DE102021123219A1 - Burner for a heating device that can essentially be operated with hydrogen - Google Patents

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Matthias Hopf
Andreas Reinert
Frank Altendorf
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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 bis 3f : verschiedene Ausführungsvarianten von Kanälen durch den Brennermantel eines beschriebenen Brenners.
The invention and the technical context of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. The figures show preferred exemplary embodiments to which the invention is not restricted. It should be pointed out in particular that the figures and in particular the proportions shown in the figures are only schematic. Show it:
  • 1 : a described burner;
  • 2 : a heater with a described burner; and
  • 3a until 3f : Different design variants of channels through the burner jacket of a described burner.

1 zeigt einen beschriebenen Brenner 5, der beispielsweise unmittelbar verbunden ist mit einer Brennertür 6, die bevorzugt außerhalb des Brenners 5 mit einer Isolierung 22 verkleidet ist, um vor Flammen 13 in einem Brennraum 2 geschützt zu sein. Der Brenner 5 hat einen Brennermantel 7, der auch als Brennerkörper bezeichnet werden kann, und der hier als runder Zylinder mit einer Längsachse 23, einer axialen Länge L und einem Durchmesser D ausgeführt ist. Der Brennermantel 7 trennt einen Innenraum 8 von dem Brennraum 2 ab. Andere Formen als ein runder Zylinder sind für den Brennermantel 7 möglich. Flammen 13 treten nur außerhalb des Brennermantels 7 in dem Brennraum 2 auf. Flammen 13 sollen und können nicht in den Innenraum 8 zurückschlagen. Gemisch G von Brenngas und Luft strömt durch Kanäle 12 in dem Brennermantel 7 aus dem Innenraum 8 in den Brennraum 2. Andere Durchgänge von dem Innenraum 8 in den Brennraum 2 sind verschlossen, so dass Gemisch G nur durch diese Kanäle 12 in den Brennraum 2 strömen kann. Der Brennermantel 7 hat eine zum Innenraum 8 hin ausgerichtete Mantelinnenfläche 14 und eine zum Brennraum 2 hin ausgerichtete Mantelaußenfläche 15. Die Kanäle 12 erstrecken sich von einem Eintrittsende 10 an der Mantelinnenfläche 14 zu einem Austrittsende 11 an der Mantelaußenfläche 15. Die Kanäle 12 sind jeweils mit Strömungsleitstrukturen an den Austrittsenden 11 ausgeführt, die vorstehend in der Beschreibung und nachfolgend anhand der weiteren Figuren näher erläutert werden und die die Strömung des Gemischs G durch die Kanäle 12 bzw. insbesondere das Ausströmen des Gemischs G an den Austrittsenden 11 der Kanäle 12 so beeinflussen, dass ein Flammenabstand F der Flammen 13 zu dem Brennermantel 7 vergrößert wird. 1 shows a described burner 5, which is, for example, directly connected to a burner door 6, which is preferably covered with insulation 22 outside of the burner 5 in order to be protected from flames 13 in a combustion chamber 2. The burner 5 has a burner casing 7, which can also be referred to as a burner body, and which is designed here as a round cylinder with a longitudinal axis 23, an axial length L and a diameter D. The burner shell 7 separates an interior 8 from the combustion chamber 2 . Shapes other than a round cylinder are possible for the burner jacket 7. Flames 13 only occur outside of the burner jacket 7 in the combustion chamber 2 . Flames 13 should not and cannot flash back into the interior 8. Mixture G of fuel gas and air flows through ducts 12 in the burner jacket 7 from the interior 8 into the combustion chamber 2. Other passages from the interior 8 into the combustion chamber 2 are closed, so that mixture G flows into the combustion chamber 2 only through these ducts 12 can. The burner shell 7 has a shell inner surface 14 oriented toward the interior 8 and a shell outer surface 15 oriented toward the combustion chamber 2. The channels 12 extend from an inlet end 10 on the shell inner surface 14 to an outlet end 11 on the shell outer surface 15. The channels 12 are each with Flow guide structures are designed at the outlet ends 11, which are explained in more detail above in the description and below with reference to the other figures and which influence the flow of the mixture G through the channels 12 and in particular the outflow of the mixture G at the outlet ends 11 of the channels 12 in such a way that that a flame distance F of the flames 13 to the burner shell 7 is increased.

Als weiteres Merkmal ist in 1 dargestellt, dass Kanäle 12 durch den Brennermantel 7 im Bereich von Rippen 21 des Brennermantels 7 angeordnet sein können, in denen der Brennermantel 7 verdickt ist. Insbesondere dieses Merkmal ist nur optional.Another feature is in 1 shown that channels 12 can be arranged through the burner shell 7 in the region of ribs 21 of the burner shell 7, in which the burner shell 7 is thickened. This feature in particular is only optional.

2 zeigt den in 1 dargestellten Brenner 5 innerhalb eines (ausschnittsweise) dargestellten Heizgerätes 1 mit einem Gehäuse 3. Es ist zu erkennen, dass umfänglich, um den Brenner 5 herum ein Wärmetauscher 4 angeordnet ist, mit welchem die bei der Verbrennung durch die Flammen 13 erzeugte Wärme gewonnen werden kann. Bevorzugt sind alle nicht durch den Brenner 5 (mit dem Brennermantel 7) oder den Wärmetauscher 4 abgedeckten Gehäusebereiche 3, die an den Brennraum 2 angrenzen, mit einer Isolierung 22 versehen. Diese ungeschützten Wandbereiche 25 können so durch eine Zerstörung oder Beschädigung durch die Flammen 13 geschützt werden. Außerdem wird so eine Abfuhr von Wärme über diese Wandbereiche verhindert. In 2 ist auch dargestellt, dass das Gehäuse 3 einen Einlass 26 hat, über welchen Gemisch G in den Innenraum 8 einströmen kann, sowie einen Abgasauslass 24, über welchen Abgas E aus dem Brennraum 2 ausströmen kann, sobald es die Wärme an den Wärmetauscher 4 abgegeben hat. Die Flammen 13 brennen in dem Brennraum 2 so, dass einerseits ein Flammenabstand F von dem Brennermantel 7 eingehalten wird und andererseits eine Ausbrandhöhe H (ein Weg, den die Flammen 13 ausgehend vom Brennermantel 7 zurücklegen, bevor sie ausgehen bzw. das Gemisch G vollständig verbrannt ist) kleiner ist als der Abstand A zwischen dem Brennermantel 7 und dem Wärmetauscher 4. 2 shows the in 1 The burner 5 shown is inside a (partially) shown heater 1 with a housing 3. It can be seen that a heat exchanger 4 is arranged circumferentially around the burner 5, with which the heat generated by the flames 13 during combustion can be recovered . All housing areas 3 that are not covered by the burner 5 (with the burner casing 7) or the heat exchanger 4 and that adjoin the combustion chamber 2 are preferably provided with insulation 22. These unprotected wall areas 25 can thus be protected from being destroyed or damaged by the flames 13 . In addition, a dissipation of heat via these wall areas is prevented. In 2 also shows that the housing 3 has an inlet 26 through which mixture G can flow into the interior 8, and an exhaust gas outlet 24 through which exhaust gas E can flow out of the combustion chamber 2 as soon as it has given off the heat to the heat exchanger 4 . The flames 13 burn in the combustion chamber 2 in such a way that on the one hand a flame distance F from the burner casing 7 is maintained and on the other hand a burn-out height H (a path that the flames 13 travel, starting from the burner casing 7, before they go out or the mixture G is completely burned is) is smaller than the distance A between the burner jacket 7 and the heat exchanger 4.

In 3a bis 3f ist an einem Abschnitten des Brennermantels 7 jeweils gezeigt, wie die beschriebenen Strömungsleitstrukturen 16 gestaltet sein können. 3a bis 3f zeigen beispielhaft verschiedene Ausführungsvarianten von Strömungsleitstrukturen 16. Eine Ausführungsvariante eines konkreten Brennermantels 7 mit verschiedenen Gestaltungen von Strömungsleitstrukturen 16 ist möglich jedoch nicht bevorzugt. Durch die Darstellung in 3a bis 3f werden die Ausführungsvarianten der Strömungsleitstrukturen 16 vorgestellt. Üblicherweise sind alle Strömungsleitstrukturen 16 an Kanälen bei einem Brennermantel 7 gleich (gemäß einer einzigen Ausführungsvariante) gestaltet. Beispielsweise sind alle Strömungsleitstrukturen 16 eines Brennermantels 7 gemäß der Ausführungsvariante nach 3a ausgeführt. Der Brennermantel 7 hat eine Wanddicke W, eine Mantelinnenfläche 14 und eine Mantelaußenfläche 15. Die Kanäle 12 erstrecken sich von der Mantelinnenfläche 14 zu der Mantelaußenfläche 15. An der Mantelinnenfläche 14 beginnen die Kanäle 12 mit einem Eintrittsende 10 und sie enden an der Mantelaußenfläche 15 mit dem Austrittsende 11. Von dem Eintrittsende 10 zu dem Austrittsende 11 werden die Kanäle 12 mit der Strömungsrichtung 19 vom Gemisch G durchströmt. Die Strömungsleitstruktur 16 beeinflusst den Austritt des Gemischs G aus den Kanälen 12 am Austrittsende 11, so dass ein Flammenabstand F des Beginns der Flammen 13 zwischen dem Brennermantel 7 und dem Beginn der Flammen 13 sichergestellt ist.In 3a until 3f is shown on a section of the burner casing 7 in each case how the described flow guide structures 16 can be designed. 3a until 3f show examples of different variants of flow guide structures 16. A variant of a specific burner jacket 7 with different Configurations of flow guide structures 16 are possible, but not preferred. Through the representation in 3a until 3f the embodiment variants of the flow guide structures 16 are presented. Usually, all flow guide structures 16 on channels in a burner jacket 7 are designed the same (according to a single embodiment variant). For example, all the flow guide structures 16 of a burner jacket 7 according to the embodiment according to FIG 3a executed. The burner shell 7 has a wall thickness W, an inner shell surface 14 and an outer shell surface 15. The channels 12 extend from the inner shell surface 14 to the outer shell surface 15. The channels 12 begin with an inlet end 10 on the inner shell surface 14 and end on the outer shell surface 15 the outlet end 11. From the inlet end 10 to the outlet end 11, the mixture G flows through the channels 12 with the flow direction 19. The flow guide structure 16 influences the exit of the mixture G from the channels 12 at the exit end 11, so that a flame distance F of the beginning of the flames 13 between the burner casing 7 and the beginning of the flames 13 is ensured.

Gemäß der Ausführungsvariante nach 3a ist der Kanal 12 in einem verstärkten Bereich 18 des Brennermantels 7 angeordnet, in welchem die Wanddicke W des Brennermantels 7 erhöht ist. Bevorzugt ist der Brennermantel 7 hier hin zur Mantelaußenfläche 15 verdickt. Hierdurch wird eine Länge des Kanals 12 vergrößert und das Gemisch G wird weiter weg von der Mantelaußenfläche 15 geführt, bevor die Flamme 13 beginnt. So wird eine Strömungsleitstruktur 16 gebildet.According to the embodiment variant 3a the channel 12 is arranged in a reinforced area 18 of the burner jacket 7, in which the wall thickness W of the burner jacket 7 is increased. The burner casing 7 is preferably thickened here towards the outer surface 15 of the casing. This increases a length of the channel 12 and the mixture G is carried further away from the shell outer surface 15 before the flame 13 begins. A flow guide structure 16 is thus formed.

Gemäß der Ausführungsvariante nach 3b bildet ein Röhrchen 9 den Kanal 12, welches sich über die Mantelaußenfläche 15 hinaus erstreckt, einen Fortsatz 17 bildet und das Gemisch G von der Mantelaußenfläche 15 wegführt, bevor die Flamme 13 beginnt. So wird eine Strömungsleitstruktur 16 gebildet. Das Röhrchen 9 kann einstückig mit dem weiteren Material des Brennermantels 7 ausgeführt sein. Das Röhrchen 9 kann auch ein separates Bauteil sein, welches in Öffnungen in der Mantelaußenfläche 15 eingesetzt ist. Das Röhrchen 9 bildet dabei den Kanal 12 mit dem Kanaldurchmesser d aus, der kleiner ist als der Durchmesser D einer Öffnung in der Mantelaußenfläche 15, in welche das Röhrchen 9 eingesetzt ist. Ein solches Röhrchen 9 kann in dem Brennermantel 7 bspw. eingelötet oder eingeschweißt sein.According to the embodiment variant 3b a tube 9 forms the channel 12 which extends beyond the outer shell surface 15, forms an extension 17 and carries the mixture G away from the outer shell surface 15 before the flame 13 begins. A flow guide structure 16 is thus formed. The tube 9 can be made in one piece with the other material of the burner jacket 7 . The tube 9 can also be a separate component which is inserted into openings in the outer surface 15 of the jacket. The tube 9 forms the channel 12 with the channel diameter d, which is smaller than the diameter D of an opening in the jacket outer surface 15, in which the tube 9 is inserted. Such a tube 9 can, for example, be soldered or welded into the burner jacket 7 .

Gemäß der Ausführungsvariante nach 3c ist ein Fortsatz 17 gezeigt, der den Kanal 12 über die Mantelaußenfläche 15 hinaus verlängert und so eine Strömungsleitstruktur 16 bildet, die das Gemisch G von der Mantelaußenfläche 16 weg führt. Der Fortsatz 17 bzw. die Strömungsleitstruktur 16 ist hier als kraterartige Struktur ausgeführt. Ein solcher Fortsatz 17 kann bspw. dadurch erzeugt werden, dass das Material des Brennermantels 7 aus dem Kanal 12 bei der Herstellung des Kanals 12 von der Mantelinnenfläche 14 ausgehend nach Außen (zur Mantelaußenfläche 15 hin) verdrängt wird. Bevorzugt ist der hier dargestellte Fortsatz 17 außen abgeschrägt. In weiteren bevorzugten Ausführungsvarianten ist der Kanal 12 zusätzlich so ausgeführt, dass er sich ausgehend von dem Eintrittsende 10 hin zu dem Austrittsende 11 entlang der Strömungsrichtung 19 verjüngt. Dies bedeutet, dass der Kanal 12 einen in Strömungsrichtung 19 abnehmenden Kanalquerschnitt 20 und/oder einen in Strömungsrichtung abnehmenden Kanaldurchmesser d aufweist. Hierdurch wird eine Beschleunigung des strömenden Gemischs G hin zu dem Austrittsende 11 erreicht. Am Austrittsende 11 sind der Kanalquerschnitt 10 und/oder der Kanaldurchmesser d eines Kanals 12 bevorzugt am geringsten. An dem Austrittsende 11 tritt aus diesem Grund bevorzugt die größte Geschwindigkeit des Gemischs G auf. Durch die größeren Kanalquerschnitte 20 bzw. Kanaldurchmesser d in anderen Bereichen des Kanals 12 wird der Strömungswiderstand insgesamt verringert. Dort treten geringere Strömungsgeschwindigkeiten auf. Dies bewirkt einen höheren statischen Druck des Gemischs G stromaufwärts. Hierdurch wird ein Rückschlag von Flammen 13 in die Kanäle 12 erschwert und gegebenenfalls sogar verhindert.According to the embodiment variant 3c an extension 17 is shown, which extends the channel 12 beyond the outer surface 15 of the casing and thus forms a flow guide structure 16 which guides the mixture G away from the outer surface 16 of the casing. The extension 17 or the flow guide structure 16 is designed here as a crater-like structure. Such an extension 17 can be produced, for example, in that the material of the burner jacket 7 is displaced from the channel 12 when the channel 12 is produced, starting from the jacket inner surface 14 and outwards (towards the jacket outer surface 15). The extension 17 shown here is preferably beveled on the outside. In further preferred embodiment variants, the channel 12 is additionally designed in such a way that it tapers along the direction of flow 19 starting from the inlet end 10 towards the outlet end 11 . This means that the channel 12 has a channel cross section 20 that decreases in the direction of flow 19 and/or a channel diameter d that decreases in the direction of flow. As a result, the flowing mixture G is accelerated towards the outlet end 11 . At the outlet end 11, the channel cross section 10 and/or the channel diameter d of a channel 12 are preferably the smallest. For this reason, the greatest velocity of the mixture G preferably occurs at the outlet end 11 . Due to the larger channel cross sections 20 or channel diameters d in other areas of the channel 12, the flow resistance is reduced overall. Lower flow velocities occur there. This causes a higher static pressure of the mixture G upstream. This makes it more difficult for flames 13 to flash back into the channels 12 and possibly even prevents it.

Bei der Ausführungsvariante gemäß 3d existiert kein Fortsatz 17, sondern die Strömungsleitstruktur 16 ist (nur) durch eine Verkleinerung des Kanalquerschnitt 10 und/oder der Kanaldurchmesser d entlang der Strömungsrichtung 19 von dem Eintrittsende 10 hin zu dem Austrittsende 11 realisiert. Die Verkleinerung des Kanalquerschnitts 10 und/oder des Kanaldurchmessers d entlang der Strömungsrichtung 19 ist hier nicht kontinuierlich, sondern stufenförmig. Es existiert in einem ersten Kanalabschnitt 27 ein erster Kanalquerschnitt 20 und/oder ein erster Kanaldurchmesser d an dem Eintrittsende 10, der bevorzugt entlang der Strömungsrichtung 19 zumindest abschnittsweise konstant ist. Es existiert in einem zweiten Kanalabschnitt 28 ein zweiter Kanalquerschnitt 20 und/oder ein zweiter Kanaldurchmesser d an dem Austrittsende 11, der bevorzugt entlang der Strömungsrichtung 19 zumindest abschnittsweise konstant ist. Zwischen dem ersten Kanalabschnitt 27 und dem zweiten Kanalabschnitt 28 existiert ein dritter Kanalabschnitt 29, in welchem der Kanalquerschnitt 20 bzw. der Kanaldurchmesser d sich bevorzugt in Strömungsrichtung 19 verjüngt, um einen Übergang zu bilden.In the variant according to 3d there is no extension 17, but the flow guide structure 16 is (only) realized by reducing the channel cross section 10 and/or the channel diameter d along the flow direction 19 from the inlet end 10 to the outlet end 11. The reduction of the channel cross section 10 and/or the channel diameter d along the direction of flow 19 is not continuous here, but stepped. In a first channel section 27 there is a first channel cross section 20 and/or a first channel diameter d at the inlet end 10, which is preferably constant at least in sections along the direction of flow 19. In a second channel section 28 there is a second channel cross section 20 and/or a second channel diameter d at the outlet end 11, which is preferably constant at least in sections along the direction of flow 19. Between the first channel section 27 and the second channel section 28 there is a third channel section 29 in which the channel cross section 20 or the channel diameter d preferably tapers in the direction of flow 19 in order to form a transition.

Bei der Ausführungsvariante gemäß 3e existiert kein Fortsatz 17, sondern die Strömungsleitstruktur 16 ist (nur) durch eine Verkleinerung des Kanalquerschnitts 10 und/oder des Kanaldurchmessers d entlang der Strömungsrichtung 19 von dem Eintrittsende 10 hin zu dem Austrittsende 11 realisiert, die jedoch vom Eintrittsende 10 hin zu dem Austrittsende 11 kontinuierlich ist.In the variant according to 3e there is no extension 17, but the flow guide structure 16 is (only) by reducing the Channel cross-section 10 and / or the channel diameter d realized along the flow direction 19 from the inlet end 10 towards the outlet end 11, which, however, from the inlet end 10 towards the outlet end 11 is continuous.

Bei der Ausführungsvariante gemäß 3f existiert eine Ausstülpung 30 des Brennermantels 7 über die Mantelaußenfläche 15 hinaus, die beispielsweise durch ein Ausdrücken eines Abschnitts des Brennermantels 7 von der Mantelinnenfläche 14 ausgehend hergestellt ist. Dabei entsteht bevorzugt auch eine in den Brennermantel 7 gegenüber der Mantelinnenfläche 14 zurücktretende Delle 31 auf der Mantelinnenfläche 14. Die Ausstülpung 30 bildet einen Fortsatz 17 und damit auch die Strömungsleitstruktur 16. Die Delle 31 bildet selbst auch einen Teil des Kanals 12 bzw. einen Einlaufbereich in den Kanal 12 hinein am Eintrittsende 10 aus.In the variant according to 3f there is a protuberance 30 of the burner casing 7 beyond the outer surface 15 of the casing, which is produced, for example, by pressing out a section of the burner casing 7 starting from the inner surface 14 of the casing. A dent 31 that recedes into the burner shell 7 compared to the inner shell surface 14 preferably also occurs on the inner shell surface 14. The protuberance 30 forms an extension 17 and thus also the flow guide structure 16. The dent 31 itself also forms part of the channel 12 or an inlet area into the channel 12 at the entry end 10.

Es sind auch Ausführungsvarianten erfasst, gemäß denen die Ausführungsbeispiele nach 3c und 3f miteinander kombiniert ausgeführt sind, so dass einerseits der Brennmantel 7 (etwas) ausgestülpt ist und Ausstülpungen 30 und Dellen 31 entstehen und so das andererseits Material durch die Herstellung des Kanals 12 nach außen verdrängt wird. Der Fortsatz 17 bzw. die Strömungsleitstruktur 16 sind dann bevorzugt vom Material des Brennermantels 7 gebildet, welches teilweise durch die Bildung der Delle 31 und teilweise durch die Bildung des Kanals 12 nach außen verdrängt wurde.Variants are also recorded, according to which the exemplary embodiments 3c and 3f are designed to be combined with one another, so that on the one hand the combustion jacket 7 is (slightly) protruded and protuberances 30 and dents 31 arise and on the other hand material is displaced outwards by the production of the channel 12 . The extension 17 or the flow guide structure 16 is then preferably formed from the material of the burner jacket 7 , which was partially displaced to the outside by the formation of the indentation 31 and partially by the formation of the channel 12 .

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)

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 die 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 eines Flammenabstandes (F) von Flammen (13) zu der Mantelaußenfläche (15) bewirken.Burner (5) for a heating device (1) that can be operated essentially with hydrogen, with a burner jacket (7) which separates an interior space (8) from a combustion chamber (2) and channels (12) which extend from an inlet end (10) stretch on an inner surface (14) to an outlet end (11) on an outer surface (15) and which are set up to conduct the fuel gas-air mixture (G) from the interior (8) into the combustion chamber (2), the Channels (12) have a flow guide structure (16) at their outlet end (11), which causes an increase in a flame distance (F) from flames (13) to the outer surface (15) of the casing. Brenner (5) nach Anspruch 1, wobei die Kanäle (12) einen Kanaldurchmesser (d) zwischen 0,2 mm [Millimeter] und 1 mm [Millimeter] aufweisen.Burner (5) after claim 1 , wherein the channels (12) have a channel diameter (d) between 0.2 mm [millimeter] and 1 mm [millimeter]. Brenner (5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kanäle (12) und/oder die Strömungsleitstruktur (16) so gestaltet und dimensioniert sind, dass eine im Brennraum (2) brennende Flamme (13) bei allen Betriebsbedingungen innerhalb eines Kanals (12) durch Energieabgabe an den Brennermantel (7) erlischt.Burner (5) after claim 1 or 2 , Wherein the channels (12) and / or the flow guide structure (16) are designed and dimensioned so that a The flame (13) burning in the combustion chamber (2) is extinguished under all operating conditions within a duct (12) due to the transfer of energy to the burner jacket (7). Brenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strömungsleitstruktur (16) durch mindestens einen Fortsatz (17) der Kanäle (12) ausgeführt ist, welcher sich über die Mantelaußenfläche (15) hinaus erstreckt.Burner (5) according to one of the preceding claims, in which the flow guide structure (16) is formed by at least one extension (17) of the channels (12) which extends beyond the outer surface (15) of the jacket. Brenner (5) nach Anspruch 4, wobei der mindestens ein Fortsatz (17) nach Art eines Kraters ausgeführt ist.Burner (5) after claim 4 , wherein the at least one extension (17) is designed in the manner of a crater. Brenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kanäle (12) in verstärkten Bereichen (18) liegen, an denen der Brennermantel (7) eine größere Wanddicke (W) als in übrigen Bereichen hat.Burner (5) according to one of the preceding claims, in which the channels (12) are located in reinforced areas (18) where the burner shell (7) has a greater wall thickness (W) than in other areas. Brenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, wobei die Kanäle durch Röhrchen (9) gebildet werden, die in den Brennermantel (7) integriert sind und die sich über die Mantelaußenoberfläche (15) hinaus erstrecken, um als Fortsatz (17) der Kanäle (12) ausgeführte Strömungsleitstrukturen (16) auszubilden.Burner (5) according to any one of the preceding Claims 1 , the channels being formed by small tubes (9) which are integrated into the burner jacket (7) and which extend beyond the outer surface (15) of the jacket in order to form flow guide structures (16) designed as an extension (17) of the channels (12). . Brenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strömungsleitstruktur (16) durch einen in Strömungsrichtung (19) durch die Kanäle (12) abnehmenden Kanalquerschnitt (20) gebildet ist.Burner (5) according to one of the preceding claims, wherein the flow guide structure (16) is formed by a channel cross section (20) decreasing in the direction of flow (19) through the channels (12). Brenner (5) nach einem der vorergehenden Ansprüche, wobei die Kanäle (12) in Ausstülpungen (30) und/oder verstärkten Bereichen (18) des Brennermantels (7) zum Verbrennungsraum (2) hin angeordnet sind.Burner (5) according to one of the preceding claims, in which the channels (12) are arranged in protuberances (30) and/or reinforced areas (18) of the burner jacket (7) towards the combustion chamber (2). Brenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kanäle (12) einen runden oder schlitzförmigen Kanalquerschnitt (20) aufweisen.Burner (5) according to one of the preceding claims, in which the channels (12) have a round or slot-shaped channel cross section (20). Brenner (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brennermantel (7) zumindest in Teilbereichen eine Wanddicke (W) von mehr als 1 mm [Millimeter] aufweist und die Kanäle (12) in diesen Teilbereichen angeordnet sind.Burner (5) according to one of the preceding claims, wherein the burner casing (7) has a wall thickness (W) of more than 1 mm [millimeter] at least in partial areas and the channels (12) are arranged in these partial areas. Brenner (5) Anspruch 11, wobei die Teilbereiche als axiale und/oder umlaufende Rippen (21) ausgebildet sind.burner (5) claim 11 , wherein the partial areas are designed as axial and/or circumferential ribs (21). Brenner (5) nach einem der vorergehenden Ansprüche, wobei der Brennermantel (7) einstückig ausgeführt ist.Burner (5) according to one of the preceding claims, in which the burner casing (7) is made in one piece.
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