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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Flammrohr für einen Brenner zur Heißgaserzeugung,
mit einem Hohlkörper,
der einen zumindest teilweise umschlossenen Brennraum ausbildet,
wobei der Hohlkörper
ein erstes Ende besitzt, das zum Anschluss an eine Flammenerzeugungseinheit
ausgebildet ist, und wobei der Hohlkörper eine Mantelfläche besitzt,
an der zumindest ein Zweigrohr angeordnet ist.
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Darüber hinaus
vertreibt die Anmelderin Flammrohre der zuvor genannten Art bereits
zusammen mit mobilen Feldküchen
und mobilen Kochmodulen für
derartige Feldküchen.
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Mobile
Feldküchen
werden vor allem dann benötigt,
wenn eine große
Anzahl von Menschen über
einen längeren
Zeitraum hinweg abseits der Zivilisation verpflegt werden muss.
Klassische Anwendungsfälle
sind militärische Übungen oder
Einsätze von
größeren Truppenverbänden, aber
auch humanitäre
Anwendungen, beispielsweise bei der Katastrophenhilfe in einem Erdbebengebiet.
Die Feldküchen müssen für derartige
Einsätze
mobil und vor allem robust sein. Dies beinhaltet, dass die Feldküchen auch unter
stark wechselnden Anforderungen und schwierigen Gegebenheiten transportiert,
aufgebaut und betrieben werden können.
Beispielsweise muss ein Transport auf einem Fahrzeug auch in unwegsamem Gelände möglich sein,
was entsprechende Stöße und mechanische
Belastungen zur Folge haben kann. Darüber hinaus müssen die
mobilen Feldküchen
sowohl in heißen
Umgebungen, beispielsweise in der Wüste, als auch in sehr kalten
Umgebungen, beispielsweise im Winter im Hochgebirge, zuverlässig arbeiten.
Andererseits ist es wünschenswert, dass
die mobilen Feldküchen
trotz der zuvor genannten Anforderungen eine professionelle und
abwechslungsreiche Zubereitung von Speisen für eine Vielzahl von Personen
ermöglichen.
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Die
vorliegende Anmelderin vertreibt derartige Feldküchen sowie Kochmodule für solche
Anwendungen. In der Regel kommen dabei Diesel- oder Vielstoffbrenner
zum Einsatz, um die Kochstellen zu erhitzen. Die Brenner müssen mit
Treibstoffen wechselnder Qualität
betrieben werden können,
und darüber
hinaus einen zuverlässigen
Betrieb unter den zuvor genannten Rahmenbedingun gen ermöglichen. Außerdem wird
eine hohe Wärmeleistung
benötigt, um
großflächige Kochstellen
für die
Zubereitung großer
Mengen an Speisen zu beheizen.
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Bislang
benutzte die Anmelderin für
ihre mobilen Feldküchen
und Kochstellen ein Flammrohr mit einem Hohlkörper, an dem 15 Zweigrohre
angeschweißt
waren. Die Zweigrohre dienen zum Abführen des im Hohlkörper erzeugten
Heißgases
(Rauchgases), und sie sind so angeordnet, dass das ausströmende Heißgas ein
umgebendes Luftvolumen und/oder eine Kochplatte, eine Grillplatte,
ein Wasserbad oder dergleichen beheizt.
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Die
bislang verwendeten Flammrohre haben allerdings eine begrenzte Nutzungs-
bzw. Lebensdauer, insbesondere beim Einsatz unter wechselnden, rauen
Bedingungen. Es hat sich gezeigt, dass das durch die Zweigrohre
geführte
Heißgas
um die Zweigrohre herum zu einer Verzunderung bis hin zu einer vollständigen Materialauflösung führt. Nach längerem Betrieb
der bislang verwendeten Flammrohre entstehen um die Zweigrohre herum
Löcher und
teilweise fallen Zweigrohre regelrecht nach innen in das Flammrohr
hinein. Darüber
hinaus ist die Herstellung der bislang verwendeten Flammrohre relativ aufwändig und
dementsprechend teuer, da 15 Zweigrohre einzeln an die Mantelfläche des
Hohlkörpers angeschweißt werden
mussten.
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Um
die Investitions- und Betriebskosten der Feldküchen und Kochmodule zu senken,
besteht der Wunsch nach einem Flammrohr, das eine längere Nutzungsdauer
bei geringeren Herstellungskosten ermöglicht.
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Aus
der eingangs genannten
DE
42 44 400 A1 ist ein Brenner mit einem Flammrohr bekannt, dessen
Mantelfläche
von Zweigrohren durchsetzt ist. Die Zweigrohre dienen in diesem
Fall nicht zum Abführen
von Rauchgas aus dem Brennraum des Hohlkörpers, sondern im Gegenteil
zum erneuten Zuführen
(Rückführen) von
Rauchgas, das bereits aus dem Flammrohr ausgetreten ist. Dieses
Zurückführen von Rauchgas
nennt man Rezirkulation und es dient dazu, die Stickoxidemission
des Brenners zu reduzieren, indem das Rauchgas in den Verbrennungsprozess
zurückgeführt wird.
Im Unterschied zu den oben beschriebenen Brennern der Anmelderin
werden die Zweigrohre bei dem Brenner aus
DE 42 44 400 A1 also nicht
vom heißen
Rauchgas von innen nach außen
durchströmt,
sondern es strömt
abgekühltes Rauchgas
von außen
in den Brennraum zurück.
Probleme mit Verzunderung und Materialschwund im Bereich der Zweigrohre
sind in
DE 42 44 400
A1 nicht beschrieben.
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Aus
DE 42 32 181 A1 ist
ein weiterer Brenner mit einem Flammrohr bekannt, das im Bereich
seiner Mantelfläche
mit seitlichen Zweigrohren versehen ist. Die Zweigrohre ragen in
diesem Fall nur in das Innere des Hohlkörpers, also in den Brennraum,
hinein, und sie dienen nach der Beschreibung in der
DE 42 32 181 A1 als Stabilisatoren
zur Stabilisierung der Flamme. Probleme infolge einer Verzunderung
bzw. eines Materialabtrags im Bereich der Zweigrohre sind auch in
diesem Stand der Technik nicht angesprochen.
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Vor
diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Flammrohr der eingangs genannten Art anzugeben, das im mobilen Einsatz
unter wechselnden Bedingungen eine lange Nutzungsdauer ermöglicht und
zudem kostengünstig herzustellen ist.
Darüber
hinaus soll das neue Flammrohr eine gute Wärmeverteilung bei großflächigen Kochstellen
bieten.
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Diese
Aufgabe wird gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Flammrohr der eingangs
genannten Art gelöst,
bei dem das Zweigrohr an seiner Außenseite mit einem Zwischenstück verbunden
ist und bei dem das Zwischenstück
an der Mantelfläche
befestigt ist. Insbesondere ist das Zwischenstück an der Mantelfläche angeschweißt.
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Die
vorliegende Erfindung beruht damit auf der Idee, das zumindest eine
Zweigrohr – zumindest zusätzlich – über ein
Zwischenstück
an der Mantelfläche
des Hohlkörpers
zu befestigen. Dadurch, dass das Zwischenstück mit dem Zweigrohr an dessen
Außenseite
verbunden ist, steht das Zwischenstück nicht im unmittelbaren Kontakt
mit dem heißen Rauchgas
im Inneren des Hohlkörpers.
Sofern das Rauchgas das Zwischenstück überhaupt erreichen kann, was
von der Geometrie der Zweigrohre und den räumlichen Gegebenheiten um das
Flammrohr herum abhängt,
hat es sich bereits abgekühlt
im Vergleich zu den Temperaturen, die das heiße Rauchgas im Innenraum des
Hohlkörpers
besitzt.
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Darüber hinaus
strömt
das sehr heiße Rauchgas
aus dem Innenraum des Hohlkörpers auch
nicht mit seiner hohen kinetischen Energie an dem Zwischenstück vorbei.
Insgesamt ist das Zwischenstück
daher einer geringeren energetischen Belastung ausgesetzt als das
Zweigrohr selbst.
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Versuche
und Analysen der Anmelderin haben gezeigt, dass die bislang aufgetretenen
Probleme mit Verzunderung und Materialabtrag vor allem in denjenigen
Bereichen auftraten, an denen die Zweigrohre bisher an der Mantelfläche des
Hohlkörpers
angeschweißt
wurden. Eine mögliche
Ursache könnte die „Vorschädigung" des Materials der
Mantelfläche und
des Zweigrohres sein, insbesondere beim Schweißen.
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Nachdem
die Befestigungsstellen des neuen Zwischenstücks nun dem unmittelbaren Kontakt
mit dem heißen
Rauchgas entzogen sind, zeigt sich eine wesentlich geringere Verzunderung
und - zumindest in den bisherigen Langzeitversuchen der Anmelderin kein
nennenswerter Materialschwund mehr. Mit anderen Worten besitzt das
neue Flammrohr, bei dem die Zweigrohre über das genannte Zwischenstück an der
Mantelfläche
befestigt sind, eine wesentlich längere Nutzungsdauer, deren
Ende in den derzeitigen Tests der Anmelderin noch nicht abzusehen
ist.
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Darüber hinaus
wird der Fertigungsaufwand durch die Verwendung der neuen Zwischenstücke reduziert,
da die Zweigrohre aufgrund der neuen Zwischenstücke einfacher und trotzdem
mit einer hohen Stabilität
an der Mantelfläche
befestigt werden können.
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Schließlich können die
Zweigrohre aufgrund der neuen Zwischenstücke in verschiedenen Neigungswinkeln
und an nahezu beliebigen Stellen des Hohlkörpers sehr einfach befestigt
werden, so dass sich die Wärmeverteilung
des neuen Heizrohrs flexibel optimieren lässt.
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Insgesamt
ermöglicht
das neue Flammrohr somit eine längere
Nutzungsdauer bei geringeren Herstellungskosten. Die oben genannten
Aufgaben sind daher vollständig
gelöst.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung sind das Zweigrohr und das Zwischenstück zweiteilig
ausgebildet, wobei das Zweigrohr und das Zwischenstück vorzugsweise
miteinander verschweißt
sind.
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Alternativ
hierzu wäre
es grundsätzlich
auch denkbar, das Zwischenstück
und das Zweigrohr einteilig (einstückig) auszubilden, beispielsweise
mit Hilfe einer entsprechenden Gussform. Die bevorzugte Ausgestaltung
ermöglicht
demgegenüber
jedoch eine höhere
Flexibilität
in der Fertigung sowie die Verwendung von standardisierten Komponenten.
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Das
Verschweißen
von Zweigrohr und Zwischenstück
ist – ebenso
wie das Verschweißen
von Zwischenstück
und Mantelfläche – bevorzugt,
weil sich mit diesem Fügeverfahren
auf sehr kostengünstige
Weise sehr robuste und für
den eingangs beschriebenen Anwendungszweck geeignete Flammrohre
herstellen lassen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Zweigrohr nur über das
Zwischenstück an
der Mantelfläche
befestigt.
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Alternativ
hierzu wäre
es grundsätzlich
auch möglich,
das Zwischenstück
in Ergänzung
zu einer direkten Befestigung des Zweigrohrs an der Mantelfläche zu verwenden.
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Die
bevorzugte Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass keine Fügestelle
in unmittelbarem Bereich des Heißgasstroms liegt, das heißt das Material,
das dem Heißgasstrom
unmittelbar ausgesetzt ist, erfährt
keine „Vorschädigung". Das Risiko, dass
im Bereich der Fügestelle
zwischen Zweigrohr und Mantelfläche
ein Materialschwund auftritt, ist damit noch weiter vermindert.
Die Nutzungsdauer des neuen Flammrohrs ist noch höher.
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Unabhängig davon
kann es bei der Herstellung des neuen Flammrohrs jedoch vorteilhaft
sein, das Zweigrohr zunächst
mit einem „kleinen" Schweiß-, Löt- oder
Klebepunkt provisorisch an der Mantelfläche zu fixieren, um die nachfolgende
Befestigung des Zweigrohrs mit Hilfe des Zwischenstücks sowie
die Ausrichtung des Zweigrohrs zu erleichtern. Sofern bei dieser
provisorischen Befestigung des Zweigrohrs darauf geachtet wird,
dass keine „Materialschädigung" entsteht, die direkt
dem Heißgasstrom ausgesetzt
ist, sind die Vorteile dieser Ausgestaltung gleichermaßen erreicht.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist das Zweigrohr bündig von außen auf die Mantelfläche aufgesetzt.
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Mit
anderen Worten ragt das Zweigrohr bei dieser Ausgestaltung der Erfindung
nicht in den Innenraum (Brennraum) des Hohlkörpers hinein. Die Ausgestaltung
besitzt den Vorteil, dass sich keine materialschwachen Kanten und
Vorsprünge
im unmittelbaren Einflussbereich der Flamme und der im Brennraum
strömenden
Heißgase
befinden. Die Risiko eines Materialabtrages und die damit verbundene Begrenzung
der Nutzungsdauer sind weiter reduziert. Darüber hinaus trägt diese
Ausgestaltung auch zu einer einfacheren und kostengünstigeren
Herstellung mit gleichbleibender Herstellungsqualität bei.
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In
einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Mantelfläche unterhalb
des Zweigrohrs eine Öffnung mit
einem ersten Innendurchmesser und das Zweigrohr besitzt einen zweiten
Innendurchmesser, wobei der zweite Innendurchmesser größer ist
als der erste Innendurchmesser.
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Diese
Ausgestaltung trägt
zu einer weiteren Vereinfachung der Herstellung des neuen Flammrohrs
bei, da sich das Zweigrohr in dieser Ausgestaltung einfach auf die
Mantelfläche
von außen
aufsetzen lässt.
Darüber
hinaus wird durch diese Ausgestaltung das Risiko eines Materialabtrages
am oder um das Zweigrohr herum weiter reduziert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist das Zwischenstück ein Winkelstück mit zumindest
zwei, vorzugsweise drei Schenkeln, die das Zweigrohr umgeben.
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In
dieser Ausgestaltung wird eine sehr stabile Befestigung des Zweigrohrs
an der Mantelfläche erreicht,
und zwar insbesondere dann, wenn das Zweigrohr keine oder allenfalls
eine geringfügige, provisorische
Befestigung an der Mantelfläche
besitzt. Die Stabilität
ist besonders für
den rauen mobilen Einsatz des neuen Flammrohrs von Vorteil. Darüber hinaus
kann die Befestigung des oder der Zweigrohre in dieser Ausgestaltung
sehr einfach mit einem gleichbleibend hohen Qualitätsstandard
durchgeführt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Mantelfläche in Umfangsrichtung
eine erste und eine zweite Hälfte
und nur an der ersten Hälfte
sind eine Vielzahl von Zweigrohren befestigt.
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Diese
Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft für den Einsatz des neuen Flammrohrs
als Heizquelle für
mobile Feldküchen
und dergleichen, da das neue Flammrohr heißes Rauchgas hier mit einer
definierten Vorzugsrichtung ausströmen lässt. Insbesondere lässt sich
damit eine direkt über
den Zweigrohren befind liche Kochplatte, Grillplatte oder dergleichen
sehr effizient beheizen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die zweite Hälfte vollständig geschlossen.
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Im
Gegensatz dazu besitzen viele Flammrohre rund um ihren Außenumfang
Löcher
oder anderweitige Aus- oder Einlässe,
sei es aus Fertigungsgründen
oder als Einlassöffnungen
für eine
Rezirkulation von Rauchgas. Der vollständige Verschluss der nicht
mit Zweigrohren versehenen Hälfte
dichtet das Flammrohr zu einer Seite hin ab. Damit lässt sich
unter anderem erreichen, dass selbst bei Fehlzündungen des Brenners kein Kraftstoff
im Bereich der zweiten Hälfte
austreten kann. Das neue Flammrohr läst sich damit optimal zur Beheizung
von Kochplatten, Grillplatten oder dergleichen in mobilen Feldküchen einsetzen.
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Zudem
ermöglicht
diese Ausgestaltung, die zweite Hälfte des Flammrohrs ohne besondere
Isolierung oder Abdichtung in einem Brenner für eine mobile Feldküche einzusetzen.
Damit kann Wärme über die
zweite Hälfte
abgestrahlt werden, was eine zu hohe thermische Belastung des Materials
im Bereich der zweiten Hälfte
vermeidet und daher ebenfalls zu einer Verlängerung der Nutzungsdauer des neuen
Flammrohrs beiträgt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das zumindest eine
Zweigrohr ein Heißgasauslass.
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Diese
Ausgestaltung knüpft
an die bereits beschriebene Verwendung des Flammrohrs zur Beheizung
von Kochplatten, Grillplatten und dergleichen an. Gerade bei dieser
Verwendung kommen die Vorteile der Erfindung besonders zur Geltung.
Die Verwendung des Zweigrohrs als Heißgasauslass ermöglicht eine
sehr effiziente Beheizung selbst von großflächigen Kochstellen, wie diese
für die
Verpflegung von vielen Personen benötigt werden. Gerade bei solchen
Anwendungen treten die oben beschriebenen Probleme in Folge der
hohen energetischen Belastung des Zweigrohrs auf. Grundsätzlich kann die
vorliegende Erfindung jedoch auch bei Zweigrohren vorteilhaft eingesetzt
werden, bei denen die Zweigrohre zur Rezirkulation, das heißt zum Zurückführen von
teilweise abgekühltem
Rauchgas in den Brennraum, dienen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Hohlkörper ein zweites Ende, das
zumindest weitgehend geschlossen ist.
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Auch
diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn das neue Flammrohr
zum Beheizen von Kochplatten, Grillplatten und dergleichen in einer mobilen
Feldküche
eingesetzt werden soll. Durch den Verschluss des Hohlkörpers am
zweiten Ende wird der Heißgasaustritt
auf das oder die Zweigrohre konzentriert, was eine besonders effiziente
Beheizung großflächiger Kochstellen
ermöglicht.
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In
einer weiteren Ausgestaltung besitzt das neue Flammrohr zumindest
vier Zweigrohre, die auf einer Hälfte
der Mantelfläche
so angeordnet sind, dass sie in einer Draufsicht auf die Hälfte in
etwa ein Rechteck aufspannen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung
sind genau vier Zweigrohre vorgesehen.
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Praktische
Versuche der Anmeldering haben gezeigt, dass sich mit einem solchen
Flammrohr eine besonders effiziente und gleichmäßige Aufheizung einer großflächigen Kochstelle,
wie beispielsweise einer Grillplatte, erreichen lässt. Dies
war nicht von vorneherein zu erwarten, da bei den bislang verwendeten
Flammrohren stets eine sehr viel größere Anzahl von Zweigrohren
eingesetzt wurde. Darüber
hinaus wurde es bislang für
erforderlich gehalten, in Richtung des zweiten Endes des Flammenrohrs
(also von der Flammenerzeugungseinheit weg) deutlich mehr Zweigrohre
zu verwenden als in rückwärtiger Richtung,
um einerseits eine kurze und kompakte Bauform zu ermöglichen
und andererseits die Strahlungswärme
im Bereich der Flammenerzeugungseinheit auszugleichen. Überraschenderweise
hat sich nun gezeigt, dass auch mit vier gleich verteilten Zweigrohren,
die vorzugsweise im Bereich des zweiten Endes des Flammenrohrs angeordnet
sind, eine hervorragende Wärmeverteilung
auf einer rechteckigen Kochfläche
erreicht werden kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung beinhalten die vier Zweigrohre zwei
erste Zweigrohre, die näher zu
dem ersten Ende angeordnet sind, sowie zwei zweite Zweigrohre, die
von dem ersten Ende weiter entfernt sind, wobei die zwei ersten
Zweigrohre zu dem ersten Ende hin geneigt sind, während die
zwei zweiten Zweigrohre von dem ersten Ende weggeneigt sind.
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Auch
diese Ausgestaltung trägt
zu einer optimalen Wärmeverteilung
bei, wenn das neue Flammrohr zum Beheizen einer großflächigen,
rechteckigen Kochstelle eingesetzt wird. Die rückwärtige Neigung der zwei ersten
Zweigrohre hat zur Folge, dass das durchströmende Heißgas eine Umlenkung von mehr als
90° erfährt. Demgegenüber strömt das Heißgas aus
dem Brennraum mit einer deutlich geringeren Umlenkung durch die
zwei zweiten Zweigrohre. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Ausgestaltung etwa 60
% des heißen
Rauchgases durch die zweiten Zweigrohre strömt, während nur etwa 40 % des heißen Rauchgases
durch die ersten Zweigrohre strömt. Diese
Ungleichverteilung wird jedoch dadurch kompensiert, dass im rückwärtigen Bereich
des Flammrohrs eine höhere
Strahlungswärme
in Folge der dort angeordneten Flammenerzeugungseinheit auftritt. Insgesamt
führt diese
bevorzugte Ausgestaltung zu einer hervorragenden Wärmeverteilung
auf einem großflächigen Kochfeld,
während
andererseits die Herstellungskosten gegenüber dem bislang verwendeten
Flammrohr deutlich reduziert sind. Darüber hinaus hat sich gezeigt,
dass durch die Neigung Dehnungskräfte gut abgeleitet werden und
trotzdem ein stabiler Sitz der Zweigrohre erreicht wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung besitzt das neue Flammrohr ein Strahlungsschutzblech,
das mit Spiel an dem Hohlkörper
eingehängt
ist. Vorzugsweise ist das Strahlungsschutzblech um den Hohlkörper gekantet.
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Im
Gegensatz dazu wurde bislang entweder eine nicht-metallische Isolierung
oder ein Strahlungsschutzblech verwendet, das mit dem Hohlkörper verschweißt war.
Die Befestigung des neuen Strahlungsschutzbleches an dem Hohlkörper mit
Spiel, das heißt
mit einem relativen Bewegungsfreiraum, vermeidet demgegenüber thermisch
bedingte Materialspannungen. Die Bildung von Rissen und dergleichen
wird reduziert. Auch der Verzicht auf eine nicht-metallische Isolierung
um den Hohlkörper
herum reduziert das Risiko einer Rissbildung, da der Hohlkörper ringsum
Wärme abgeben
kann.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht eines Brenners mit einem erfindungsgemäßen Flammrohr,
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2 den
Brenner aus 1 in einer Ansicht entlang der
Linie II-II aus 1,
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3 eine
vereinfachte schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
des neuen Flammrohrs in einer Querschnittsansicht, und
-
4 eine
ebenfalls vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels des neuen Flammrohrs
in einer Draufsicht auf die Zweigrohre.
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In 1 ist
ein Brenner mit einem Ausführungsbeispiel
des neuen Flammrohrs in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Der Brenner 10 ist hier ein sogenannter Einschubbrenner,
der in der in 1 gezeigten Lage von links nach rechts
in ein Kochmodul (hier nicht dargestellt) eingeschoben werden kann,
wie es von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung unter der Bezeichnung BFK
angeboten wird. Das neue Flammrohr ist in seiner Gesamtheit mit
der Bezugsziffer 12 bezeichnet.
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Das
Flammrohr 12 besitzt einen Hohlkörper 14, der hier
zylinderförmig
ausgebildet ist. Dies ist fertigungstechnisch und im Hinblick auf
die Wärmeverteilung
von Vorteil. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt und
kann gleichermaßen
bei anders geformten Hohlkörpern
für Flammrohre
eingesetzt werden.
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Das
in 1 links liegende Ende 16 des Hohlkörpers 14 ist
so ausgebildet, dass es an eine Flammenerzeugungseinheit 18 angeschlossen
werden kann. Die Flammenerzeugungseinheit 18 beinhaltet
insbesondere eine Düse 20,
die über
eine Zuleitung 22 mit Brennstoff gespeist wird. Bei der
Bezugsziffer 24 ist eine Brennstoffpumpe dargestellt, mit
deren Hilfe Brennstoff aus einem hier nicht dargestellten Tank,
beispielsweise einem tragbaren Brennstoffkanister, angesaugt und
der Düse 20 zugeführt werden
kann. Des Weiteren befindet sich im linken Teil des in 1 dargestellten
Brenners ein Bedienfeld 26, über das die Brennstoffzufuhr
und die Betriebsart des Brenners 10 (Dauerbetrieb, Taktbetrieb u.a.)
eingestellt werden können.
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Das
Flammrohr 12 besitzt im Bereich seines zweiten Endes 27 vier
Zweigrohre, von denen in 1 nur die Zweigrohre 28 und 30 sichtbar
sind. Zwei weitere Zweigrohre befinden sich in spiegelbildlicher
Anordnung auf der in 1 nicht sichtbaren Seite des
Flammrohrs 12, wie dies aus 2 ersichtlich
ist. Dort sind die spiegelbildlich zueinander liegenden Zweigrohre
am Ende des Flammrohrs 12 mit den Bezugsziffern 28a und 28b bezeichnet.
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Die
Zweigrohre 28, 30 sind an der Mantelfläche 34 des
Hohlkörpers 14 mit
Hilfe von Zwischenstücken 32 befestigt.
Des Weiteren sind sie derart angeordnet, dass sie gegenüber der Längsmittelachse 36 des
Hohlkörpers 14 geneigt
sind, wobei die beiden endseitigen Flammrohre 28a, 28b von
der Flammenerzeugungseinheit 18 weggeneigt sind, während die Zweigrohre 30 (siehe 4)
zur Flammenerzeugungseinheit 18 hingeneigt sind. In allen
Fällen
beträgt
der Neigungswinkel hier jeweils 45° bezogen auf die Längsmittelachse 36 des
Hohlkörpers 14.
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An
ihren freien Enden (die oberen Enden in der Darstellung in 1)
sind die Zweigrohre 28, 30 schräg abgelängt, und
zwar ebenfalls unter einem Winkel von 45°, so dass die Öffnungsebene
der Zweigrohre 28, 30 in etwa parallel zu dem
Bereich der Mantelfläche 34 liegt,
in dem die Zweigrohre 28, 30 jeweils angeordnet
sind.
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Das
zweite Ende 27 des Hohlkörpers 14 ist hier
geschlossen. Des Weiteren ist die Mantelfläche 34 hier umlaufend
geschlossen, so dass die Zweigrohre 28, 30 die
einzigen Auslässe
für Rauchgas bzw.
Heißgas
aus dem Innenraum des Hohlkörpers 14 darstellen.
Die Zweigrohre 28, 30 wirken damit als Auslassdüsen, aus
denen ein heißer
Gasstrom nach oben austritt. Dieser Heißgasstrom wird in den Kochmodulen
(hier nicht näher
dargestellt) der Anmelderin dazu verwendet, eine Kochstelle (hier
ebenfalls nicht dargestellt), wie beispielsweise eine Koch- oder
Grillplatte, zu beheizen.
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Wie
in den 1 und 2 erkennbar ist und nachfolgend
anhand der 3 und 4 noch näher beschrieben
wird, sind die Zwischenstücke 32 als
Winkelstücke
mit einem in Draufsicht U-förmigen Profil
ausgebildet (siehe 4). In der Seitenansicht besitzt
jedes Zwischenstück 32 ein
Dreieckprofil, das an den gewünschten
Neigungswinkel der Zweigrohre 28, 30 angepasst
ist.
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Das
Flammrohr 12 ist bei dem Brenner 10 in einer trapezförmigen Wanne 38 angeordnet
(2). Am zweiten Ende 27 des Flammrohrs 12 ist
die Wanne 38 mit einem eingesteckten Blech 40 abgeschlossen.
Unterhalb der Wanne 38 befindet sich bei dem Brenner 10 eine
Isolationsschicht 42 aus wärmedämmenden Keramikmaterial. Aufgrund
der neuen Konstruktion des Flammrohrs 12 kann auf die Isolationsschicht 42 zukünftig jedoch
auch verzichtet werden und stattdessen lediglich ein Strahlungsschutzblech verwendet
werden, wie dies in 3 dargestellt ist.
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Nachfolgend
wird ein bevorzugtes Verfahren zum Befestigen der Zweigrohre 28, 30 an
der Mantelfläche 34 des
Hohlkörpers 14 anhand 3 erläutert. Dabei
bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente wie zuvor.
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In 3 ist
das neue Flammrohr 12 unterhalb einer Kochplatte 50 dargestellt,
wie dies auch beim bestimmungsgemäßen Einsatz in dem Brenner 10 der
Fall ist. Abweichend hiervon kann das neue Flammrohr jedoch auch
in anderen Umgebungen verwendet werden, beispielsweise in Brennräumen, aus
denen Heißgas über ein
Rohrleitungssystem einem „Verbraucher" zugeführt wird.
Ein Beispiel hierfür
sind Backöfen,
bei denen das aus dem Flammrohr 12 austretende Heißgas über einen
Wärmetauscher geführt wird.
Darüber
hinaus ist das neue Flammrohr nicht auf Anwendungen in mobilen Feldküchen beschränkt, es
kann vielmehr überall
dort eingesetzt werden, wo ein Heißgasstrom mit Hilfe eines Brenners
erzeugt werden soll.
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In
der in 3 dargestellten Situation dient das Flammrohr 12 jedoch
zum Aufheizen der Kochplatte 50. Dies geschieht, indem
die im Innenraum (Brennraum) 52 des Hohlkörpers erzeugten
Heiß- bzw.
Rauchgase über
die Zweigrohre 28, 30 zu der Kochplatte 50 geführt werden,
was anhand des Pfeils 54 beim Zweigrohr 28b symbolisch
dargestellt ist. Die heißen
Rauchgase werden anschließend über einen hier
nicht dargestellten Abzug aus dem Bereich unterhalb der Kochplatte 50 abgeführt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Zweigrohre 28, 30 hier bündig von
außen
auf die Mantelfläche 34 des
Hohlkörpers 14 aufgesetzt.
Jedes Zweigrohr 28, 30 besitzt einen Innendurchmesser
D, der geringfügig
größer ist
als der Innendurchmesser d einer unterhalb der Zweigrohre 28, 30 liegenden Öffnung 58 in
der Mantelfläche 34.
Die Zweigrohre 28, 30 lassen sich somit einfach
auf die Mantelfläche 34 aufsetzen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die Zweigrohre 28, 30 dann
mit einem kleinen Schweißpunkt
oder mit einer Löt-
oder Klebeverbindung provisorisch an der Mantelfläche 34 fixiert
und dann mit dem gewünschten
Neigungswinkel gegenüber
der Längsmittelachse 36 ausgerichtet.
Die endgültige
Befestigung der Zweigrohre 28, 30 erfolgt über die
winkelförmigen
Zwischenstücke 32,
die um die Zweigrohre 28, 30 herum auf die Mantelfläche 34 aufgesetzt
werden und dann außerhalb
der Zweigrohre 28, 30 mit der Mantelfläche 34 verschweißt werden.
Außerdem
werden die Zweigrohre 28, 30 auch mit den winkelförmigen Zwischenstücken 32 verschweißt, um eine
stabile Befestigung der Zweigrohre 28, 30 an der
Mantelfläche 34 zu
erreichen. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Schweiß punkte
jeweils so gesetzt, dass kein Schweißpunkt im direkten Gasstrom 54 liegt.
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In
einer alternativen Ausführung
des Verfahrens werden die Zweigrohre 28, 30 zunächst mit
den winkelförmigen
Zwischenstücken 32 verschweißt und anschließend wird
die Kombination aus Zweigrohr und Zwischenstück auf der Mantelfläche 34 des Hohlkörpers 14 positioniert,
ausgerichtet und ebenfalls verschweißt. Diese zweite Alternative
besitzt den Vorteil, dass die Zweigrohre 28, 30 ohne „direkte" Befestigungsstelle
an dem Hohlkörper 14 befestigt werden
können.
Darüber
hinaus ist es grundsätzlich auch
möglich,
Zwischenstück
und Zweigrohr einstöckig
miteinander auszubilden.
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Des
Weiteren ist es abweichend von der Darstellung in
3 auch
möglich,
dass die Zweigrohre
28,
30 in den Brennraum
52 des
Hohlkörpers
14 hineinragen,
wie dies beispielsweise aus den beiden eingangs genannten Druckschriften
DE 42 32 181 A1 und
DE 42 44 400 A1 bekannt
ist. Es versteht sich, dass in diesem Fall der (Innen-)Durchmesser
D der Zweigrohre
28,
30 kleiner sein muss als
der Innendurchmesser d der Öffnungen
58.
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Die
Zwischenstücke 32 sind
in dem hier dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel zweifach abgewinkelte
Blechstücke
mit zwei jeweils dreieckigen Seitenteilen 60, die über ein
rechteckiges Basisteil 62 verbunden sind. In der Draufsicht
ergibt sich damit ein U-förmiges
Profil, das die Zweigrohre 28, 30 umgibt (siehe 4).
Die Winkelverhältnisse der
dreieckförmigen
Seitenteile 60 entsprechen dem gewünschten Neigungswinkel der
Zweigrohre 28, 30 in Bezug auf die Längsmittelachse 36 des
Hohlkörpers 14,
wie dies in 1 zu erkennen ist.
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Abweichend
hiervon können
die Zwischenstücke 32 in
anderen Ausführungen
der Erfindung auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als V-förmige Laschen,
von denen ein Schenkel an einem Zweigrohr 28, 30 und
ein zweiter Schenkel an der Mantelfläche 34 des Hohlkörpers 14 befestigt
ist (hier nicht dargestellt).
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Eine
weitere Alternative sind ringförmige Zwischenstücke, die
jedes Zweigrohr 28, 30 konzentrisch umgeben (hier
ebenfalls nicht dargestellt).
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Wesentlich
für die
vorliegende Erfindung ist lediglich, dass die Zwischenstücke an der
Außenseite
der Zweigrohre mit diesen verbunden sind und dass die Zwischenstücke ihrerseits
die Zweigrohre an der Mantelfläche
fixieren, so dass die Befestigungspunkte, insbesondere Schweißstellen,
nicht direkt von dem Heißgas
an- bzw. umströmt
werden, das aus dem Brennraum 52 durch die Zweigrohre austritt.
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Wie
in 3 weiterhin dargestellt ist, besteht der Hohlkörper 14 hier
aus zwei Halbschalen 68, 70, wobei nur die obere
Halbschale 68 mit Zweigrohren 28, 30 versehen
ist. An der unteren Halbschale 70 ist hingegen ein etwa
trapezförmig
abgekantetes Strahlungsschutzblech 72 lösbar befestigt. In dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ist das Strahlungsschutzblech 72 mit Langlöchern 74 versehen,
in die Haken 76 an der Mantelfläche 34 mit Spiel eingreifen. Durch
das Spiel kann sich der Hohlkörper 14 relativ zu
dem Strahlungsschutzblech 72 bewegen, wodurch Spannungsrisse
u.a. in Folge unterschiedlicher thermischer Ausdehnung von Hohlkörper 14 und Strahlungsschutzblech 72 vermieden
werden.
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Wie
in 4 dargestellt ist, sind die vier Strahlungsrohre 28, 30 in
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
so auf der oberen Halbschale 68 angeordnet, dass sie in
der Draufsicht ein Rechteck 80 aufspannen. Dabei befinden
sich die Zweigrohre 28, 30 im endseitigen Abschnitt 82 des
Hohlkörpers 14, das
heißt
die Zweigrohre 28, 30 liegen näher zum zweiten Ende 27 des
Hohlkörpers 14 als
zum ersten Ende 16, an welches die Flammenerzeugungseinheit 18 angeschlossen
ist.
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Obwohl
somit über
die Länge
des Hohlkörpers 14 eine
ungleichmäßige Verteilung
von Zweigrohren 28, 30 vorliegt und obwohl durch
die zur Flammenerzeugungseinheit 18 geneigten Zweigrohre 30 nur
etwa 40 % des Rauchgases hindurchtreten, wird mit dieser Anordnung
eine sehr gleichmäßige Aufheizung
einer ebenen, rechteckförmigen
Kochplatte 50 erreicht.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
sowohl der Hohlkörper 14 als
auch die Zweigrohre 28, 30 und die Zwischenstücke 32 aus
Blechen mit einer Dicke von 2 mm hergestellt. Die vergleichsweise
große
Dicke der Blechteile trägt
ebenfalls zu einer Verlängerung
der Nutzungsdauer des neuen Flammrohrs bei.
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Das
neue Flammrohr 12 ist in der beschriebenen Ausführung besonders
gut geeignet für
kleine, niedrige Brennräume.
Die beschriebene Anordnung und Verteilung der Zweigrohre ermöglicht dabei
eine gute Wärmeverteilung
auf ebenen Flächen
und darüber
hinaus ist das neue Flammrohr sehr kostengünstig und einfach herzustellen.
Andererseits führt
die Verwendung von Stahlblechen und die Befestigung der Zweigrohre über Schweißpunkte
an den Zwischenstücken
zu einer sehr robusten Ausführung,
die auch im mobilen Einsatz und unter wechselnden Einsatzbedingun gen
(Brennstoffqualität,
Umgebungstemperaturen, Wechselbetrieb u.a.) einen zuverlässigen und
lang andauernden Betrieb ermöglicht.