DE202019103989U1

DE202019103989U1 - Gasbrenner

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Publication number: DE202019103989U1
Application number: DE202019103989.2U
Authority: DE
Original assignee: Orkli SCL
Current assignee: Orkli SCL
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2019-07-29
Anticipated expiration: 2029-07-20
Also published as: FR3084139A3; CN211260790U; ES1234594U; KR20200000243U; ES1234594Y

Abstract

Vormischender Gasbrenner mit einem Diffusor (4) mit einem Verbrennungsgebiet (7), wobei der Diffusor (4) mehrere Durchgangsbohrungen (5a, 5b) aufweist, die so gestaltet sind, dass sie einen Durchgang der vorgemischten Gase zu dem Verbrennungsgebiet (7) durch mehrere entsprechende Durchgangsöffnungen (7a, 7b) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsgebiet (7) ein Randgebiet (9) aufweist, in welchem im Betrieb die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material größer ist als diejenige in dem Rest des Verbrennungsgebiets (7), sodass der vormischende Gasbrenner (1) eine Flammenverteilung in dem Verbrennungsgebiet (7) erzeugt, wonach eine zentrale flache Flamme von einer Flammenspitze umgeben ist, wobei die Flammenspitze geeignet ist, ausreichend Hitze zu erzeugen, um CO in CO₂ umzuwandeln, wenn der vormischende Gasbrenner (1) bei geringer Leistung innerhalb seines Verstellbereichs arbeitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Gasbrenner.
STAND DER TECHNIK
Das in Gasbrennern verwendete Brennmaterial ist im Allgemeinen Erdgas, Butan oder Propan. Das besagte Verbrennungsmaterial wird mit einem oxidierenden Gas-, beispielsweise Luft, und die Gasmischung aus brennbarem/oxidierendem Gas wird mittels einer Wärmequelle (z. B. einem Funken oder einer Oberfläche mit hoher Temperatur) gezündet, wobei die Flamme in dem Verbrennungsgebiet erzeugt wird.
Bei Gasbrennern mit Vormischung findet die Mischung aus brennbarem Gas und Luft stromaufwärts in Bezug auf das Verbrennungsgebiet statt. Diese Mischung läuft für gewöhnlich durch eine Verteileinheit, die die besagte Mischung homogen verteilt und diese durch den Diffusor in das Verbrennungsgebiet lenkt. Das Verbrennungsgebiet, in welchem der zum Zünden der Gasmischung aus Brennstoff/oxidierendem Gas erforderliche Funke erzeugt wird, liegt auf der Außenfläche des Diffusors, wobei typischerweise eine homogene Verteilung der Flamme entlang der Oberfläche des Verbrennungsgebiets erreicht wird.
In diesem Sinne beschreibt EP 2385301 A1 einen Brenner mit einem Diffusor. Der besagte Diffusor umfasst ein Verbrennungsgebiet auf seiner Oberfläche und enthält mehrere Durchgangslöcher, die geeignet sind, die vorgemischten Gase durchzulassen und über mehrere entsprechende Durchgangsöffnungen zu dem Verbrennungsgebiet zu führen. Die Strömung der vorgemischten Gase wird in dem Randgebiet des Diffusors durch eine Abdeckung gelenkt, die zu diesem Zwecke dort angeordnet ist, sodass die Strömung der vorgemischten Gase in dem besagten Randgebiet kleiner ist als in dem zentralen Gebiet des Diffusors.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Gasbrenner bereitzustellen, der die in den Ansprüchen genannten Eigenschaften hat.
Der erfindungsgemäße Gasbrenner umfasst einen Diffusor mit einem Verbrennungsgebiet und mehreren Durchgangslöchern, die geeignet sind, die vorgemischten Gase durch mehrere entsprechende Durchgangsöffnungen zu dem Verbrennungsgebiet durchzulassen.
Das Verbrennungsgebiet umfasst ein Randgebiet, in welchem die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem/oxidierendem Material größer ist als in dem restlichen Verbrennungsgebiet, sodass der Gasbrenner eine Flammenverteilung in dem Verbrennungsgebiet erzeugt, wonach eine zentrale ebene bzw. flache Flamme von einer Flammenspitze umgeben ist, wobei die besagte Flammenspitze geeignet ist, ausreichend Wärme zu erzeugen, sodass CO in CO₂ umgewandelt wird, wenn der Gasbrenner mit geringer Leistung innerhalb seines Modulationsbereichs bzw. Einstellbereichs arbeitet.
Daher ist es mit dem erfindungsgemäßen Gasbrenner möglich, CO-Emissionen zu reduzieren, die erzeugt werden, wenn der Gasbrenner mit geringerer Leistung innerhalb seines Einstellbereichs arbeitet, wobei dies in einfacher und kosteneffizienter Weise erfolgt.
Diese und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung der Erfindung.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines vormischenden Gasbrenners gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine aufgeteilte Schnittansicht des Gasbrenners der 1.
3 zeigt eine Draufsicht des Gasbrenners gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt eine Ansicht des Gasbrenners der 3 von unten.
5 zeigt eine perspektivische Teilansicht des Gasbrenners der 3.
6 zeigt eine weitere perspektivische Teilansicht des Gasbrenners der 3.
7 zeigt eine Draufsicht des Gasbrenners einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
8 zeigt eine Ansicht des Gasbrenners der 7 von unten.
9 zeigt eine Draufsicht des Gasbrenners gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
10 zeigt eine Ansicht des Gasbrenners der 9 von unten.
11 zeigt eine Draufsicht des Gasbrenners gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
12 zeigt eine Ansicht des Gasbrenners aus 11 von unten.
13 zeigt eine graphische Darstellung des Verlaufs von CO-Emissionen des Brenners der Erfindung.

DETAILLIERTE OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt den vormischenden Gasbrenner 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Wie in der besagten Figur gezeigt ist, beinhaltet der Brenner 1 einen Diffusor 4 mit einem Verbrennungsgebiet 7 und mehreren Durchgangslöchern bzw. Durchgangsbohrungen 5a und 5b, die geeignet sind, die vorgemischten Gase so durchzulassen, dass sie durch mehrere entsprechende Durchgangsöffnungen 7a und 7b durch das Verbrennungsgebiet 7 strömen.
Ein oxidierendes Gas, bevorzugt Luft, und ein brennbares Gas werden stromaufwärts in Bezug auf das Verbrennungsgebiet 7 des Brenners 1 gemischt, wodurch die vorgemischten Gase entstehen, auf die in der Beschreibung durchgängig verwiesen wird.
In gleicher Weise beinhaltet das Verbrennungsgebiet 7 ein Perimetergebiet bzw. Randgebiet 9, in welchem bei, Betrieb die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material größer ist als in dem Rest des Verbrennungsgebiets 7, sodass der vormischende Gasbrenner 1 eine Flammenverteilung in dem Verbrennungsgebiet 7 erzeugt, wonach eine zentrale ebene bzw. flache Flamme von einer Flammenspitze umgeben ist, wobei die besagte Flammenspitze geeignet ist, ausreichend Wärme zu erzeugen, sodass CO in CO₂ umgewandelt wird, wenn der vormischende Gasbrenner 1 bei geringeren Leistungen innerhalb seines Modulationsbereichs bzw. Verstellbereichs arbeitet.
Wie der Fachmann auf diesem Gebiet weiß, ist das Verbrennungsgebiet 7 der sichtbare äußere Bereich des Diffusors 4, d. h., der Bereich, in welchem die Flamme erzeugt wird, wenn eine Zündeinrichtung, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, beispielsweise ein Funkengenerator, die Vormischung des brennbaren Gases und des oxidierenden Gases entzündet, wodurch die besagte Flamme erzeugt wird.
Durch den Gasbrenner 1 der vorliegenden Erfindung ist es daher möglich, CO-Emissionen zu reduzieren, die erzeugt werden, wenn der Brenner 1 bei geringeren Leistungen innerhalb seines Verstellbereichs arbeitet. Wenn der Verstellbereich des Brenners 1 (der in einem Boiler, in einer Wassererhitzungseinrichtung, etc. angeordnet sein kann) groß ist, d. h., wenn das Verhältnis zwischen maximaler Leistung und minimaler Leistung hoch ist, dann verschärft sich die Problematik der CO-Emissionen. Wenn der Brenner 1 mit höheren Leistungen arbeitet, können die erzeugten Flammen lang sein und können für die Einrichtung als Ganzes, in der der Brenner 1 angeordnet ist (Boiler, Wassererhitzungseinrichtung, etc.), gefährlich sein.
Wenn sie zu lang sind, können die Flammen sogar zu nahe an den Wänden des primären Wärmetauschers der Vorrichtung liegen, wodurch diese geschädigt wird und es können hohe Pegel an CO-Emissionen in exponentieller Art und Weise erzeugt werden. Wenn andererseits der Brenner 1 bei geringen Leistungen (unterhalb der theoretischen optimalen Leistung, bei der die CO-Emissionen minimal sind) arbeitet, dann nehmen die CO-Emissionen ebenfalls exponentiell, in diesem Falle jedoch aufgrund der Tatsache, dass eine sehr kurze Flamme erzeugt wird, die sich zu sehr abkühlt, wenn sie in nahe an den Diffusor 4 heranreicht.
Typischerweise wird ein großer Anteil der Wärme, die durch die Flammen erzeugt wird, die am weitesten von dem Verbrennungsgebiet 7 entfernt sind, d. h., die Flammen, die in dem Randgebiet 9 angeordnet sind, durch Konvektion aus dem Verbrennungsgebiet 7 herausgeführt, wodurch bewirkt wird, dass die Flammen in dem besagten Randgebiet 9 stärker abkühlen als die Flammen des zentralen Teils des Diffusors 4. Dies liegt daran, dass die Flammen in dem Randgebiet 9 mit einem „kalten“ Gebiet außerhalb des Verbrennungsgebiets 7 in Kontakt sind, wohingegen die Flammen in der Mitte des Diffusors 4 von anderen Flammen umgeben sind, sodass die Flammen in dem zentralen Gebiet heißer sind als die Flammen in dem Randgebiet 9.
Die besagten „kalten“ Flammen sind der Hauptgrund für die Zunahme der CO-Emissionen bei geringer Leistung. Der Brenner 1 gemäß der Erfindung versucht, die besagten „kalten“ Flammen zu vermeiden, d. h., eine Flamme in dem Randgebiet 9 zu erzeugen, die im schlimmsten Falle ausreichend Wärme erzeugt, um CO in CO₂ umzuwandeln, wodurch CO-Emissionen minimiert werden, wenn der Brenner 1 mit geringeren Leistungen innerhalb seines Verstellbereichs arbeitet.
In diesem Sinne erzeugt der erfindungsgemäße Brenner 1 eine Flammenverteilung in dem Verbrennungsgebiet 7, wonach eine zentrale ebene Flamme, d. h., eine Flamme, bei der die Höhe der einzelnen Flammen des zentralen Gebiets im Wesentlichen gleich sind, sodass die besagte zentrale Zone keine Zonen mit Flammen unterschiedlicher Höhen enthält, von einer Flammenspitze oder einer Überhöhung umgeben ist, die in dem peripheren Bereich des Verbrennungsgebiets 7 liegt, d. h., in dem Randgebiet 9.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet jede Durchgangsöffnung 7a und 7b des Diffusors 4 einen Durchgangsbereich für vorgemischte Gase entsprechend zu dem minimalen Durchgangsbereich, den die vorgemischten Gase durchlaufen, bis sie durch die Durchgangsöffnung 7a und 7b austreten. Jedes Gebiet des Verbrennungsgebiets 7 umfasst eine Durchgangsflächendichte, die als das Verhältnis zwischen der Summe der Gasdurchgangsflächen der Durchgangsöffnungen 7a und 7b des besagten Gebiets und der Gesamtfläche des Gebiets definiert ist.
Das Randgebiet 9 des Verbrennungsgebiets 7 der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet somit eine Durchgangsflächendichte, die größer ist als diejenige des Rests des Verbrennungsgebiets 7, sodass bei der Verwendung dadurch ermöglicht wird, dass die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem besagten Randgebiet 9 größer ist.
Das besagte Randgebiet 9 ist vorzugsweise an dem Ende oder den Enden des Verbrennungsgebiets 7 angeordnet.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Randgebiet 9 eine Breite, die kleiner oder gleich 20 mm ist. 2 zeigt die Erstreckung des Randgebiets 9 mit gestrichelten Linien, um ein besseres Verständnis für die Erfindung zu erreichen.
Die Durchgangsflächendichte des Randgebiets 9 des Brenners 1 der Erfindung kann vergrößert werden, indem der Querschnitt der Durchgangsbohrungen 5a des Diffusors 4 vergrößert wird, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, und/oder indem die Anzahl der Durchgangsbohrungen 5a des Diffusors 4, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, erhöht wird.
Die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material während der Verwendung des Randgebiets 9 des Diffusors 4 der Erfindung kann bis zu 60 % größer sein als die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material des Restes des Verbrennungsgebiets 7.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dieses Verhältnis erreicht, da die Durchgangsflächendichte des Randgebiets 9 bis zu 60 % größer ist als die Durchgangsflächendichte des Restes des Verbrennungsgebiets 7.
Dieses Verhältnis macht es möglich, dass die in dem Randgebiet 9 erzeugten Flammen nicht so lang sind, das eine gefährliche Situation hervorgerufen wird, selbst wenn der Brenner 1 innerhalb seines Verstellbereichs mit höherer Leistung arbeitet. Wie tatsächlich in der gesamten Beschreibung angegeben ist, ermöglicht der erfindungsgemäße Brenner 1 eine Verbesserung von CO-Emissionen, wenn er bei geringen Leistungen innerhalb seines Verstellbereichs arbeitet, ohne dass CO-Emissionen verschlechtert werden, wenn der Brenner 1 mit hoher Leistung arbeitet, wie in 13 gezeigt ist. Daher ist es durch den erfindungsgemäßen Brenner 1 möglich, den Verstellbereich zu vergrößern, da geringere CO-Emissionen bei minimaler Leistung erreicht werden, wodurch es möglich ist, die Leistung des Brenners 1 weiter zu reduzieren, wie in 13 gezeigt ist.
Dieses Verhältnis macht es auch möglich, dass die vorgemischte Gasströmung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet 9 höher ist, und daher ist es möglich, die in dem besagten Randgebiet 9 erzeugten Flammen größer zu machen, sodass sie ausreichend Hitze erzeugen, um den Verlust an Hitze zu kompensieren, der an dem Verbrennungsgebiet 7 auftritt, und es kann weiterhin CO in CO₂ umgewandelt werden, wodurch die CO-Emissionen deutlich reduziert werden, wenn der Brenner 1 mit geringer Leistung innerhalb seines Verstellbereichs arbeitet.
Der erfindungsgemäße Diffusor 4 liegt in einem Rahmen 6, wie in den 1 und 2 gezeigt ist. Der besagte Rahmen 6 umfasst einen Rand 8, der das Randgebiet 9 des Verbrennungsgebiets 7 begrenzt.
Optional umfasst in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Brenner 1 auch eine Verteileinheit 2, die unter dem Diffusor 4 angeordnet ist, wobei die besagte Verteileinheit 2 auch mehrere Durchgangsbohrungen 3a und 3b aufweist, die geeignet sind, die vorgemischten Gase, die stromaufwärts vorgemischt werden, durch den Diffusor 4 zu führen. 3, 4, 5 und 6 zeigen ein Beispiel eines flachen bzw. ebenen Brenners 1, der diese Eigenschaften besitzt.
Im Falle eines flachen Brenners 1 beinhaltet der Rahmen 6 eine zentrale Öffnung, den Diffusor 4 und im Falle des Vorliegens einer Verteileinheit, die Verteileinheit 2, die ebenfalls in der zentralen Öffnung derart angeordnet ist, dass der Rand 8, der das Randgebiet 9 des Verbrennungsgebiets 7 begrenzt, erzeugt wird.
Wie in 5 und 6 gezeigt ist, überlappen die Durchgangsbohrungen 3a und 3b der Verteileinheit 2 vollständig oder teilweise zumindest mit einer der Durchgangsbohrungen 5a und 5b des Diffusors 4. Das vorgemischte Gas strömt durch eine Durchgangsbohrung 3a oder 3b der Verteileinheit 2 und strömt somit auch durch die entsprechende überlappende Bohrung 5a oder 5b des Diffusors 4.
Eine Durchgangsbohrung 3a oder 3b der Verteileinheit 2 steht mit dem Verbrennungsgebiet 7 über eine entsprechende überlappende Durchgangsbohrung 5a und 5b des Diffusors 4 in Verbindung. Daher kann die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material bei der Verwendung des Randgebiets 9 des Brenners 1 der Erfindung auch vergrößert werden, indem der Querschnitt der Durchgangsbohrungen 3a der Verteileinheit 2, die mit dem Randgebiet 9 des Verbrennungsgebiets 7 in Verbindung steht, vergrößert wird, und/oder indem die Anzahl an Durchgangsbohrungen 3a der Verteileinheit 2, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, erhöht wird.
Eine weitere Möglichkeit zur Vergrößerung der Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet 9 des Verbrennungsgebiets 7 besteht darin, die Überlappungsfläche zwischen den Durchgangsbohrungen 3a der Verteileinheit 2 und den Durchgangsbohrungen 5a des Diffusors 4, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, zu vergrößern.
3 bis 12 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen eines flachen Brenners 1 mit unterschiedlichen Gestaltungsformen des Randgebiets 9.
Diesbezüglich zeigt 3 einen flachen Brenner 1 mit einem Diffusor 4 und einer Verteileinheit 2, wobei das Randgebiet 9 rechteckig ist. Wie in dieser Figur gezeigt ist, beinhaltet das Randgebiet 9 mehrere Durchgangsbohrungen 5a, die in ausgerichteter Weise so angeordnet sind, dass sie ein Rechteck erzeugen. Die Erstreckung des Randgebiets 9 ist mit gestrichelten Linien zum besseren Verständnis der Erfindung dargestellt.
In dem Beispiel der 3 und 4 liegt die Art und Weise zur Vergrößerung der Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet 9 darin, dass sowohl die Anzahl der Durchgangsbohrungen 3a in der Verteileinheit 2, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, als auch die Anzahl der Durchgangsbohrungen 5a des Diffusors 4 des Randgebiets 9 vergrößert werden.
Anders ausgedrückt, in diesem Beispiel enthalten die Durchgangsbohrungen 3a der Verteileinheit 2, die mit den Durchgangsbohrungen 5a des Randgebiets 9 des Diffusors 4 überlappen, eine Randdurchgangsflächendichte, die größer ist als eine zentrale Durchgangsflächendichte, die durch den Rest der Durchgangsbohrungen 3a der Verteileinheit 2 festgelegt ist, wie in 4 gezeigt ist.
Die Randdurchgangsfläche ist als das Verhältnis zwischen der Summe der Durchgangsflächen der Durchgangsbohrungen 3a, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, und der Gesamtfläche definiert, die durch das entsprechende Gebiet abgedeckt wird, und die zentrale Durchgangsfläche ist als das Verhältnis zwischen der Summe der Durchgangsflächen der Durchgangsbohrungen 3b, die mit dem Rest des Verbrennungsgebiets 7 in Verbindung stehen, und der Gesamtfläche definiert, die von dem anderen Gebiet abgedeckt wird, wobei eine imaginäre Trennlinie zwischen den Durchgangsbohrungen 3a der Verteileinheit 2, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, und dem Rest der Durchgangsbohrungen 3b, gezeigt ist, wodurch beide Gebiete der Verteileinheit 2 getrennt werden.
Jedoch kann die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet 9 auch optional dadurch vergrößert werden, dass der Querschnitt der Durchgangsbohrungen 3a der Verteileinheit 2, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, und der Querschnitt der Durchgangsbohrungen 5a des Diffusors 4 des Randgebiets 9 vergrößert werden, oder indem die Anzahl der Durchgangsbohrungen 3a oder 5a des Randgebiets 9 oder jener, die mit dem Randgebiet 9 in Verbindung stehen, oder der Querschnitt der Durchgangsbohrungen 3a oder 5a einer der Komponenten, d. h., des Diffusors 4 oder der Verteileinheit 2, vergrößert werden.
7 und 8 zeigen einen weiteren flachen Brenner 1, der ebenfalls einen Diffusor 4 und eine Verteileinheit 2 aufweist, wobei das Randgebiet 9 ebenfalls rechteckig ist. In diesem Falle beinhaltet jedoch das Randgebiet 9 mindestens zwei Reihen, wobei jede Reihe mehrere Durchgangsbohrungen 5a aufweist, die ausgerichtet derart angeordnet sind, dass jede Reihe ein Rechteck bildet.
Die Art der Vergrößerung der Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet 9 bei Benutzung ist ähnlich zu der Art und Weise des Beispiels des Brenners 1 der 3 und 4.
Der Brenner 1 der 11 und 12 ist ähnlich zu dem Brenner 1 der 7 und 8, wobei der Unterschied lediglich darin besteht, dass die Durchgangsbohrungen 5a der unterschiedlichen Reihen des Randgebiets 9 in versetzter bzw. abgestufter Weise vorgesehen sind, ebenso wie die Durchgangsbohrungen 3a der unterschiedlichen Reihen der Verteileinheit 2, die mit den Durchgangsbohrungen 5a des Diffusors 4 überlappen, wie in 12 zu erkennen ist. In diesem Falle ist die Art der Vergrößerung der Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet 9 bei Verwendung ebenfalls ähnlich zu den Beispielen der 3-4 und 7-8.
9 und 10 zeigen einen weiteren flachen Brenner 1, der ebenfalls einen Diffusor 4 und eine Verteileinheit 2 und ein rechteckiges Randgebiet 9 aufweist. In diesem Falle enthält jedoch das Randgebiet 9 mindestens eine Reihe mit mehreren Durchgangsbohrungen 5a, die in ausgerichteter Weise so angeordnet sind, dass ein Rechteck gebildet wird, und es enthält zusätzlich eine weitere Reihe aus Durchgangsbohrungen 5a auf zwei der Seiten des Rechtecks, das gebildet ist.
Die Art der Vergrößerung der Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet 9 bei Verwendung ist ähnlich zu dem Fall der Beispiele der zuvor beschriebenen Figuren.
Die Breite des Randgebiets 9 muss in dem gesamten Randgebiet 9 nicht gleich sein, sondern sie kann 0 mm in einem Abschnitt des Randgebiets 9 sein. Die Erstreckung des Randgebiets 9 ist in den Ausführungsformen der 3, 7, 9 und 11 zum besseren Verständnis der Erfindung gestrichelt gezeigt.
Im Falle eines flachen Brenners 1, in welchem beispielsweise das Randgebiet quadratisch oder rechteckig ist, wie in dem Beispiel der 3 bis 12, wird diese Gebiet 9 in vier Seiten unterteilt, wobei zumindest die Breite zweier gegenüberliegender Seiten des Randgebiets 9 vorzugsweise gleich ist, sich aber von den anderen zwei Seiten unterscheidet, wie beispielsweise in 9 gezeigt ist.
Im Sinne der Erfindung und insbesondere mit Verweis auf den Diffusor 4 ist die Durchgangsbohrung 5a oder 5b als jeweils ein Kanal zu verstehen, um von einer Seite des Diffusors 4 zu der anderen Seite zu gelangen, und die Durchgangsöffnung 7a oder 7b bezeichnet das Ende jeder Durchgangsbohrung 5a oder 5b, wie dies detailliert in 6 gezeigt ist. Somit werden die Spalten in einem metallischen Geflecht oder in einem Gewebe ebenfalls als Durchgangsbohrungen im Sinne der Erfindung erachtet.
In gleicher Weise können die Durchgangsbohrungen 3a und 3b der Verteileinheit 2 in diesem Sinne verstanden werden, d. h., als Kanäle zum Durchgang von einer Seite der Verteileinheit 2 zu der anderen Seite.
Der Rahmen 6 und die Verteileinheit 2 des Brenners 1 der Erfindung sind, wenn sie vorgesehen sind, aus einem Metall hergestellt, vorzugsweise aus Edelstahl oder galvanisiertem Stahl, wohingegen der Diffusor 4 aus einem Keramikmaterial hergestellt sein kann; vorzugsweise Siliziumkarbid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid oder aus einem Metall.
Die Verteileinheit 2 des erfindungsgemäßen Brenners 1 kann ein Metallblech oder ein Metallgitter mit einer größeren Anzahl an Durchgangsbohrungen 3a, die mit den Durchgangsbohrungen 5a des Randgebiets 9 des Diffusors 4 in Verbindung stehen, als die Anzahl der Durchgangsbohrungen 3b des Restes der Verteileinheit 2.
Im Falle eines metallischen Diffusors 4 kann dies ein Metallgeflecht, ein Metallgewebe oder ein Metallgitter sein, wobei diese jeweils unterschiedliche Lücken bzw. Spalten haben können.
In einer Ausführungsform der Erfindung, in der der Diffusor 4 ein Metallgeflecht oder ein Metallgewebe ist, enthält dieser Diffusor 4 einen Geflechtbereich, der in dem Randgebiet 9 nicht zusammengedrückt ist, und einen Geflechtbereich, der in dem Rest des Verbrennungsgebiets 7 zusammengedrückt ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und wenn ein Diffusor 4, der aus einem Geflecht oder einem Metallgewebe oder Keramik hergestellt ist, enthält der Diffusor weniger Fäden in dem Randgebiet 9 als in dem Rest des Verbrennungsgebiets 7.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und wenn der Diffusor 4 aus einem Metallgitter hergestellt ist, so enthält es weniger Drähte in dem Randgebiet 9 als in dem Rest des Verbrennungsgebiets 7.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Diffusor 4 ein Metallgitter in dem Randgebiet 9 und ein Geflecht oder ein Metallgewebe im Rest des Verbrennungsgebiets 7.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Diffusor 4 ein metallisches oder keramisches Sintermaterial mit mehr Durchgangsbohrungen 5a in dem Randgebiet 9 als in dem Rest des Verbrennungsgebiets 7.
Im Falle eines keramischen Diffusors 4 können die Durchgangsbohrungen 5a und 5b zylindrisch sein, und im Falle einer Verteileinheit 2, die aus einem Metallblech hergestellt ist, können die Durchgangsbohrungen 3a und 3b rund sein, wie beispielsweise in 6 gezeigt ist.
Der Diffusor 4 der Erfindung kann diverse Formen haben, beispielsweise solche, wie sie in 1 bis 12 gezeigt sind, wobei ein rechteckiger Diffusor 4 miteingeschlossen ist, oder es können Formen verwendet werden, die in den Zeichnungen nicht gezeigt sind, etwa kreisförmig flach, zylindrisch oder konisch, um einige Beispiele zu nennen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2385301 A1 [0004]

Claims

Vormischender Gasbrenner mit einem Diffusor (4) mit einem Verbrennungsgebiet (7), wobei der Diffusor (4) mehrere Durchgangsbohrungen (5a, 5b) aufweist, die so gestaltet sind, dass sie einen Durchgang der vorgemischten Gase zu dem Verbrennungsgebiet (7) durch mehrere entsprechende Durchgangsöffnungen (7a, 7b) ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsgebiet (7) ein Randgebiet (9) aufweist, in welchem im Betrieb die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material größer ist als diejenige in dem Rest des Verbrennungsgebiets (7), sodass der vormischende Gasbrenner (1) eine Flammenverteilung in dem Verbrennungsgebiet (7) erzeugt, wonach eine zentrale flache Flamme von einer Flammenspitze umgeben ist, wobei die Flammenspitze geeignet ist, ausreichend Hitze zu erzeugen, um CO in CO₂ umzuwandeln, wenn der vormischende Gasbrenner (1) bei geringer Leistung innerhalb seines Verstellbereichs arbeitet.
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 1, wobei im Betrieb die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet (9) und/oder in dem Rest des Verbrennungsgebiets (7) homogen ist.
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Durchgangsöffnung (7a, 7b) eine Durchgangsfläche für vorgemischtes Gas entsprechend zu der minimalen Durchgangsfläche hat, durch die die vorgemischten Gase durchströmen, bis sie durch die Durchgangsöffnung (7a, 7b) austreten, wobei jedes Gebiet in dem Verbrennungsgebiet (7) eine Durchgangsflächendichte hat, die als das Verhältnis zwischen der Summe der Gasdurchgangsflächen der Durchgangsöffnungen (7a, 7b) des Gebiets und der Gesamtfläche des Gebiets definiert ist, und wobei das Verbrennungsgebiet (7) ein Randgebiet (9) mit einer Durchgangsflächendichte aufweist, die größer ist als diejenige des Rests des Verbrennungsgebiets (7) derart, dass bei Verwendung die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material größer ist als in dem Randgebiet (9).
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 3, wobei eine größere Durchgangsflächendichte in dem Randgebiet (9) erzeugt ist durch Vergrößerung des Querschnitts der Durchgangsbohrungen (5a) des Diffusors (4), die mit dem Randgebiet (9) in Verbindung stehen, und/oder durch Vergrößerung der Anzahl an Durchgangsbohrungen (5a) des Diffusors (4), die mit dem Randgebiet (9) in Verbindung stehen.
Vormischender Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Verteileinheit (2), die unter dem Diffusor (4) angeordnet ist, wobei die Verteileinheit (2) mehrere Durchgangsbohrungen (3a, 3b) aufweist, die einen Durchgang bis zu dem Diffusor (4) der vorgemischten Gase ermöglichen, wobei die Durchgangsbohrungen (3a, 3b) der Verteileinheit (2) vollständig oder teilweise mit mindestens einer der Durchgangsbohrungen (5a, 5b) des Diffusors (4) überlappen.
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 5, wobei im Betrieb die Gasstromdichte in dem Randgebiet (9) erhöht ist durch Vergrößerung des Querschnitts der Durchgangsbohrungen (3a) der Verteileinheit (2), die mit dem Randgebiet (9) in Verbindung stehen, und/oder durch Erhöhung der Anzahl an Durchgangsbohrungen (3a) der Verteileinheit (2), die mit dem Randgebiet (9) in Verbindung stehen.
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 5 oder 6, wobei im Betrieb die Gasstromdichte in dem Randgebiet (9) erhöht ist durch Vergrößerung der Überlappungsfläche zwischen den Durchgangsbohrungen (3a) der Verteileinheit (2) und den Durchgangsbohrungen (5a) des Diffusors (4), die mit dem Randgebiet (9) in Verbindung stehen.
Vormischender Gasbrenner nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Verteileinheit (2) ein Metallblech oder ein Metallgitter ist mit einer größeren Anzahl an Durchgangsbohrungen (3a), die mit den Durchgangsbohrungen (5a) des Randgebiets (9) des Diffusors (4) in Verbindung stehen, als der Anzahl an Durchgangsbohrungen (3b) des Rests der Verteileinheit (2).
Vormischender Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Stromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material in dem Randgebiet (9) im Betrieb bis zu 60 % größer ist als die Gasstromdichte der Gasmischung aus brennbarem Material/oxidierendem Material im Rest des Verbrennungsgebiets (7).
Vormischender Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Rahmen (6), der einen Rand (8) aufweist, der das Randgebiet (9) des Verbrennungsgebiets (7) begrenzt.
Vormischender Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Randgebiet (9) eine Breite hat, die kleiner oder gleich 20 mm ist.
Vormischender Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Diffusor (4) aus Metall oder Keramik hergestellt ist, vorzugsweise aus Siliziumkarbid, Siliziumoxid oder Aluminiumoxid hergestellt ist.
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 12, wobei der Diffusor (4) ein Metallgeflecht oder ein Metallgewebe ist, das in dem Randgebiet (9) nicht zusammengedrückt ist, und in dem Rest des Verbrennungsgebiets (7) zusammengedrückt ist.
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 12, wobei der Diffusor (4) ein Metallgeflecht oder ein Metallgewebe oder ein keramisches Material mit weniger Fäden in dem Randgebiet (9) im Vergleich zu dem Rest des Verbrennungsgebiets (7) ist, oder ein Metallgitter mit weniger Drähten in dem Randgebiet (9) als in dem Rest des Verbrennungsgebiets ist.
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 12, wobei der Diffusor (4) ein Metallgitter in dem Randgebiet (9) und ein Metallgeflecht oder Metallgewebe im Rest des Verbrennungsgebiets (7) ist.
Vormischender Gasbrenner nach Anspruch 12, wobei der Diffusor (4) ein metallisches oder keramisches Sintermaterial ist mit mehr Durchgangsbohrungen (5a) in dem Randgebiet (9) als in dem Rest des Verbrennungsgebiets (7).