DE202020101167U1 - Rekuperatorbrenner - Google Patents

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Abstract

Rekuperatorbrenner (1), umfassend
- einen Brenner (19) mit einer Brenngaszuführung (11), einer Verbrennungsgaszuführung (12) und einer Abgasabführung (15) und
- einen Wärmeübertrager (13) zur Übertragung von Wärme aus der Abgasabführung (15) zu mindestens einer der Verbrennungsgaszuführung (12) und der Brenngaszuführung (11),
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein sensorfreies thermisches Schutzelement (18) ausgebildet ist,
welches thermisch mit der Abgasabführung (15) verbunden ist, welches beim Überschreiten einer vorgebbaren Grenztemperatur eine Betriebsunterbrechung des Rekuperatorbrenners (1) bewirkt.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Rekuperatorbrenner und ein Ofen umfassend mindestens einen Rekuperatorbrenner. Es wird weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Rekuperatorbrenners beschrieben.
  • Gasbrenner werden regelmäßig zum Beheizen eines Ofens eingesetzt, insbesondere in Industrieöfen, die beispielsweise zum Aufheizen von metallischen Bauteilen für die Wärmebehandlung verwendet werden. Aus Effizienzgründen werden dabei oft sogenannte Rekuperatorbrenner eingesetzt. Hierbei wird zumindest ein Teil der Abwärme des Abgase des Brenners zur Erwärmung der Verbrennungsluft verwendet. Hierdurch verringert sich die notwendige einzusetzende Gasmenge zum Betrieb des Brenners. Um den Wärmeübergang vom Abgas auf die Verbrennungsluft durchführen zu können, wird üblicherweise ein Wärmeübertrager eingesetzt. Diese sind üblicherweise aus einem keramischen oder metallischen Werkstoffe ausgebildet. Insbesondere dann, wenn ein keramischer Wärmeübertrager zum Einsatz kommt kann es durch Beschädigungen desselben, beispielsweise durch Stöße oder thermischen Schock, zu einer Verringerung des Wärmeübergangs vom Abgas auf die Verbrennungsluft kommen. Dies führt dazu, dass das Abgas nicht mehr ausreichend gekühlt wird und den Rekuperatorbrenner mit deutlich überhöhter Temperatur verlässt. Hierdurch kann es zu Schädigungen stromabwärts des Rekuperatorbrenner kommen, insbesondere zur Überhitzung des Abgassystems, die weitere Schäden beispielsweise an Verkabelung, Lackierung oder Abdeckungen bedingen kann. Auch das Entstehen eines Brandes ist möglich.
  • Um diesem entgegenzuwirken wird beispielsweise als bekannt angenommen, ein Thermoelement wie beispielsweise ein Platin 100 Thermoelement im Abgasrohr zu installieren und das Signal desselben zur Steuerung des Brenners einzusetzen.
  • Da diese Thermoelemente dauerhaft dem Abgas ausgesetzt sind, werden diese regelmäßig durch die thermische Belastung oder chemische Vorgänge geschädigt. Zudem muss das Signal dieses Thermoelements ausgewertet werden, was üblicherweise die Ausbildung einer elektronischen Auswerteeinheit bedingt. Diese wertet das Signal des Thermoelements aus und verarbeitet es entsprechend. Dies ist aber relativ aufwendig und bedingt auch einen vergleichsweise hohen Aufwand bei der Wartung oder der Nachrüstung des Systems.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Rekuperatorbrenner anzugeben, der auf apparativ einfache Weise vor Überhitzung geschützt ist.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Jeweilige Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Der erfindungsgemäße Rekuperatorbrenner, umfasst
    • - einen Brenner mit einer Brenngaszuführung, einer Verbrennungsgaszuführung und einer Abgasabführung und
    • - einen Wärmeübertrager zur Übertragung von Wärme aus der Abgasabführung zu mindestens einer der Verbrennungsgaszuführung und der Brenngaszuführung,
    und zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein sensorfreies thermisches Schutzelement ausgebildet ist, welches thermisch mit der Abgasabführung verbunden ist, welches beim Überschreiten einer vorgebbaren Grenztemperatur eine Betriebsunterbrechung des Brenners bewirkt.
  • Unter einem Brenner mit insbesondere eine Vorrichtung verstanden, durch die ein Brenngas, wie beispielsweise Erdgas, mit einem Verbrennungsgas, wie beispielsweise Luft und/oder Sauerstoff, verbrannt werden kann. Hierbei wird das Brenngas im Betrieb dem Brenner durch eine Brenngaszuführung zugeführt. Parallel wird im Betrieb das Verbrennungsgas dem Brenner über eine Verbrennungsgaszuführung zugeführt. In einem Brennraum erfolgt dabei das Verbrennen des Brenngases mit dem Verbrennungsgas beziehungsweise mit dem Sauerstoff im Verbrennungsgas. Der Brennraum kann beispielsweise mindestens ein Flammrohr umfassen, welches zur Führung der entstehenden Flamme verwendet wird. Der Brenner kann beispielsweise eine oder mehrere Düsen enthalten, durch die das Brenngas und/oder das Verbrennungsgas in den Brennraum strömen und dort verbrennen. Die dabei entstehenden Abgase werden vom Brenner abgeführt. Die dabei entstehende Wärmestrahlung wird üblicherweise zum Aufwärmen eines Raumes, insbesondere eines Ofens, verwendet. Um den Eintrag von Abgas in die Atmosphäre dieses Raumes zu verhindern ist der Brenner üblicherweise als geschlossenes System (Strahlrohr) ausgeführt, sodass ein Wärmeeintrag in den Raum ausschließlich durch Wärmestrahlung erfolgt.
  • Der Wärmeübertrager, auch als Wärmetauscher bezeichnet, ist dabei bevorzugt aus Metall und/oder Keramik ausgebildet. Es handelt sich bevorzugt um einen Röhren- oder Flächenwärmetauscher, welcher im Gegenstrom betrieben wird. Das bedeutet, dass das Abgas im Betrieb in einer Abgasströmungsrichtung durch den Wärmeübertrager strömt, während das zu erwärmende Gas, also Verbrennungsgas und/oder Brenngas in einer Strömungsrichtung entgegengesetzt zur Abgasströmungsrichtungen durch den Wärmeübertrager strömt. Bevorzugt handelt es sich beim Wärmeübertrager um einen Rohrbündelwärmetauscher, bei dem das Abgas oder Verbrennungsgas und/oder Brenngas in einem Rohrbündel geführt und das jeweils andere Gas außen an diesen Röhren vorbeiströmt. Weiterhin bevorzugt ist ein Flächenwärmetauscher, bei dem ein mit einer strukturierten Außenkontur versehenes Rohr innen von einem (beispielsweise zu erwärmenden) Gas und außen vom anderen (beispielsweise abzukühlenden) Gas umströmt wird.
  • Unter einem sensorfreien thermischen Schutzelement wird hier ein Schutzelement verstanden, welches keinen Temperatursensor also insbesondere kein Thermoelement o. ä. aufweist. Bevorzugt kann es sich bei dem thermischen Schutzelement um einen thermischen Schalter basierend auf einem Bimetallelement und/oder um eine thermische Schmelzsicherung handeln.
  • Unter dem Begriff der thermischen Verbindung mit dem Abgassystem wird verstanden, dass sich das Schutzelement in Abhängigkeit von der Temperatur in der Abgasabführung erwärmt oder abgekühlt. Insbesondere wird darunter verstanden, dass das Schutzelement direkt im Abgasstrom ausgebildet ist und/oder in indirekten thermischen Kontakt mit der Abgasabführung steht, beispielsweise der Wärmestrahlung der Abgasabführung ausgesetzt ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Schutzelement beispielsweise an einer Wandung oder in der direkten Nähe der Abgasabführung befestigt ist, so dass eine Erwärmung der Abgasabführung direkt zu einer Erwärmung des Schutzelements führt.
  • Durch die Wahl des Schutzelements und/oder des Materials, aus dem das Schutzelement ausgebildet ist kann die entsprechende Grenztemperatur vorgegeben werden. Beispielsweise kann es sich bei einem thermischen Schalter auf Bimetallbasis um die Temperatur handeln, bei der die Verformung des entsprechenden bimetallischen Elementes so groß wird, dass ein elektrischer Kontakt unterbrochen wird. Wird beispielsweise das Schutzelement als Schmelzsicherung ausgestaltet, wird durch die Wahl des entsprechenden Materials und der Ausbildung und Größe der Schmelzsicherung eine Grenztemperatur vorgegeben, bei der die Schmelzsicherung schmilzt und dadurch ein elektrischer Widerstand in der Schmelzsicherung signifikant ansteigt. In beiden Fällen kann so ein Stromkreis unterbrochen werden, durch den beispielsweise der Brenner angesteuert wird.
  • Da das Schutzelement nicht direkt in der Abgasströmung ausgebildet sein muss, ist ein solches System einfach auszubilden und kann auch auf einfache Art und Weise in bestehenden Rekuperatorbrennern nachgerüstet werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzelement bei Überschreiten der Grenztemperatur zur Unterbrechung eines Stromkreises, durch den der Brenner angesteuert wird, geeignet und bestimmt.
  • Dies kann beispielsweise durch eine simple Schmelzsicherung erreicht werden, die als Schutzelement thermischen Kontakt mit der Abgasabführung steht oder auch durch einen thermischen Bimetallschalter, der im Bereich der Strahlung Abwärme der Abgasabführung ausgebildet ist. Grundsätzlich ist durch ein Schutzelement zur Unterbrechung eines Stromkreises, durch den der Brenner angesteuert wird, die Unterbrechung des Betriebes des Brenners beim Überschreiten einer Grenztemperatur apparativ einfach umzusetzen.
  • Bei dem entsprechenden Stromkreis kann sich beispielsweise um einen Stromkreis handeln, der der Betriebsfreigabe des Brenners in einem Brennersteuergerät dient. Dies bedeutet, dass die Brennerfreigabe, durch die der Brenner betrieben werden kann, im Falle einer Unterbrechung des Stromkreises direkt zurückgenommen wird. Der entsprechende Brenner würde daraufhin sofort abgeschaltet und eine weitere Beheizung des Systems unterbliebe. Parallel oder alternativ ist es auch möglich, durch den entsprechenden Stromkreis eine Warnung an einen Benutzer des Rekuperatorbrenners zu geben.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Schutzelement in einem Stromkreis ausgebildet, durch welchen ein Brenngaszuführventil in der Brenngaszuführung mit elektrischer Energie versorgt wird.
  • Bei dieser Ausgestaltung wird bevorzugt ein stromlos geschlossenes Ventil als Brenngas zu für Ventil eingesetzt. Es ist dadurch möglich, durch Ausbildung des Schutzelementes in dem Stromkreis, durch welchen das Brennerzuführventil mit elektrischer Energie versorgt wird, im Falle der Überschreitung der Grenztemperatur sofort die Zuführung des Brenngases zum Brenner zu unterbinden. Hierdurch kommt es auf einfache Art und Weise zu einer direkten Abschaltung des Brenners, wenn die Grenztemperatur überschritten wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schutzelement ein Schmelzelement, welches beim Überschreiten der Grenztemperatur aufschmilzt.
  • Die entsprechenden Schmelzelemente, beispielsweise eine thermische Schmelzsicherung, lassen sich kostengünstig und einfach ausbilden sowie ersetzen. So ist auf einfache Art und Weise eine Unterbrechung des Brennerbetriebes möglich, wenn die Grenztemperatur überschritten wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schutzelement ein metallisches Element, welches sich bei Temperaturänderung verformt und bei Überschreiten der Grenztemperatur einen elektrischen Kontakt unterbricht.
  • Insbesondere kann es sich bei dem metallischen Element um ein Element aus einem Bimetall handeln. Ein solches Element ist dabei aus zwei stoffschlüssig miteinander verbundenen Lagen von Metallen ausgebildet, die unterschiedliche thermische Ausdehnungsverhalten aufweisen. Hierdurch kommt es bei einer Erhitzung oder Abkühlung je nach Auslegung zu einer Verformung (beispielsweise einer Verbiegung) des entsprechenden Elementes, welches zum Lösen eines elektrischen Kontaktes eingesetzt werden kann.
  • Weiterhin vorteilhaft ist ein Ofen, umfassend mindestens einen erfindungsgmäßen Rekuperatorbrenner.
  • Hierbei handelt es sich insbesondere um Industrieöfen, bevorzugt um Öfen die für die Wärmebehandlung von Metallen eingesetzt werden wie beispielsweise Durchlauföfen oder Kammeröfen.
  • Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb eines Rekuperatorbrenners beschrieben, umfassend
    • - einen Brenner mit einer Brenngaszuführung, einer Verbrennungsgaszuführung und einer Abgasabführung und
    • - einen Wärmeübertrager zur Übertragung von Wärme aus der Abgasabführung zu mindestens einer der Verbrennungsgaszuführung und der Brenngaszuführung.
  • Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mittels mindestens eines sensorfreien thermischen Schutzelements, welches thermisch mit der Abgasabführung verbunden ist, beim Überschreiten einer vorgebbaren Grenztemperatur eine Betriebsunterbrechung des Brenners bewirkt wird.
  • Insbesondere lässt sich das Verfahren mit einem erfindungsgemäßen Rekuperatorbrenner umsetzen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Überschreiten der Grenztemperatur ein Stromkreis, durch den der Brenner angesteuert wird, durch das Schutzelement unterbrochen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Überschreiten der Grenztemperatur durch das Schutzelement ein Stromkreis unterbrochen, durch welchen ein Brenngaszuführventil in der Brenngaszuführung mit elektrischer Energie versorgt wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Brenngaszuführventil bei Unterbrechung des Stromkreises geschlossen wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schutzelement ein Schmelzelement, welches beim Überschreiten der Grenztemperatur aufschmilzt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schutzelement ein metallisches Element, welches sich bei Temperaturänderung verformt und bei Überschreiten der Grenztemperatur einen elektrischen Kontakt unterbricht.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen:
    • 1: ein Beispiel eines intakten Rekuperatorbrenners;
    • 2: ein Beispiel eines defekten Rekuperatorbrenners mit gebrochenem Wärmeübertrager;
    • 3: ein erstes Beispiel eines Schutzelementes und dessen Verbindung mit dem Brenner;
    • 4: ein zweites Beispiel eines Schutzelementes und dessen Verbindung mit dem Brenner;
    • 5: ein erstes Beispiel des Aufbaus eines Schutzelementes; und
    • 6: ein zweites Beispiel des Aufbaus eines Schutzelementes.
  • 1 zeigt einen Rekuperatorbrenner 1, der zur Beheizung eines Ofens 2 dient. Der Ofen 2 weist eine Ofenwand 3 auf, die mit einer Isolierung 4 ausgestattet ist. Die Ofenwand 3 begrenzt dabei einen Innenraum 5 des Ofens 2. Bei dem Ofen 2 kann sich insbesondere um einen sogenannten Rollenherdofen, einen Kammerofen und/oder einen Mehrlagenkammerofen handeln, durch den Werkstücke aufgeheizt werden können. Der Rekuperatorbrenner 1 umfasst ein Strahlrohr 6, welches in den Innenraum 5 des Ofens 2 hineinragt. Das Strahlrohr 6 weist dabei einen Brenner 19 und ein oder mehrere Flammenrohre 7 auf. Im Betrieb wird durch die Verbrennung eines Brenngases mit einem Verbrennungsgas durch den Brenner 19 Wärme erzeugt, die über das Strahlrohr 6 als Strahlungswärme in den Innenraum 5 des Ofens 2 abgegeben wird.
  • Das oder die Flammrohre 7 dienen dabei der Führung einer Flamme 8, die am Ausgang des Brenners 19 durch die Verbrennung eines Brenngases 9, insbesondere Erdgas, mit einem Verbrennungsgas 10. Bei dem Verbrennungsgas 10 handelt es sich insbesondere um Luft oder um Luft, der ein gewisser Anteil an Sauerstoff zur Erhöhung des Sauerstoffanteils zugegeben wird. Hierbei wird das Brenngas 9 dem Brenner 19 über eine Brenngaszuführung 11 zugeführt, während das Verbrennungsgas 10 dem Brenner 19 über eine Verbrennungsgaszuführung 12 zugeführt wird.
  • Die Flamme 8 entsteht dabei am Ausgang des Brenners 19, der einen Wärmeübertrager 13 umfasst, der im Inneren vom Verbrennungsgas 10 durchströmt wird, während das Äußere des Wärmeübertragers 13 von den heißen Verbrennungsabgasen 14 umströmt wird. Hierbei bilden die Bereiche zwischen dem Strahlrohr 6 außen und dem Wärmeübertrager 13 innen eine Abgasabführung 15. Der Wärmeübertrager 13 dient daher zur Übertragung von Wärme aus der Abgasabführung 15 (und damit vom Verbrennungsabgas 14) zur Verbrennungsgaszuführung 12 (und damit zum Verbrennungsgas 10). Hierdurch wird ein Teil der Wärme des Verbrennungsabgases 14 zur Vorheizung des Verbrennungsgases 10 genutzt. Hierdurch wird die Effizienz der Verbrennung des Brenngases 9 erhöht.
  • Die Flammerohre 7 dienen einerseits der Führung der Flamme 8 im Inneren und andererseits der Führung der Verbrennungsabgase 14 durch das Strahlrohr 6. Durch die Verwendung des Strahlrohrs 6 wird ein Eintrag der Verbrennungsabgase 14 in den Innenraum 5 des Ofens 2 verhindert. Insbesondere bei der Nutzung des Ofens 2 für die thermische Behandlung von metallischen Werkstücken ist oftmals die Zusammensetzung der Atmosphäre im Innenraum 5 des Ofens 2 von entscheidender Bedeutung, da durch die Zusammensetzung dieser Atmosphäre die Materialeigenschaften des metallischen Werkstücks beeinflusst werden können. Insbesondere kann hier Wasser, welches bei der Verbrennung beispielsweise von Erdgas entsteht, oder auch Wasserstoff, welcher bei der unterstöchiometrischen Verbrennung von Erdgas erzeugt werden kann zu einer Veränderung des Gefüges des Werkstücks führen.
  • Das Strahlrohr 6 erlaubt es den Wärmeeintrag in den Ofen 2 auf Wärmestrahlung zu beschränken. Eine Vermischung der Verbrennungsabgase 14 mit der Atmosphäre im Innenraum 5 des Ofens 2 wird dabei sicher vermieden.
  • Nachdem das Verbrennungsabgas 14 den Wärmeübertrager 13 des Rekuperatorbrenners 1 durchströmt hat führt die Abgasabführung 15 zu einem Abgassammelrohr 16. Die Abgasabführung 15 weist dabei in Teilbereichen eine thermische Isolierung 17 auf. Im Bereich der Abgasabführung 15 außerhalb des Strahlrohrs 6 ist ein sensorfreies thermisches Schutzelement 18 ausgebildet. Dieses Schutzelement 18 ist dabei geeignet und bestimmt, bei Überschreiten einer vorgebbaren Grenztemperatur eine Betriebsunterbrechung des Rekuperatorbrenners 1 zu bewirken. Durch das Schutzelement 18 kann beispielsweise ein Stromkreis unterbrochen werden, durch den der Rekuperatorbrenner 1 angesteuert wird. Hierzu wird weiter unten noch Näheres ausgeführt.
  • 2 zeigt ein Beispiel eines Rekuperatorbrenner 1 wie in 1, wobei hier ein defekter Wärmeübertrager 13 gezeigt ist, der einen Schaden 21 aufweist. Hier werden nur die Unterschiede zur 1 erläutert, auf die oben gemachten Ausführungen zur Figur eins wird hierbei Bezug genommen. Durch den gebrochenen Wärmeübertrager 13 entwickelt sich eine Flamme 8 nicht innerhalb des oder der Flammerohre 7 sondern vielmehr im Bereich der Abgasabführung 15. Hierdurch kommt es zu einer Erhöhung der Temperatur des Verbrennungsabgases 14 und damit zu einer Aufheizung der Abgasabführung 15. Durch das sensorfreie thermische Schutzelement 18 wird bei Überschreiten der vorgebbaren Grenztemperatur eine Betriebsunterbrechung des Rekuperatorbrenners 1 bewirkt, wie unten beispielhaft erläutert wird. Hierzu ist das Schutzelement 18 im Bereich der Wärmestrahlung 20 der Abgasabführung 15 ausgebildet.
  • 3 zeigt ein erstes Beispiel der Verbindung des thermischen Schutzelementes 18 mit dem Brenner 19. Hierbei ist das thermische Schutzelement 18 in einem Stromkreis 23 ausgebildet, in dem auch eine Steuereinheit 22 zur Ansteuerung des Brenners 19 eingebunden ist. Durch das Auslösen des thermischen Schutzelementes 18, sprich durch die Unterbrechung des Stromkreis 23, wird dann in der Steuereinheit 22 eine Unterbrechung des Betriebes des Brenners 19 bewirkt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Unterbrechung des Stromkreises 23 gleichzeitig eine Unterbrechung eines Freigabesignals des Brenners 19 bewirkt, sodass dieser nicht weiter betrieben werden kann.
  • 4 zeigt schematisch ein zweites Beispiel der Verbindung des thermischen Schutzelementes 18 mit dem Brenner 19. Hierbei weist der Brenner 19 ein Brenngaszuführventil 24 auf, durch welches der Brenngasstrom durch die Brenngaszuführung 11 gesteuert wird. Der Stromkreis 23 umfasst neben dem thermischen Schutzelement 18 auch eine Stromquelle 25 und das Brenngaszuführventil 24. Löst nun das thermische Schutzelement 18 aus, sprich wird der Stromkreis 23 unterbrochen, so ist die Stromzufuhr von der Stromquelle 25 zum Brenngaszuführventil 24 unterbrochen. Als Brengaszuführventil 24 wird insbesondere ein stromlos geschlossenes Ventil eingesetzt, welches sodann die Zuführung des Brennengases 9 durch die Brenngaszuführung 11 unterbindet. In diesem Falle ist also die Zuführung von Brenngas 9 zum Brenner 19 unterbunden, ohne dass ein großer apparative Aufwand zu treiben wäre.
  • 5 zeigt beispielhaft ein erstes Beispiel eines thermischen Schutzelementes 18. Dieses umfasst ein metallisches Element 26, welches sich bei Temperaturänderung verformt und bei Überschreiten der Grenztemperatur einen elektrischen Kontakt unterbricht. Hierzu ist das metallische Element 26 als bimetallisches Element ausgebildet, welches eine erste Metalllage 27 und eine zweite Metallage 28 aufweist. Hierbei sind die erste Metalllage 27 und die zweite Metalllage 28 aus unterschiedlichen Metallen ausgebildet, die jeweils ein unterschiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten aufweisen. Durch eine stoffschlüssige Verbindung der ersten Metalllage 27 und der zweiten Metalllage 28 wird dadurch erreicht, dass sich bei Temperaturveränderungen eine Verformung des gesamten metallischen Elementes 26 ergibt. Die Grenztemperatur kann dabei durch Parameter wie die Wahl der Metalle der ersten Metalllage 27 und der zweiten Metalllage 28, sowie den Geometrie und Ausdehnungen der ersten Metalllage 27 und der zweiten Metalllage 28 vorgegeben werden. Eine solche Ausgestaltung des thermischen Schutzelementes 18 kann dabei sowohl in dem Beispiel aus 3 als auch dem Beispiel aus 4 zum Einsatz kommen.
  • 6 zeigt schematisch ein zweites Beispiel eines thermischen Schutzelementes 18. Das thermische Schutzelementes 18 weist dabei ein Schmelzelement 29 auf. Bei Überschreiten einer Grenztemperatur, die insbesondere durch das Material des Schmelzelements 29 und die Größe und Form des Schmelzelements 29 sowie des gesamten thermischen Schutzelementes 18 vorgebbar ist, kommt es zu einem Durchschmelzen des Schmelzelementes 29 und damit zur Unterbrechung eines elektrischen Kontaktes über das thermische Schutzelementes 18. Eine solche Ausgestaltung des thermischen Schutzelementes 18 lässt sich sowohl in den Beispielen aus Figur drei als auch in den Beispielen gemäß Figur vier der vorliegenden Erfindung einsetzen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Rekuperatorbrenner
    2
    Ofen
    3
    Ofenwand
    4
    Isolierung
    5
    Innenraum
    6
    Strahlrohr
    7
    Flammrohr
    8
    Flamme
    9
    Brenngas
    10
    Verbrennungsabgas
    11
    Brennstoffzuführung
    12
    Verbrennungsabgaszuführung
    13
    Wärmeübertrager
    14
    Verbrennungsabgas
    15
    Abgasabführung
    16
    Abgassammelrohr
    17
    Isolierung
    18
    Schutzelement
    19
    Brenner
    20
    Wärmestrahlung
    21
    Schaden
    22
    Steuereinheit
    23
    Stromkreis
    24
    Brenngaszuführventil
    25
    Stromquelle
    26
    metallisches Element
    27
    erste Metalllage
    28
    zweite Metalllage
    29
    Schmelzelement

Claims (7)

  1. Rekuperatorbrenner (1), umfassend - einen Brenner (19) mit einer Brenngaszuführung (11), einer Verbrennungsgaszuführung (12) und einer Abgasabführung (15) und - einen Wärmeübertrager (13) zur Übertragung von Wärme aus der Abgasabführung (15) zu mindestens einer der Verbrennungsgaszuführung (12) und der Brenngaszuführung (11), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein sensorfreies thermisches Schutzelement (18) ausgebildet ist, welches thermisch mit der Abgasabführung (15) verbunden ist, welches beim Überschreiten einer vorgebbaren Grenztemperatur eine Betriebsunterbrechung des Rekuperatorbrenners (1) bewirkt.
  2. Rekuperatorbrenner (1) nach Anspruch 1, bei dem das Schutzelement (18) bei Überschreiten der Grenztemperatur zur Unterbrechung eines Stromkreises (23), durch den der Brenner (19) angesteuert wird, geeignet und bestimmt ist.
  3. Rekuperatorbrenner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Schutzelement (18) in einem Stromkreis (23) ausgebildet ist, durch welchen ein Brenngaszuführventil (24) in der Brenngaszuführung (11) mit elektrischer Energie versorgt wird.
  4. Rekuperatorbrenner (1) nach Anspruch 3, bei dem das Brenngaszuführventil (24) ein stromlos geschlossenes Ventil umfasst.
  5. Rekuperatorbrenner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Schutzelement (18) ein Schmelzelement (29) umfasst, welches beim Überschreiten der Grenztemperatur aufschmilzt.
  6. Rekuperatorbrenner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Schutzelement (18) ein metallisches Element umfasst (26), welches sich bei Temperaturänderung verformt und bei Überschreiten der Grenztemperatur einen elektrischen Kontakt unterbricht.
  7. Ofen (2), umfassend mindestens einen Rekuperatorbrenner (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
DE202020101167.7U 2020-03-03 2020-03-03 Rekuperatorbrenner Active DE202020101167U1 (de)

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