceous fuels, but burns hotter. The present invention is also intended to make heating devices particularly suitable for switching to operation with pure hydrogen or with fuel gas that consists of more than 50%, in particular more than 97%, hydrogen.
Bei der Konstruktion von Brennerkörpern und deren Anordnung in einem Verbrennungsraum wurde bisher hauptsächlich auf eine einfache und kostengünstige Herstellung und Montage geachtet, wobei im Wesentlichen das Lochbild und die Dimensionen des Brennerkörpers sowie Betriebsparameter des Heizgerätes im Zentrum der Überlegungen standen. Die Anforderungen bei Verwendung unterschiedlicher Brenngase sind damit aber schwer zu erfüllen. Die Kühlung des Brennerkörpers erfolgt dabei zum einen über Wärmeleitung an angrenzende Komponenten eines Geräteumfeldes, führt damit aber zu Energieverlust. Zum anderen nimmt das ausströmende Brenngas-Luft-Gemisch Wärme auf und führt sie in den Verbrennungsraum ab. Die Konzentration einer aktiv zur Verbrennung dienenden Fläche auf einer zylindrischen Brenneroberfläche führt dabei eher zu höheren Temperaturen. Diese sind bei einer weiten Verteilung auf einer großen Fläche (eines größer dimensionierten Brennerkörpers) zwar niedriger, aber mit dem Nachteil, dass das Volumen des Brenngas-Luft-Gemisches im Innenraum des Brennerkörpers deutlich größer wird, was zu einem größeren Detonationspotential bei einem Flammenrückschlag und einem trägeren Verhalten beim Druckaufbau beim Brennerstart führt.In the construction of burner bodies and their arrangement in a combustion chamber, attention has so far mainly been paid to simple and inexpensive manufacture and assembly, with the hole pattern and the dimensions of the burner body and the operating parameters of the heater being the main considerations. However, it is difficult to meet the requirements when using different fuel gases. The cooling of the torch body takes place on the one hand via heat conduction to adjacent components of a device environment, but this leads to a loss of energy. On the other hand, the outflowing mixture of fuel gas and air absorbs heat and dissipates it into the combustion chamber. The concentration of a surface that is actively used for combustion on a cylindrical burner surface tends to lead to higher temperatures. These are lower with a wide distribution over a large area (a larger burner body), but with the disadvantage that the volume of the fuel gas-air mixture in the interior of the burner body is significantly larger, which leads to a greater detonation potential in the event of a flashback and leads to more sluggish behavior when pressure builds up when the burner starts.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen und insbesondere einen besonders vorteilhaften Brenner für den Betrieb mit Wasserstoff als Brennstoff zu schaffen.It is the object of the present invention to at least partially solve the problems described with reference to the prior art and in particular to create a particularly advantageous burner for operation with hydrogen as the fuel.
Diese Aufgaben werden gelöst mit der Erfindung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und insbesondere auch in der Figurenbeschreibung angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann die einzelnen Merkmale in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert und damit zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung gelangt.These objects are solved with the invention according to the features of the independent patent claims. Further advantageous configurations are specified in the dependently formulated patent claims and in the description and in particular also in the description of the figures. It should be pointed out that a person skilled in the art can combine the individual features with one another in a technologically sensible manner and thus arrive at further configurations of the invention.
Hier beschrieben werden soll ein Brenner für ein im Wesentlichen mit Wasserstoff betreibbares Heizgerät, mit einem Brennermantel, der einen Innenraum von einem Brennraum abtrennt und Kanälen, die sich von einem Eintrittsende an einer Mantelinnenfläche zu einem Austrittsende an einer Mantelaußenfläche strecken und die dazu eingerichtet sind, das Brenngas-Luft-Gemisch (G) von dem Innenraum in den Brennraum zu leiten, wobei die Kanäle an ihrem Austrittsende eine Strömungsleitstruktur aufweisen, die eine Vergrößerung des Flammenabstandes (F) von Flammen zu der Mantelaußenfläche bewirken.A burner for a heater that can be operated essentially with hydrogen is to be described here, with a burner shell that separates an interior space from a combustion chamber and channels that extend from an inlet end on a shell inner surface to an outlet end on a shell outer surface and that are set up to to direct the fuel gas-air mixture (G) from the interior into the combustion chamber, the channels having a flow guide structure at their outlet end, which increases the flame amount of distance (F) from flames to the outer surface of the jacket.
Der Brennermantel kann auch als Brennerkörper bezeichnet werden. Der Brennermantel bzw. der Brennerkörper ist bevorzugt ein zylindrisch geformter Körper, der einseitig stirnseitig verschlossen ist. Auf der der verschlossenen Seite gegenüberliegenden Stirnseite findet sich bevorzugt ein Einlass, durch welchen zu verbrennendes Brennstoff-Luft Gemisch in den Innenraum des Brenners eingebracht werden kann. Die Kanäle sind vorzugsweise an der Umfangsfläche des Brennermantels angeordnet. Bevorzugt existieren sehr viele einzelne Kanäle, beispielsweise 100 oder 500 oder mehr Kanälen. Durch die Anzahl an Kanälen wird die Leistung des Brenners definiert. Das heißt, durch die Anzahl der Kanäle wird festgelegt, wie viel Brennstoff aus dem Innenraum in den Brennraum pro Zeiteinheit übertreten kann und verbrennt und damit Heizleistung erzeugt.The burner jacket can also be referred to as the burner body. The burner casing or the burner body is preferably a cylindrically shaped body which is closed on one side at the end. On the end face opposite the closed side, there is preferably an inlet through which the fuel-air mixture to be burned can be introduced into the interior of the burner. The channels are preferably arranged on the peripheral surface of the burner shell. There are preferably a large number of individual channels, for example 100 or 500 or more channels. The output of the burner is defined by the number of channels. This means that the number of channels determines how much fuel can pass from the interior into the combustion chamber per unit of time and burns and thus generates heat output.
Der Flammenabstand ist der Abstand, welcher das untere (strömungsseitig stromaufwärts gelegenen) Ende von Flammen des Brenners von der Mantelaußenfläche des Brennermantels im üblichen Betrieb hat. Es kann sein, dass der Flammenabstand kurzzeitig unterschritten wird. Es kann auch sein, dass der Flammenabstand je nach Betriebspunkt des Brenners unterschiedlich ist. Ziel der Strömungsleitstruktur an dem Austrittsende ist es, den Flammenabstand grundsätzlich gegenüber einer entsprechenden Ausführung des Brennermantels und der Kanäle ohne derartige Störungsleitstrukturen zu vergrößern.Flame standoff is the distance that the bottom (upstream) end of burner flames is from the outer shell surface of the burner shell during normal operation. It may be that the distance between the flames is not reached for a short time. The distance between the flames may also vary depending on the operating point of the burner. The purpose of the flow guide structure at the outlet end is to fundamentally increase the distance between the flames compared to a corresponding design of the burner jacket and the channels without such interference guide structures.
Durch die Strömungsleitstrukturen wird es ermöglicht eine Wärmeübertragung von den Flammen auf den Brennermantel zu reduzieren. Die Wärmeübertragung findet insbesondere durch Strahlung statt. Andere Wärmeübertragungs-Mechanismen, wie Wärmediffusion und Konvektion können gegebenenfalls ebenfalls auftreten. Durch die Vergrößerung des Flammenabstandes wird die Übertragung von Wärme auf den Brennermantel reduziert. Hierdurch kann die Haltbarkeit des Brennermantels erhöht werden.The flow guide structures make it possible to reduce heat transfer from the flames to the burner jacket. The heat transfer takes place in particular by radiation. Other heat transfer mechanisms such as thermal diffusion and convection may also occur. Increasing the flame spacing reduces the transfer of heat to the burner shell. This can increase the durability of the burner jacket.
Besonders bevorzugt ist, wenn die Kanäle einen Kanaldurchmesser (d) zwischen 0,2 mm [Millimeter] und 1 mm [Millimeter] aufweisen.It is particularly preferred if the channels have a channel diameter (d) between 0.2 mm [millimeter] and 1 mm [millimeter].
Außerdem bevorzugt ist, wenn die Kanäle und/oder die Strömungsleitstruktur so gestaltet und dimensioniert sind, dass eine im Brennraum brennende Flamme bei allen Betriebsbedingungen innerhalb eines Kanals durch Energieabgabe an den Brennermantel erlischt.It is also preferred if the channels and/or the flow guide structure are designed and dimensioned in such a way that a flame burning in the combustion chamber is extinguished under all operating conditions within a channel by energy being released to the burner jacket.
Die Kanäle sind bevorzugt mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgeführt. Dann ist durch den Kanaldurchmesser eine Kanalquerschnittsfläche definiert. Die Kanalquerschnittsfläche ist bevorzugt <0,8 mm2. Durch einen kleinen Kanalquerschnitt bzw. einen kleinen Kanaldurchmesser kleiner als 1 mm wird erreicht, dass eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches durch die Kanäle auftritt. Gleichzeitig wird ein Druckverlust des Gemisches beim Durchströmen der Kanäle hervorgerufen. Hierdurch kann eine Sicherheit vor einem Rückschlag von Flammen von dem Brennraum in den Innenraum innerhalb des Brennermantels erzielt werden.The channels are preferably designed with a circular cross-section. A channel cross-sectional area is then defined by the channel diameter. The channel cross-sectional area is preferably <0.8 mm 2 . A small channel cross-section or a small channel diameter of less than 1 mm ensures that the mixture flows through the channels at a relatively high speed. At the same time, there is a pressure loss in the mixture as it flows through the channels. In this way, safety against flashback of flames from the combustion chamber into the interior space within the burner shell can be achieved.
Darüber hinaus bevorzugt ist es, wenn die Strömungsleitstruktur durch mindestens einen Fortsatz der Kanäle ausgeführt ist, welcher sich über die Mantelaußenfläche hinaus erstreckt.In addition, it is preferred if the flow guide structure is implemented by at least one extension of the channels, which extends beyond the outer surface of the casing.
In diesem Zusammenhang ist die Mantelaußenfläche vorzugsweise als eine Fläche zu verstehen, die eine äußere Grundform des Brennermantels definiert. Wie schon beschrieben ist diese Grundform des Brennermantels beispielsweise zylinderförmig. Fortsätze erstrecken sich lokal über diese Grundform hinaus. Ein Fortsatz kann sich für einen einzelnen Kanal einzeln über die Mantelaußenfläche hinaus erstrecken. Es ist auch möglich, dass mehrere nah beieinander bzw. eng benachbart zueinander positionierte Kanäle einen gemeinsamen Fortsatz aufweisen bzw. in einem gemeinsamen Fortsatz ausgebildet sind, welcher Strömungsleitstrukturen ausbildet.In this context, the shell outer surface is preferably to be understood as a surface that defines an outer basic shape of the burner shell. As already described, this basic shape of the burner casing is, for example, cylindrical. Extensions locally extend beyond this basic form. An extension may individually extend beyond the shell outer surface for a single channel. It is also possible that a plurality of channels positioned close to one another or closely adjacent to one another have a common extension or are formed in a common extension which forms flow guide structures.
Durch einen Fortsatz der Kanäle werden die Kanäle weg von der Mantelaußenfläche verlängert, hierdurch wird das Gemisch von der Mantelaußenfläche weggeführt. Hierdurch wird der Abstand von Flammen von der Mantelaußenfläche erhöht. Hierdurch kann ein Schutz der Mantelaußenfläche vor Flammen erreicht werden.By extending the channels, the channels are lengthened away from the outer surface of the shell, as a result of which the mixture is guided away from the outer surface of the shell. This increases the distance of flames from the outer surface of the jacket. In this way, the outer surface of the casing can be protected against flames.
Ebenfalls bevorzugt ist es, wenn der mindestens eine Fortsatz nach Art eines Kraters ausgeführt ist.It is also preferred if the at least one extension is designed in the manner of a crater.
Als Krater ausgeführte Fortsätze können auch als konusförmige oder annähernd konusförmige Erhebungen auf der Mantelaußenfläche verstanden bzw. beschrieben werden. Solche als Krater ausgeführten Fortsätze können beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass Material des Brennermantels bei der Herstellung von Kanälen von innen (von der Mantelinnenfläche ausgehend) nach außen gedrückt wird. Bevorzugt erstreckt sich dieses Material dann über die Mantelaußenfläche hinaus und bildet die Fortsätze.Extensions designed as craters can also be understood or described as conical or approximately conical elevations on the outer surface of the casing. Such extensions designed as craters can be produced, for example, by pressing material of the burner shell outwards from the inside (starting from the inner surface of the shell) during the production of channels. This material then preferably extends beyond the outer surface of the jacket and forms the extensions.
Auch bevorzugt ist es, wenn die Kanäle in verstärkten Bereichen liegen, an denen der Brennermantel eine größere Wanddicke (w) als in übrigen Bereichen hat.It is also preferred if the channels are in reinforced areas where the burner is located jacket has a greater wall thickness (w) than in other areas.
In solchen Ausführungsformen ist zusätzliches Material zur Bildung von Fortsätzen bevorzugt schon in einem Ausgangsmaterial zur Herstellung des Brennermantels mit Kanälen vorhanden. Besonders bevorzugt bildet ein verstärkter Bereich des Brennermantel mit einer größeren Wanddicke einen gemeinsamen Fortsatz aus, in bzw. an welchem zueinander benachbart angeordnete Kanäle angeordnet sind. Der gemeinsame Fortsatz bildet dann bei den in bzw. an dem Bereich mit vergrößerter Wanddicke ausgebildeten Kanälen die Strömungsleitstruktur aus.In such embodiments, additional material for the formation of extensions is preferably already present in a starting material for the manufacture of the combustor shell with channels. Particularly preferably, a reinforced area of the burner jacket with a greater wall thickness forms a common extension, in or on which mutually adjacent channels are arranged. The common extension then forms the flow guide structure in the channels formed in or on the area with an increased wall thickness.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Kanäle durch Röhrchen gebildet, die in den Brennermantel integriert sind und die sich über die Mantelaußenoberfläche hinaus erstrecken, um als Fortsatz der Kanäle ausgeführte Strömungsleitstrukturen auszubilden.In a further preferred embodiment, the ducts are formed by small tubes which are integrated into the burner shell and which extend beyond the outer surface of the shell in order to form flow guide structures designed as an extension of the ducts.
Die Röhrchen können beispielsweise in Form von kurzen Kanülen ausgeführt sein, die innen einen sehr dünnen Kanal ausbilden und die in den Brennermantel bzw. in ein Grundmaterial des Brennermantels hinein gesetzt sind. Diese Röhrchen bzw. diese Kanülen werden sind einerseits Bestandteil des Brennermantels. Andererseits erstrecken sie sich über die Mantelaußenfläche hinaus in den Brennraum des Brenners hinein. Durch die Verwendung von solchen Röhrchen können sich besonders weit in den Brennraum über die Mantelaußenfläche hinaus erstreckende Kanäle ausgebildet sein. So kann ein besonders großer Flammenabstand realisiert werden. Solche Röhrchen können mit einem Grundmaterial des Brennermantels beispielsweise verlötet oder verschweißt sein.The tubes can be designed, for example, in the form of short cannulas that form a very thin channel on the inside and that are placed in the burner jacket or in a base material of the burner jacket. On the one hand, these tubes or these cannulas are part of the burner jacket. On the other hand, they extend beyond the outer surface of the jacket into the combustion chamber of the burner. Through the use of such small tubes, channels can be formed that extend particularly far into the combustion chamber beyond the outer surface of the jacket. In this way, a particularly large distance between the flames can be achieved. Such small tubes can, for example, be soldered or welded to a base material of the burner jacket.
Besonders bevorzugt ist es weiter, wenn die Strömungsleitstruktur durch einen in Strömungsrichtung durch die Kanäle abnehmenden Kanalquerschnitt gebildet ist.It is also particularly preferred if the flow guide structure is formed by a channel cross section that decreases in the direction of flow through the channels.
Durch in Strömungsrichtung abnehmende Querschnitte kann einerseits erreicht werden, dass die Strömung des Gemisches hin zum Austrittsende immer weiter beschleunigt wird und dadurch die Flammen durch den Impuls der Strömung des Gemischs weiter von der Mantelaußenfläche weggedrückt werden und so der Flammenabstand vergrößert wird. Außerdem kann durch in Strömungsrichtung abnehmende Querschnitte auch erreicht werden, dass der statische Druck des Gemisches mit zunehmender Geschwindigkeit entlang der Strömungsrichtung in den Kanälen immer weiter absinkt. Dies ist vorteilhaft, um einen Rückschlag von Flammen zu verhindern, weil die Flammen nicht in Richtung hin zu dem höheren Druck zurückschlagen können.On the one hand, cross sections that decrease in the direction of flow can ensure that the flow of the mixture is accelerated further towards the outlet end and the flames are pushed further away from the outer surface of the jacket by the impulse of the flow of the mixture, thus increasing the distance between the flames. In addition, cross sections that decrease in the direction of flow can also ensure that the static pressure of the mixture continues to decrease with increasing speed along the direction of flow in the channels. This is advantageous in preventing flashback of flames because the flames cannot flash back towards the higher pressure.
Auch bevorzugt ist es, wenn die Kanäle in Ausstülpungen und/oder lokalen Verdickungen des Brennermantels zum Verbrennungsraum hin angeordnet sind.It is also preferred if the channels are arranged in protuberances and/or local thickenings of the burner shell towards the combustion chamber.
Kraterförmige Fortsätze können zusätzlich auch erzeugt werden, in denen der Brennermantel als Ganzes im Bereich der Kanäle nach außen gedrückt ist, sodass eine Ausstülpung auf der Mantelaußenfläche und eine Delle auf der Mantelinnenfläche entsteht. Die Bildung von Fortsätzen kann auch kombiniert (teilweise durch Verdrängung von Material aus den Kanälen, teilweise durch die Erzeugung von Dellen auf der Mantelinnenfläche, welche Ausstülpungen auf der Mantelaußenfläche bilden) realisiert werden.In addition, crater-shaped extensions can also be produced in which the burner shell is pressed outwards as a whole in the region of the channels, so that a protuberance is formed on the outer surface of the shell and a dent on the inner surface of the shell. The formation of extensions can also be implemented in combination (partly by displacing material from the channels, partly by creating dents on the inner surface of the jacket, which form protuberances on the outer surface of the jacket).
Darüber hinaus bevorzugt ist es, wenn die Kanäle einen runden oder schlitzförmigen Kanalquerschnitt aufweisen.It is also preferred if the channels have a round or slit-shaped channel cross section.
Kanäle mit rundem Querschnitt sind häufig besonders einfach herzustellen. Kanäle mit einem schlitzförmigen Querschnitt ermöglichen es, das Verhältnis von Durchmesser zu Querschnittsfläche der Kanäle zielgerichteter zu gestalten als bei runden Kanalquerschnitten. In Kanälen mit einer großen Kanalquerschnittsfläche kann ein relativ hoher Strömungswiderstand erzeugt werden, weil der Strömungswiderstand im Wesentlichen an den Warnungen der Kanäle entsteht und das Verhältnis von durchströmbarem Querschnitt zur Wandfläche bei Kanälen mit einem schlitzförmigen Kanalquerschnitt immer größer ist als bei Kanälen mit rundem Kanalquerschnitt.Channels with a round cross-section are often particularly easy to produce. Channels with a slit-shaped cross-section make it possible to design the ratio of diameter to cross-sectional area of the channels in a more targeted manner than with round channel cross-sections. A relatively high flow resistance can be generated in ducts with a large duct cross-sectional area, because the flow resistance essentially occurs at the walls of the duct and the ratio of cross-section through which flow can take place to the wall area is always greater in ducts with a slit-shaped duct cross-section than in ducts with a round duct cross-section.
Außerdem bevorzugt ist, wenn der Brennermantel zumindest in Teilbereichen eine Wanddicke (w) von mehr als 1 mm [Millimeter] aufweist und die Kanäle in diesen Teilbereichen angeordnet sind.It is also preferred if the burner casing has a wall thickness (w) of more than 1 mm [millimeter] at least in partial areas and the channels are arranged in these partial areas.
Je größer die Wanddicke des Brennermantels ist, umso länger sind die Kanäle, um so größer ist auch der Strömungswiderstand der Kanäle für das Gemisch. Hier werden relativ große Wanddicken des Brennermantels vorgeschlagen, um den Strömungswiderstand der Kanäle zu erhöhen. So können etwas größere Kanaldurchmesser realisiert sein. Oder in anderen Worten: Zum Erreichen eines bestimmten Strömungswiderstandes ist es aufgrund der großen Wanddicke nicht erforderlich so kleine Kanaldurchmesser zu realisieren.The greater the wall thickness of the burner shell, the longer the channels and the greater the flow resistance of the channels for the mixture. Relatively large wall thicknesses of the burner jacket are proposed here in order to increase the flow resistance of the channels. Slightly larger channel diameters can thus be implemented. Or in other words: In order to achieve a certain flow resistance, it is not necessary to realize such small channel diameters due to the large wall thickness.
Ebenfalls bevorzugt ist, wenn die Teilbereiche als axiale und/oder umlaufende Rippen ausgebildet sind.It is also preferred if the partial areas are designed as axial and/or circumferential ribs.
Solche Rippen können sich beispielsweise axial entlang der Längsachse des Brennermantels erstrecken. Solche Rippen könne sich aber auch umfänglich um den Brennermantels herum erstrecken.Such ribs can, for example, extend axially along the longitudinal axis of the burner shell. However, such ribs can also extend circumferentially around the burner casing.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der Brennermantel einstückig ausgeführt istIn addition, it is advantageous if the burner jacket is made in one piece
Damit, dass der Brennermantel einstückig ausgeführt ist, ist insesondere gemeint, dass der Brennermantels aus einem einzigen Teil hergestellt wurde. Bevorzugt ist der Brennermantel aus einem Teil Blech hergestellt, welches zur Zylinderform umgebogen ist und an einer axialen Nahtstelle der Zylinderform verlötet oder verschweißt ist. Ein einstückig hergestellter Brennermantel ist einfach herzustellen und besonders stabil. Es können sich insbesondere keine Verbindungen von einzelnen Komponenten des Brennermantels voneinander lösen.The fact that the burner jacket is made in one piece means in particular that the burner jacket was made from a single piece. The burner jacket is preferably made from a piece of sheet metal, which is bent over to form a cylinder and is soldered or welded at an axial seam of the cylinder. A one-piece burner jacket is easy to manufacture and particularly stable. In particular, no connections between individual components of the burner casing can become detached from one another.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf welche die Erfindung nicht beschränkt ist. Es ist insbesondere darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die in den Figuren dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
-
1 : einen beschriebenen Brenner; -
2 : ein Heizgerät mit einem beschriebenen Brenner; und -
3a bis3f : verschiedene Ausführungsvarianten von Kanälen durch den Brennermantel eines beschriebenen Brenners.
-
1 : a described burner; -
2 : a heater with a described burner; and -
3a until3f : Different design variants of channels through the burner jacket of a described burner.
Als weiteres Merkmal ist in
In
Gemäß der Ausführungsvariante nach
Gemäß der Ausführungsvariante nach
Gemäß der Ausführungsvariante nach
Bei der Ausführungsvariante gemäß
Bei der Ausführungsvariante gemäß
Bei der Ausführungsvariante gemäß
Es sind auch Ausführungsvarianten erfasst, gemäß denen die Ausführungsbeispiele nach
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Heizgerätheater
- 22
- Brennraumcombustion chamber
- 33
- GehäuseHousing
- 44
- Wärmetauscherheat exchanger
- 55
- Brennerburner
- 66
- Brennertürburner door
- 77
- Brennermantelburner jacket
- 88th
- Innenrauminner space
- 99
- Röhrchentube
- 1010
- Eintrittsendeentry end
- 1111
- Austrittsendeexit end
- 1212
- Kanalchannel
- 1313
- FlammenFlames
- 1414
- Mantelinnenflächejacket inner surface
- 1515
- Mantelaußenflächeshell outer surface
- 1616
- Strömungsleitstrukturflow guide structure
- 1717
- Fortsatzextension
- 1818
- verstärkter Bereichreinforced area
- 1919
- Strömungsrichtungflow direction
- 2020
- Kanalquerschnittchannel cross-section
- 2121
- Ripperib
- 2222
- Isolierunginsulation
- 2323
- Längsachselongitudinal axis
- 2424
- Abgasauslassexhaust outlet
- 2525
- ungeschützte Wandbereicheunprotected wall areas
- 2626
- Einlassinlet
- 2727
- erster Kanalabschnittfirst canal section
- 2828
- zweiter Kanalabschnittsecond canal section
- 2929
- dritter Kanalabschnittthird canal section
- 3030
- Ausstülpungprotuberance
- 3131
- Delle dent
- AA
- AbstandDistance
- EE
- Abgasexhaust
- GG
- Gemischmixture
- HH
- Ausbrandhöheburnout height
- LL
- Axiale Längeaxial length
- DD
- Durchmesserdiameter
- Ff
- Flammenabstandflame distance
- di.e
- Kanaldurchmesserchannel diameter
- WW
- Wanddickewall thickness
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021123219.8A DE102021123219A1 (en) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Burner for a heating device that can essentially be operated with hydrogen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021123219.8A DE102021123219A1 (en) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Burner for a heating device that can essentially be operated with hydrogen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021123219A1 true DE102021123219A1 (en) | 2023-03-09 |
Family
ID=85226316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021123219.8A Pending DE102021123219A1 (en) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | Burner for a heating device that can essentially be operated with hydrogen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021123219A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150167967A1 (en) | 2012-07-05 | 2015-06-18 | Sermeta | Surface combustion gas burner |
-
2021
- 2021-09-08 DE DE102021123219.8A patent/DE102021123219A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150167967A1 (en) | 2012-07-05 | 2015-06-18 | Sermeta | Surface combustion gas burner |
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Legal Events
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