DE19813897A1

DE19813897A1 - Segmented insulation for burners with porous media

Info

Publication number: DE19813897A1
Application number: DE1998113897
Authority: DE
Inventors: Juergen Waidner; Marcus Bienzle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-03-28
Filing date: 1998-03-28
Publication date: 1999-09-30
Also published as: EP0947772A2; EP0947772A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennervorrichtung für einen Gasbrenner, Ölbrenner oder dergleichen mit einem Brennerkörper, der von einer Porenstruktur zumindest teilweise durchzogen ist und der an seiner Außenkontur zumindest teilweise von einer Isolierung umgeben ist. Um zu verhindern, daß der Isolierkörper infolge von wechselnden Temperatureinflüssen beschädigt wird, ist es vorgesehen, daß die Isolierung aus einem Isolierkörper besteht, der aus mehreren Segmentkörpern zusammengesetzt ist, die unter Bildung von Trennstellen aneinandergeschlossen sind.The invention relates to a burner device for a gas burner, oil burner or the like with a burner body which is at least partially penetrated by a pore structure and which is at least partially surrounded by insulation on its outer contour. In order to prevent the insulating body from being damaged as a result of changing temperature influences, it is provided that the insulation consists of an insulating body which is composed of a plurality of segment bodies which are connected to one another to form separation points.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennervorrichtung für einen Gasbrenner, Ölbrenner oder dergleichen mit einem Brennerkörper, der von einer Porenstruktur zumin dest teilweise durchzogen ist und der an seiner Außenkontur zumindest teilweise von einer Isolierung umgeben ist.The invention relates to a burner device for a gas burner, oil burner or the like with a burner body which is of a pore structure is at least partially drawn through and at least partially on its outer contour is surrounded by insulation.

Im Stand der Technik werden für Brennerkörper beispielsweise Keramikschäume, Drahtgestricke und dergleichen vorgeschlagen. An den Randbereichen solcher Brerinerkörper herrschen aufgrund von Wärmeauskopplungsvorgängen niedrigere Temperaturen vor als im Kern des Brennerkörper. In diesen "kühleren" Zonen liegt dann auch eine erhöhte CO₂-Entstehung vor. Um im gesamten Brennkörper ein gleichmäßigeres Temperaturniveau zu erreichen, wird daher eine Isolierung verwendet. In the prior art, ceramic foams, wire mesh and the like are proposed for burner bodies, for example. Due to heat extraction processes, lower temperatures prevail at the edge areas of such burner bodies than in the core of the burner body. In these "cooler" zones there is also an increased generation of CO ₂ . Insulation is therefore used to achieve a more uniform temperature level in the entire burner.

Beispielsweise werden die Poren des porösen Brennerkörpers in den Rand bereichen mit einer Keramikmasse verschlossen. Diese Vorgehensweise hat sich aber nicht bewährt, da der Brennkörper im Einsatzfall aufgrund von Tremperatur gradienten Verformungen unterliegt. Dadurch wird aber die Isolierung beschä digt.For example, the pores of the porous burner body are in the edge areas closed with a ceramic mass. This practice has been but not proven, because the fuel body in use due to temperature is subject to gradient deformations. This will damage the insulation sigt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Brenner der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem der Brennkörper dauerhaft von einer Isolierung umgeben ist.It is an object of the invention to provide a burner of the type mentioned create in which the burner is permanently surrounded by insulation.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Isolierung aus einem Isolierkörper besteht, der aus mehreren Segmentkörpern zusammengesetzt ist, die unter Bil dung von Trennstellen aneinandergeschlossen sind.This object is achieved in that the insulation from an insulating body consists of several segment bodies, which are listed under Bil are separated from each other.

Die Isolierung des Brennerkörpers wird also in die Segmentkörper zerlegt. An den einzelnen Segmentkörpern stehen dann nur noch geringe temperaturbe dingte Materialspannungen an. Diese können sicher aufgenommen werden, so daß keine Beschädigung der Isolierung entsteht. Im Bereich der Trennstellen zwi schen den Segmentkörpern lassen sich Verformungen infolge der Abmessungs veränderung ausgleichen.The insulation of the burner body is therefore broken down into the segment bodies. On the individual segment bodies then only have a low temperature induced material tensions. These can be safely recorded, so that there is no damage to the insulation. In the area of the separation points between The segment bodies can be deformed as a result of the dimensions compensate for change.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Trennstellen im wesentlichen in Richtung des zuströmenden Brenn mediums verlaufen und/oder, daß die Trennstellen quer zur Richtung des zu strömenden Brennmediums ringförmig umlaufen. Die Anordnung der Trennstelle quer zur Zuströmrichtung hat sich besonders bei Gasbrennern bewährt. Hier tritt während des Betriebes häufig eine Verlagerung der Brennzone in Zuström richtung des Brenngases auf. Die hierdurch entstehenden Verformungen lassen sich dann sicher über die Trennstelle ableiten. According to a preferred embodiment variant of the invention, it is provided that that the separation points essentially in the direction of the incoming burning mediums run and / or that the separation points transverse to the direction of the circulate flowing fuel medium in a ring. The location of the separation point transverse to the direction of flow has proven particularly useful for gas burners. Here occurs often a shift of the combustion zone into the inflow during operation direction of the fuel gas. Leave the resulting deformations then safely derived from the separation point.

Eine bevorzugte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht vor, daß die Trenn stellen zwischen den Segmentkörpern einen Überlappungsbereich aufweisen, an dem sich Ansätze der Segmentkörper überdecken. Die einzelnen Segmentkörper sind somit optisch dichter, aber flexibel miteinander verbunden. Der Überlap pungsbereich stellt sicher, daß selbst Veränderungen der Abmessungen der Seg mentkörper stets eine vollständige Isolierung des Brennerkörpers aufrecht erhalten ist.A preferred embodiment of the invention provides that the separation have an overlap area between the segment bodies approaches of the segment bodies overlap. The individual segment bodies are optically denser, but flexibly connected. The overlap pungsbereich ensures that even changes in the dimensions of the Seg always complete insulation of the burner body is preserved.

Ein erfindungsgemäßer Brenner kann beispielsweise derart gestaltet sein, daß die Segmentkörper schalenförmig unter Bildung eines Krümmungsradius' ausge staltet und zu einem ringförmigen Isolierkörper zusammensetzbar sind, und daß der Brennerkörper an der Innenwandung der Segmentkörper anliegt. Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, daß der ringförmige Isolierkörper aus zwei Teil-Ringkörpern gebildet ist, die aus Segmentkörpern zusammengesetzt sind, wobei zwischen den beiden Teil-Ringkörpern eine umlaufende Trennstelle ge schaffen ist. Zur Spannungsminimierung kann es weiterhin vorgesehen sein, daß der Isolierkörper doppel- oder mehrwandig ausgestaltet ist. Dabei ermöglicht die Trennstelle zwischen den einzelnen Wandungen den Spannungsabbau zwischen den einzelnen Segmentkörpern. Beim doppel- oder mehrwandigen Aufbau des Isolierkörpers sind bevorzugt die beiden Wänden, die dem Brennerkörper zuge wandt sind, aus Segmentkörpern zusammengesetzt.A burner according to the invention can for example be designed such that the Segment body shell-shaped to form a radius of curvature stalten and are assembled into an annular insulating body, and that the burner body rests on the inner wall of the segment body. This can it may be provided in particular that the annular insulating body from two Partial ring bodies are formed, which are composed of segment bodies, with a circumferential separation point between the two partial ring bodies create is. To minimize voltage, it can also be provided that the insulating body is double or multi-walled. The Separation point between the individual walls between the voltage reduction the individual segment bodies. With the double or multi-wall structure of the Insulating body are preferably the two walls facing the burner body are composed of segment bodies.

Die an dem Brennerkörper anliegende Innenwandung des Isolierkörpers kann mit einer hochtemperaturbeständigen und/oder katalytisch wirkenden Beschichtung versehen sein. Die katalytische Beschichtung trägt dazu bei, den Schadstoff ausstoß zu minimieren.The inner wall of the insulating body bearing against the burner body can also be used a high temperature resistant and / or catalytically active coating be provided. The catalytic coating contributes to the pollutant to minimize emissions.

Die Segmentkörper des Isolierkörpers können aus Keramik, Keramikfaser, Metall schaum, Keramikschaum oder aus Feuerbeton bestehen. Insbesondere ist es auch möglich, mehrere Segmentkörper, die aus unterschiedlichen Materialien be stehen, miteinander zu kombinieren.The segment body of the insulating body can be made of ceramic, ceramic fiber, metal foam, ceramic foam or made of refractory concrete. In particular it is also possible to use multiple segment bodies made of different materials stand to combine with each other.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführugnsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to the drawings Execution examples explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen ringförmigen Isolierkörper, der aus acht schalenförmigen Seg mentkörpern zusammengesetzt ist, Fig. 1 an annular insulating body which is made of eight dish-shaped Seg ment assembled bodies,

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht einen ringförmigen Isolierkörper mit zwei Teil-Ringkörpern, Fig. 2 is a perspective view of an annular insulating body with two part-annular bodies,

Fig. 3 in perspektivischer Ansicht einen ringförmigen Isolierkörper mit sich überlappenden Segmentkörpern, Fig. 3 is a perspective view of an annular insulating body overlapping with itself segment bodies,

Fig. 4 in perspektivischer Ansicht einen zu der Ausgestaltungsvariante gem. Fig. 3 alternativen Isolierkörper mit sich überlappenden Seg mentkörpern und Fig. 4 in a perspective view according to the embodiment variant. Fig. 3 alternative insulating body with overlapping Seg ment bodies and

Fig. 5 in perspektivische Ansicht einen doppelwandigen Isolierkörper bestehend aus Segmentkörpern. Fig. 5 is a perspective view of a double-walled insulating body consisting of segment bodies.

In der Fig. 1 ist ein Isolierkörper 10 dargestellt, der aus acht schalenförmigen Segmentkörpern 10.1 zusammengesetzt ist. Zur Fertigungsvereinfachung sind die einzelnen Segmentkörper 10.1 identisch ausgebildet. Sie sind unter Bildung einer vertikal verlaufenden Trennstelle 11a aneinandergestoßen, so daß sich der ringförmige Isolierkörper 10 ergibt. In dem von dem Isolierkörper 10 umgebenen zylindrischen Innenraum kann ein Brennerkörper untergebracht werden. Der Brennerkörper liegt dabei an der Innenwandung 12 des Isolierkörpers 10 an. Der Brennerkörper selbst ist aus einem porösen Material gebildet, das beispielsweise ein Keramikschaum oder ein Drahtgeflecht sein kann. Denkbar sind auch Schüt tungen von festen Körpern, beispielsweise Keramikkugeln. Über die von dem Isolierkörper 10 umgebene Grundfläche strömt an der Unterseite 15 ein Brenn gasgemisch in den Brennerkörper 10 ein. Hier wird es entzündet und verbrannt. Die entstehenden Abgase treten an der Oberseite 14 wieder aus dem Brenner körper aus. Der Isolierkörper verhindert die seitliche Wärmeauskopplung aus dem Brennerkörper. Damit wird über den gesamten Querschnitt des Brennerkörpers eine in etwa gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht. Infolge dieses Effektes wird der Schadstoffausstoß minimiert. Bei der Verbrennung des Brenngasge misches treten im Brennkörper Zonen unterschiedlicher Erwärmung auf. Diese übertragen sich auch auf den Isolierkörper 10. Die Segmentkörper 10.1 des Iso lierkörpers 10 dehnen sich infolge dieser ungleichmäßigen Temperaturverteilung auch ungleichmäßig aus. Die hierbei auftretenden Längenänderungen werden zuverlässig in den vertikalen Trennstellen 11a zwischen den Segmentkörpern 10.1 aufgefangen.An insulating body 10 is shown in FIG. 1, which is composed of eight shell-shaped segment bodies 10.1 . To simplify production, the individual segment bodies 10.1 are of identical design. They are butted together to form a vertically extending separation point 11 a, so that the annular insulating body 10 results. A burner body can be accommodated in the cylindrical inner space surrounded by the insulating body 10 . The burner body bears against the inner wall 12 of the insulating body 10 . The burner body itself is formed from a porous material, which can be, for example, a ceramic foam or a wire mesh. Bulk fillings of solid bodies, for example ceramic balls, are also conceivable. A combustion gas mixture flows into the burner body 10 on the underside 15 via the base area surrounded by the insulating body 10 . Here it is ignited and burned. The resulting exhaust gases emerge from the burner body at the top 14 . The insulating body prevents lateral heat extraction from the burner body. An approximately uniform temperature distribution is thus achieved over the entire cross section of the burner body. As a result of this effect, pollutant emissions are minimized. When the fuel gas mixture is burned, zones of different heating occur in the fuel body. These are also transferred to the insulating body 10 . The segment body 10.1 of the insulating body 10 also expand unevenly as a result of this uneven temperature distribution. The changes in length that occur here are reliably absorbed in the vertical separation points 11 a between the segment bodies 10.1 .

In der Fig. 2 ist ein Segmentkörper 10 dargestellt, der aus zwei Teil-Ringkörpern zusammengesetzt ist. Die beiden Teil-Ringkörper sind wiederum aus einzelnen Segmentkörpern 10.1 zusammengesetzt. Hierdurch ergibt sich eine horizontale Trennstelle 11b, die ebenfalls zum Ausgleich von Abmessungsveränderungen der Segmentkörper 10.1 Verwendung findet. Die beiden Teil-Ringkörper sind aus identischen Segmentkörpern aufgebaut. Die vertikalen Trennstellen 11a des obe ren Teil-Ringkörpers sind gegenüber den vertikalen Trennstellen 11a des unteren Teil-Ringkörpers versetzt, um dadurch einen besseren Spannungsausgleich zu er wirken. A segment body 10 is shown in FIG. 2, which is composed of two partial ring bodies. The two partial ring bodies are in turn composed of individual segment bodies 10.1 . This results in a horizontal separation point 11 b, which is also used to compensate for dimensional changes in the segment body 10.1 . The two partial ring bodies are made up of identical segment bodies. The vertical separating points 11 a of the partial ring member obe ren are offset relative to the vertical separating points 11 a of the lower partial ring body, in order thereby to have a better voltage compensation.

In der Fig. 3 ist ein ringförmiger Isolierkörper 10 dargestellt, dessen vertikale Ränder stufenförmig ausgefräßt sind. Hierbei ergeben sich endseitige Ansätze 16.4. Die Ansätze 16.4 von benachbarten Segmentkörpern 10.1 bilden einen Überlappungsbereich 16.2. Mit diesem Überlappungsbereich ist ein optisch dich ter Abschluß zwischen der Außen- und der Innenseite des Isolierkörpers ge schaffen. Die einzelnen Ansätze 16.4 treffen endseitig auf den benachbarten Segmentkörper 10.1 auf, so daß Stoßstellen 16.1 entstehen. Im Bereich zwi schen diesen Stoßstellen 16.1 und 16.3 entstehen vertikale Trennstellen 11a.An annular insulating body 10 is shown in FIG. 3, the vertical edges of which are milled out in steps. This results in end approaches 16.4 . The approaches 16.4 of adjacent segment bodies 10.1 form an overlap area 16.2 . With this overlap area is an optically you ter create ge between the outside and the inside of the insulating body. The individual approaches 16.4 meet the adjacent segment body 10.1 at the end, so that joints 16.1 arise. In the area between these joints 16.1 and 16.3 there are vertical separation points 11 a.

In der Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsvariante eines Isolierkörpers 10 mit überlappenden Ansätzen 16.4 gezeigt. Wie aus diese Darstellung ersichtlich ist, besitzt jeder Segmentkörper eine wulstförmige Ausbauchung und eine ent sprechend ausgestaltete Ausnehmung. Bei benachbarten Segmentkörpern greift dabei die wulstförmige Ausbauchung des einen Segmentkörpers in die Ausneh mung des anderen Segmentkörpers. Die Ausbauchung und die Ausnehmung schaffen einen Überlappungsbereich 16.2.In FIG. 4 a further embodiment of an insulating body 10 is shown with overlapping lugs 16.4. As can be seen from this illustration, each segment body has a bead-like bulge and a recess designed accordingly. In the case of adjacent segment bodies, the bead-shaped bulge of one segment body engages in the recess of the other segment body. The bulge and the recess create an overlap area 16.2 .

In der Fig. 5 ist eine weitere Ausgestaltungsvariante eines Isolierkörpers 10 dar gestellt. Der Isolierkörper 10 ist dabei aus zwei Wandungen gebildet. Die einzel nen Wandungen selbst sind wiederum aus Segmentkörpern 10.1 zusammenge setzt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine materialoptimierte Auslegung eines Isolierkörpers 10. Die innere Wandung kann dabei aus einem hochtemperaturbe ständigen Werkstoff bestehen. Da die Wärmebelastung radial nach außen ab nimmt, läßt sich die äußere Wandung entsprechend mit einem Werkstoff mit ge ringerer Wärmebeständigkeit ausführen.In FIG. 5, a further variant embodiment, an insulator 10 is provided is. The insulating body 10 is formed from two walls. The individual walls themselves are in turn composed of segment bodies 10.1 . This configuration enables an insulating body 10 to be configured in a material-optimized manner. The inner wall can consist of a high temperature resistant material. Since the thermal load decreases radially from the outside, the outer wall can be carried out accordingly with a material with lower heat resistance.

Wie Fig. 5 erkennen läßt, sind die vertikal verlaufenden Trennstellen 11a der bei den Wandungen wieder gegeneinander versetzt angeordnet, so daß sich Über lappungsbereiche 16.2 ergeben. As can be seen in FIG. 5, the vertically running separating points 11 a are arranged offset against one another in the walls, so that overlapping areas 16.2 result.

Bei den beschriebenen Brennerkörpern 10 kann die Strömungsgeschwindigkeit des zuströmenden Brenngases über den Eintrittsquerschnitt gesteuert werden. Dieser kann so gewählt werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit ausreichend hoch ist, um ein Rückschlagen der Flammen in den Gaszuführtrakt zu ver hindern. Es kann daher bei entsprechender Dimensionierung des Brennerkörpers auf eine Rückschlagsicherung in Form beispielsweise einer Verteilerplatte verzichtet werden.In the burner bodies 10 described , the flow rate of the inflowing fuel gas can be controlled via the inlet cross section. This can be chosen so that the flow rate is sufficiently high to prevent the flames from flashing back into the gas supply tract. With appropriate dimensioning of the burner body, it is therefore possible to dispense with kickback protection in the form of, for example, a distributor plate.

Claims

1. Burner device for a gas burner, oil burner or the like with a burner body which is at least partially penetrated by a pore structure and which is at least partially surrounded on its outer contour by insulation, characterized in that the insulation consists of an insulating body ( 10 ), the is composed of several segment bodies ( 10.1 ), which are connected to one another to form separation points ( 11 a, 11 b).

2. Burner according to claim 1, characterized in
that the separation points ( 11 a) run essentially in the direction of the incoming fuel and / or,
that the separation points ( 11 b) circulate annularly transversely to the direction of the incoming burning medium.

3. Burner according to claim 1 or 2, characterized in that the separation points ( 11 a, 11 b) between the segment bodies have an overlap area ( 16.2 ) on which approaches ( 16.4 ) of the segment body ( 10.1 ) overlap.

4. Burner according to one of claims 1 to 3, characterized in
that the segment body ( 10.1 ) is designed in the shape of a shell with the formation of a radius of curvature and can be assembled into an annular insulating body ( 10 ), and
that the fuel body rests against the inner wall ( 12 ) of the segment body ( 10.1 ).

5. Burner according to claim 4, characterized in that the annular insulating body ( 10 ) is formed from two partial ring bodies, which are composed of segment bodies ( 10.1 ), between the two partial ring bodies rule a circumferential separation point ( 11 b) ge create is.

6. Burner according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insulating body ( 10 ) is double-walled or multi-walled.

7. Burner according to claim 6, characterized in that at least the two walls of the multi-walled insulating body ( 10 ) facing the burning body are composed of segment bodies ( 10.1 ).

8. Burner according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inner walls ( 12 ) of the fuel element facing the fuel element ( 10 ) are provided with a high temperature-resistant and / or catalytically active coating.

9. Burner according to one of claims 1 to 8, characterized in that the segment body of the insulating body ( 10 ) consist of ceramic, ceramic fiber, metal foam, ceramic foam and / or refractory concrete.