DE602004002037T2 - Brenner mit katalytischer Verbrennung in porösem Material und mit einem solchen Brenner ausgerüstete Flasche - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner für eine katalytische Verbrennung aus einem porösen Material, der so ausgebildet ist, dass er mit einem Dacht zusammenwirkt, der dem Brenner eine brennbare Zusammensetzung zuführen soll, die in die Poren des porösen Materials eindringt, wobei der Brenner eine Umfangszone umfasst, die einen Katalysator trägt und die eine katalysatorfreie Zentralzone umgibt, die eine Verdampfungszone bildet, wobei die Umfangszone und die Zentralzone in dem oberen Teil des Brenners angeordnet sind.
- Solche Brenner zur katalytischen Verbrennung, insbesondere in der Anmeldung WO 99/6326 beschrieben, weisen in klassischer Weise eine im Wesentlichen zylindrische Umfangsfläche auf.
- Gleichwohl ist die Herstellung von Brennern, die mit einer solchen Umfangsfläche von zylindrischer Form versehen sind, relativ schwierig.
- Denn beim Schritt der Formgebung müssen zahlreiche Teile weggeworfen werden, da sie einige zerbrechliche Zonen aufweisen, insbesondere am Umfang des Brenners.
- Sogar eine leichte, sich nach oben erweiternde Konizität, in der Größenordnung von 1° oder 2°, die der Umfangsfläche des Brenners üblicherweise verliehen wird, ermöglicht nicht, in voll zufriedenstellender Weise auf die oben erwähnten, bei der Formgebung begegneten Schwierigkeiten zu reagieren.
- Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher, den vorgenannten Nachteil von bekannten Brennern zu beseitigen und einen Brenner der vorgenannten Bauart vorzuschlagen, dessen Formgebung erleichtert wird und der ferner verbesserte funktionelle Eigenschaften aufweist.
- Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist dieser Brenner zur katalytischen Verbrennung eine Umfangsfläche in Form eines Kegelstumpfes auf, die sich nach oben erweitert.
- Es handelt sich natürlich um eine gegenüber der vorgenannten leichten Konizität deutlich bemerkbare Kegelstumpfform.
- So ermöglicht die kegelstumpfförmige Struktur eine vereinfachte Formgebung des Brenners ohne Zerstörung der Umfangsfläche des Brenners.
- Ferner hat die Anmelderin bei Vergleichsversuchen zur Funktionsweise eines Brenners gemäß der Erfindung mit den Brennern von zylindrischer Struktur des Standes der Technik feststellen können, dass sie bessere Resultate hinsichtlich der Geruchsvernichtung mit einem Kolben zur katalytischen Verbrennung erhält, der mit einer kegelstumpfförmigen Brennerstruktur versehen ist.
- Denn es ist verständlich, dass durch die Konstruktion und bei einer vergleichbaren Höhe des Brenners der kegelstumpfförmige Brenner der Erfindung eine umfängliche Austauschfläche von viel größerer Abmessung aufweist, als diejenige eines Brenners des Standes der Technik, der eine Umfangsfläche von im Wesentlichen zylindrischer Form aufweist.
- Im Falle eines Brenners mit einer Umfangsfläche von im Wesentlichen zylindrischer Form, erwärmt sich die Luft, die in unmittelbarer Nähe der Umfangsfläche des Brenners zirkuliert, bei Kontakt mit dieser Fläche und steigt vertikal und parallel zu der Oberfläche des Brenners hoch. Es ergibt sich somit nur ein geringer Kontakt zwischen dieser warmen Luft und der Umfangsfläche des Brenners und dies selbst in dem Fall, in welchem eine leichte Konizität in der Größenordnung von 1° oder 2° zu beobachten ist, die eine sehr geringe Erweiterung zur Höhe bei einem solchen Brenner verleiht. Die thermischen und chemischen Austauschvorgänge zwischen der Umfangsfläche des Brenners und der Luft sind somit begrenzt.
- Im Gegensatz dazu begünstigt im Falle eines Brenners von gleicher Höhe aber mit einer kegelstumpfförmigen Umfangsfläche, bei dem vertikal in der Nähe des Brenners zirkulierende warme Luft sehr stark in Kontakt mit der kegelstumpfförmigen Umfangsfläche des Brenners in Kontakt gelangt, somit die thermischen und chemischen Austauschvorgänge und somit die katalytische Zersetzung von Rauch und anderen flüchtigen Bestandteilen durch diese warme Luft, was somit eine bessere Reinhaltung der Umgebungsluft ermöglicht.
- Ferner steigt aufgrund des sehr viel stärkeren Wärmeaustausches beim Einsatz eines Brenners gemäß der Erfindung die in der Nähe des Brenners vorhandene Luft, die stärker erhitzt wird, schneller nach oben und erzeugt folglich dynamischere Konvektionsströme.
- Man beobachtet daher eine bessere Konvektion der Gasströme, sowohl der Luft als auch der sich aus der Verdampfung der verbrennbaren Zusammensetzung ergebenden Gase in unmittelbarer Umgebung der kegelstumpfförmigen Umfangsfläche des Brenners.
- Vorzugsweise liegt der halbe Kegelwinkel der kegelstrumpfförmigen Umfangsfläche des Brenners zwischen 10° und 40°, insbesondere zwischen 15° und 25° und vorzugsweise zwischen 18° und 23°.
- Gemäß einer vorteilhaften Version der Erfindung weist die kegelstumpfförmige Umfangsfläche des Brenners wenigstens eine umfängliche und nach innen und nach unten gerichtete erste Schulter auf, um den Durchmesser zwischen einem unteren Teil und einem oberen Teil des Brenners zu vergrößern.
- Eine solche Struktur ermöglicht, auch die Austauschfläche zwischen heißer Luft und dem Brenner zu vergrößern und verstärkt den Kontakt zwischen der aufsteigen den heißen Luft und wenigstens einem Bereich der Umfangsfläche des Brenners und somit die thermischen und chemischen Austauschvorgänge.
- Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft auch einen Kolben zur katalytischen Verbrennung, der so ausgebildet ist, dass dieser eine brennbare flüssige Zusammensetzung enthält und an seinem Hals einen Brenner zur katalytischen Verbrennung aufnehmen kann, der so ausgebildet ist, dass dieser mit einem Docht zusammenwirkt, der in diese Zusammensetzung eingetaucht ist.
- Gemäß der Erfindung ist dieser Kolben mit einem Brenner gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgestattet.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung deutlich.
- In den beigefügten Zeichnungen, die nur beispielhaft und nicht beschränkend gegeben werden, ist:
-
1 eine schematische Ansicht eines Kolbens, der mit einem Brenner zur katalytischen Verbrennung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist; -
2 eine vergrößerte schematische Ansicht in axialem Schnitt des in1 dargestellten Brenners; -
3 eine Ansicht des in2 dargestellten Brenners mit einem Stutzen; -
4 eine Ansicht ähnlich2 einer zweiten Ausführungsform des Brenners gemäß der vorliegenden Erfindung und mit zwei Halbansichten, welche zwei Positionierungsvarianten der ersten Schulter zeigen; und -
5 eine Ansicht ähnlich2 einer dritten Ausführungsform des Brenners gemäß der vorliegenden Erfindung. - Die in den
1 und5 gemeinsamen Elemente werden durch identische numerische Bezugszeichen identifiziert. - In
1 ist ein Kolben1 zur katalytischen Verbrennung dargestellt, der so ausgebildet ist, dass dieser eine brennbare flüssige Zusammensetzung2 aufnehmen kann und in seinem oberen Bereich einen Brenner3 zur katalytischen Verbrennung gemäß der Erfindung aufnehmen kann. - Dieser Kolben
1 kann eine beliebige Form haben und einen Hals4 aufweisen, der so ausgebildet ist, dass dieser den Brenner3 zur katalytischen Verbrennung aufnehmen kann. - Der Brenner
3 zur katalytischen Verbrennung ist aus einem porösen Material hergestellt, das dazu geeignet und dafür ausgelegt ist, Temperaturen von wenigstens 400°C auszuhalten, die in der den Katalysator tragenden Zone während des Betriebs des Brenners3 erreicht werden. Dieses Material kann insbesondere ein keramisches Material sein und zum Beispiel aus Kaolin oder Cordierit hergestellt sein. - Der Brenner
3 zur katalytischen Verbrennung ist so ausgebildet, dass dieser mit einem Docht5 zusammenwirkt, der in die Zusammensetzung2 eingetaucht ist. Dieser Docht5 ist dazu bestimmt, dem Brenner3 die brennbare Zusammensetzung2 zuzuführen, die in die Poren des porösen Materials eindringt. - Die brennbare Zusammensetzung
2 ist eine geeignete brennbare Flüssigkeit, die den geltenden Reglementierungen entspricht und für die katalytische Verbrennung und Verdampfung ausgelegt ist. - Diese brennbare Zusammensetzung
2 kann insbesondere ein Alkohol, insbesondere ein Isopropylalkohol sein und kann ferner ein Duftmaterial und/oder ein Aktivmaterial umfassen. - Der Docht
5 ist ein beliebiger bekannter Docht, zum Beispiel ein Docht aus Baumwolle. - Der Docht
5 kann auch ein Docht aus einem Mineralstoff sein, zum Beispiel ein Docht aus Mineralfasern oder ein Docht aus porösem Material. - Der Brenner
3 zur katalytischen Verbrennung kann in seinem inneren Bereich mit einer Abstützung (nicht dargestellt) versehen sein, die seine Einführung entweder direkt in den Hals4 des Kolbens1 oder in das Zentralloch eines Ansatzes (nicht dargestellt) ermöglicht, wobei Letzteres so ausgebildet ist, dass dieses am Hals4 des Kolbens1 befestigt ist. - Die Abstützung und der Ansatz, die zur Befestigung auf dem Kolben
1 eines solchen Brenners3 geeignet sind, wurden insbesondere in der Anmeldung WO 99/63267 beschrieben. - Wie in
2 dargestellt ist, weist der Brenner zur katalytischen Verbrennung3 eine Vollstruktur auf sowie eine Umfangsfläche3a in Kegelstumpfform, die sich nach oben erweitert. - Dieser Brenner
3 umfasst an seinem oberen Bereich3b eine Umfangszone6 , zum Beispiel in Ringform, der einen Katalysator7 abstützt und der eine Zentralzone8 ohne Katalysator umschließt und die Verdampfungszone bildet. - Der Katalysator
7 ist zum Beispiel ein Metall aus der Gruppe VIII der Tabelle der periodischen Klassifikation der Elemente. - Der halbe Kegelwinkel A der kegelstumpfförmigen Umfangsfläche
3a des Brenners3 liegt zwischen 10° und 40°, insbesondere zwischen 15° und 25° und vorzugsweise zwischen 18° und 23°. - Der Brenner
3 zur katalytischen Verbrennung aus2 kann mit einem Stutzen9 kombiniert sein, so dass ein System zur katalytischen Verbrennung gebildet wird, wie das in3 dargestellte System10 zur katalytischen Verbrennung. - Dieser Stutzen
9 ist in Verlängerung des unteren Bereichs3c des Brenners3 angeordnet. - Dieser Stutzen
9 ist auch aus einem porösen Material hergestellt, das insbesondere ein keramisches Material sein kann, zum Beispiel aus Kaolin oder Cordierit hergestellt. - Der Stutzen
9 umfasst einen im Wesentlichen axialen Hohlraum11 , der so ausgebildet ist, dass dieser den Docht5 einspannt, derart, dass die brennbare Zusammensetzung2 aus den Poren des oberen Bereichs9a des Stutzens9 zu den Poren des unteren Bereichs3c des Brenners3 migrieren kann. - Die Verbindung zwischen den unteren Bereichen
3c des Brenners3 und dem oberen Bereich9a des Stutzens9 muss derart vorgesehen sein, dass die Migration der brennbaren Zusammensetzung2 des Stutzens9 zum Brenner3 sichergestellt ist. Es kann somit eine mechanische Einfügung und/oder ein Zusammenbau mit Hilfe einer porösen Umschließung vorgesehen sein. - Es kann auch vorgesehen sein, das System
10 zur katalytischen Verbrennung aus einem einzigen Stück, umfassend den Brenner3 und den Stutzen9 , herzustellen. - In
4 sind zwei Halbansichten eines Brenners13 zur katalytischen Verbrennung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. - Dieser Brenner
13 weist eine kegelstumpfförmige Umfangsfläche13a auf, die sich nach oben erweitert. - Jede Halbansicht zeigt, dass diese Umfangsfläche
13a wenigstens eine im Wesentlichen umfängliche und nach innen und nach unten des Brenners13 gerichtete erste Schulter14a ,14b aufweist. - Diese erste Schulter
14a ,14b hat den Zweck, den Durchmesser zwischen einem unteren Bereich13c und einem oberen Bereich13b des Brennen13 zu vergrößern. - In der linken Halbansicht ist die erste Schulter
14a in dem im Wesentlichen mittleren Bereich des Brenners13 ausgebildet. - In der rechten Halbansicht ist die erste Schulter
14b in den unteren Bereich13c des Brenners13 ausgebildet. - Die erste Schulter kann natürlich auf einer anderen Höhe angeordnet sein, als demjenigen, die in den beiden Halbansichten der
4 dargestellt sind. - Wie in der linken Halbansicht dargestellt ist, wurde die Lagerung des Katalysators bis zur ersten Schulter
14a ausgeführt, welche somit die den Katalysator7 tragende Umfangszone16 von dem unteren Bereich13c des Brenners13 ohne Katalysator an der Umfangsfläche13a des Brenners13 trennt. - Im Gegensatz korrespondiert in der rechten Halbansicht die erste Schulter
14b nicht mit einer Demarkationszone für die Lokalisierung des Katalysators7 an der Umfangsfläche13a des Brenners13 . Diese erste Schulter14b ist in einem Bereich des Brenners13 angeordnet, der keinen Katalysator umfasst. - Der Brenner
13 umfasst wenigstens an seinem unteren Bereich13c einen im Wesentlichen axialen Hohlraum15 , der nach unten offen ist und so ausgebildet ist, dass dieser ganz oder in einem Bereich seiner Höhe das obere Ende5a des Dochts5 aufnehmen kann, der dazu bestimmt ist, dem Brenner13 die brennbare Zusammensetzung2 zuzuführen. - Wie in
4 dargestellt ist, füllt das Ende5a des Dochts5 nur teilweise des Volumen des Hohlraums15 des Brenners13 . Es ist dennoch ebenso möglich, vorzusehen, dass dieses Ende5a den Hohlraum15 im Wesentlichen vollständig füllt, wie in dem Falle des Brenners23 , der in5 dargestellt ist. - In der Darstellung der
4 erstreckt sich der Hohlraum15 , der am unteren Ende3d des Brenners13 mündet, axial über einen großen Bereich der axialen Dimension des Brenners13 . - Dieser Hohlraum
15 ist an dem unteren Bereich13b des Brennen13 durch eine Wand17 verschlossen. - Wie in
4 dargestellt ist und in üblicher Weise weist der Brenner13 einen im Wesentlichen axialen ringförmigen Hals19 auf, der sich von der oberen Oberfläche13e des Brenners13 nach unten erstreckt und die im Wesentlichen ringförmige Umfangszone16 , welche den Katalysator7 trägt, von der Zentralzone18 des oberen Bereichs13b des Brenners13 trennt. - Diese spezielle Struktur des oberen Bereichs
13b eines solchen, mit einem ringförmigen Hals19 versehenen Brenners13 wurde insbesondere in dem PatentEP 0 277 875 B1 in Namen der Anmelderin beschrieben. - In der
5 ist ein Brenner zur katalytischen Verbrennung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. - Wie in den vorher gehenden Figuren, weist dieser Brenner
23 zur katalytischen Verbrennung eine kegelstumpfförmige Umfangsfläche23a auf, die sich nach oben erweitert. - Der obere Bereich
23b des Brenners23 umfasst eine ringförmige Umfangszone26 , welche den Katalysator7 trägt und eine Zentralzone28 ohne Katalysator sowie einen Hohlraum25 umschließt. - Der obere Bereich
25a des Hohlraums25 kommuniziert mit der Atmosphäre durch das Vorhandensein wenigstens eines offenen Kanals29 , der zum Beispiel in dem oberen Bereich23b des Brenners23 ausgebildet ist. - In der vorliegenden
5 ist der Kanal29 im Zentrum der Zentralzone28 angeordnet und im Wesentlichen axial ausgebildet. Dennoch steht dem nichts entgegen, andere Anordnungen für den Kanal29 in Betracht zu ziehen, insbesondere die spezielle Anordnung, die in8 der Druckschrift WO 99/63267 dargestellt ist. - Dieser Kanal
29 weist einen viel schmaleren Querschnitt auf als der Querschnitt des Hohlraums25 des Brenners23 , derart, dass der Hohlraum25 wenigstens teilweise am oberen Bereich23b des Brenners23 durch eine Wand27 verschlossen ist, die in der Zentralzone28 angeordnet ist. - Die Umfangsfläche
23a umfasst eine erste, im Wesentlichen umfängliche Schulter24 sowie eine zweite im Wesentlichen umfängliche Schulter30 . - Jede Schulter
24 ,30 trennt einen Bereich des Brenner23 , der unmittelbar über diesem liegt und der einen Größendurchmesser aufweist, von einem anderen Bereich des Brenners23 ab, der unmittelbar unter diesem liegt und der einen geringeren Durchmesser hat. - Wie in
5 dargestellt ist, trennt diese erste Schulter24 an der Umfangsfläche23a des Brenners23 die den Katalysator7 fragende ringförmige Umfangszone26 von dem unteren Bereich23c des Brenners23 ohne Katalysator7 . - Eine solche strukturelle Anordnung ermöglicht, die Zone des Brenners
23 genau zu bestimmen, auf welcher der Katalysator7 angeordnet werden muss. - Es könnte auch vorgesehen werden, den Katalysator
7 bis an die zweite Zone30 anzuordnen. - Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen des Brenners beschränkt, die beschrieben wurden, und es können diesem zahlreiche Veränderungen und Modifikationen zugefügt werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
- Es können insbesondere in beliebiger Weise die oben beschriebenen unterschiedlichen strukturellen Eigenschaften der Brenner kombiniert werden.
- Es können insbesondere die Brenner
13 und23 , die in den4 und5 dargestellt sind, mit einem Stutzen versehen sein, wie dem in3 dargestellten Stutzen9 . - Es kann auch ein ringförmiger Hals vorgesehen sein, wie der ringförmige Hals
19 der2 , um die Ringförmigen Umfangszonen6 und26 der Zentralzonen8 und28 der Brenner3 und23 zu trennen, die jeweils in den2 und3 einerseits und5 andererseits dargestellt sind. - Ebenso kann vorgesehen sein, dass der obere Bereich des Hohlraums
15 des Brenners13 der4 durch einen Kanal mit der Atmosphäre verbunden ist, wie derjenige, der in5 dargestellt ist und das Bezugszeichen29 trägt. - Es kann auch den unteren Bereichen
3c ,13c und23c der Brenner3 ,13 und23 jede geeignete Form verliehen werden, welche ihre Anordnung und ihre Selbsthaltung auf dem Hals4 des Kolbens1 erleichtert, entweder mit Hilfe einer Abstützung oder ohne und/oder mit Hilfe einer Sitzfläche oder ohne. - Es sei daran erinnert, dass die Abstützung und die Sitzfläche, die für die Befestigung auf dem Kolbens
1 eines solchen Brennen3 ,13 ,23 geeignet sind, insbesondere in der Anmeldung WO 99/63267 beschrieben wurden.
Claims (8)
- Brenner für eine katalytische Verbrennung aus einem porösem Material, der so ausgebildet ist, dass er mit einem Docht (
5 ) zusammen wirkt, der dem Brenner (3 ,13 ,23 ) eine brennbare Zusammensetzung (2 ) zuführen soll, die in die Poren des porösen Materials eindringt, wobei der Brenner (3 ,13 ,23 ) eine Umfangszone (6 ,16 ,26 ) umfasst, die einen Katalysator (7 ) trägt und die eine Zentralzone (8 ,18 ,28 ) ohne Katalysator, die eine Verdampfungszone bildet, umgibt, wobei die Umfangszone (6 ,16 ,26 ) und die Zentralzone (8 ,18 ,28 ) in dem oberen Teil (3b ,13b ,23b ) des Brenners (3 ,13 ,23 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (3 ,13 ,23 ) eine Umfangsfläche (3a ,13a ,23a ) in Form eines Kegelstumpfes aufweist, die sich nach oben ausweitet. - Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der halbe Kegelwinkel (A) der kegelstumpfförmigen Umfangsfläche (
3a ,13a ,23a ) zwischen 10° Grad und 40° Grad, vorteilhafter Weise zwischen 15° Grad und 25° Grad und vorzugsweise zwischen 18° und 23° liegt. - Brenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche (
13a ,23a ) des Brenners (13 ,23 ) wenigstens eine erste Schulter (14a ,14b ,24 ), im Wesentlichen am Umfang und nach innen und nach unten gerichtet, aufweist, um den Durchmesser zwischen einem unteren Teil und einem oberen Teil des Brenners (13 ,23 ) zu vergrößern. - Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schulter (
14a ,24 ) die Umfangszone (16 ,26 ), welche den Katalysator (7 ) trägt, von dem unteren Teil (13c ,23c ) des Brenners (13 ,23 ) ohne Katalysator trennt. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (
13 ) ferner eine im Wesentlichen axiale Ringkehle (19 ) aufweist, die sich bis zu der oberen Oberfläche (13e ) des Brenners (13 ) erstreckt und die Umfangszone (16 ) von der Zentralzone (18 ) trennt. - Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (
13 ,23 ) an seinem unteren Teil (13c ,23c ) einen im Wesentlichen axialen Hohlraum (15 ,25 ) aufweist, der nach unten offen ist und so ausgebildet ist, dass dieser über seine ganze oder teilweise Höhe das obere Ende (5a ) des Dochts (5 ) aufnimmt und an dem oberen Teil (13 ,23b ) des Brenners (13 ,23 ) durch eine Wand (17 ,27 ) wenigstens teilweise geschlossen ist. - Brenner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil (
25a ) des Hohlraumes (25 ) durch das Vorhandensein wenigstens eines offenen Kanals (29 ), der zum Beispiel in dem oberen Teil (23b ) des Brenners (23 ) ausgebildet ist, mit der Atmosphäre kommuniziert. - Kolben für eine katalytische Verbrennung, der so ausgebildet ist, dass er eine flüssige brennbare Zusammensetzung (
2 ) enthalten kann und an seinem Hals (4 ) einen Brenner (3 ,13 ,23 ) für eine katalytische Verbrennung aufnehmen kann, der so ausgebildet ist, dass dieser mit einem Docht (5 ) zusammen wirkt, der in diese Zusammensetzung (2 ) eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einem Brenner (3 ,13 ,23 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgestattet ist.
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