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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Gasbrenner für
Kochgeräte.
An einem solchen Gasbrenner sind Austrittsöffnungen für ein Luft/Gasgemisch angebracht,
in deren Höhe
sich Flammen bilden können.
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Allgemein sind die Brenner so ausgelegt,
dass sie unabhängig
von der Art des Speisegases funktionieren können: Stadtgas, Erdgas oder
Flüssiggas
(LPG).
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Insbesondere ist es zweckmäßig, dass
sich die Flammen an den Austrittsöffnungen des Gas/Luftgemisches
bilden und stabil bleiben, selbst im Falle einer Veränderung
des Luft/Gasgemisches.
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Mehrere Lösungen wurden bereits vorgeschlagen,
um Multigasbrenner zu realisieren.
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Zunächst seien Brenner „mit Pilotflammen-Stabilisierung" genannt. Diese Brenner
umfassen einen Hut, dessen Rand mit Löchern durchbohrt ist und der
auf einem Träger
ruht.
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Die Hauptflammen, die sich in Höhe dieser
Löcher
bilden, werden durch eine kleine Flamme stabilisiert, die an der
Basis und gegebenenfalls oberhalb der Hauptflammen, erzeugt wurde.
Diese Pilotflamme ermöglicht
es, das Luft/Gasgemisch der Hauptflamme zu erwärmen und zündet dauernd die Hauptflamme
von neuem.
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Diese Lösung ist nahe daran, aufgegeben
zu werden, da der Brenner von erhöhten Herstellungskosten ist.
Im Übrigen
kann dieser Brenner nicht bei geringen Gasleistungen funktionieren.
In diesem Fall nämlich, hat
die Pilotflamme die Tendenz, aus zugehen und die Hauptflammen werden
empfindlich für
Luftströmungen. Schließlich erzeugt
bei erhöhter
Leistung der Pilotflamme der Brenner CO.
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Andere Brenner, sog. „autostabilisierte", sorgen für die Stabilisierung
der Flammen dank einer besondere Form des Austrittsquerschnitts
des Luft/Gasgemisches. Ein solcher Brenner ist gezeigt in der Patentschrift
FR 2 161 354.
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Ein Beispiel für einen Brenner dieses Typs
umfasst einen Hut, der einen Umfangsrand aufweist, über den
der Hut auf einem Träger
ruht. Schlitze sind in diesem Rand für den Austritt des Luft/Gasgemisches
vorgesehen.
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Diese Schlitze sind eng und ihre
Wandungen sind von trapezförmigem
Profil. So entspricht dem Teil jedes Schlitzes, der über eine
erhebliche Dicke verfügt,
eine geringe Austrittsgeschwindigkeit des Gemisches, die es ermöglicht,
Flammen aufrecht zu erhalten, während
dem Teil des Schlitzes von geringer Dicke ein erheblicher Gemischdurchsatz
entspricht.
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Diese Lösung hat schnell Erfolg gehabt,
sie wurde aber peu à peu
aufgegeben, da sie nicht für
die neuen Techniken unter Verwendung der Aluminiumeinspritzung eingerichtet
ist.
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Tatsächlich umfasst der Hut nämlich die
Austrittsöffnungen
für das
Luft/Gasgemisch und er muss im Übrigen
aus einem Material, das gegen erhöhte Temperaturen beständig ist,
realisiert werden, was bei Aluminium nicht der Fall ist.
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Ein anderes Beispiel für einen
Brenner dieses Typs wird in zwei Teilen realisiert, einem Hut aus
Gusseisen oder emailliertem Stahl, der auf einem Kopf ruht, der
aus eingespritztem Aluminium hergestellt wurde.
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Der Kopf weist eine Basis auf, die
eine Umfangsschürze
trägt.
In eben dieser Schürze
sind die Austrittsöffnungen
für das
Luft/Gasgemisch geformt.
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Diese Öffnungen sind gebildet durch
mehr oder weniger tiefe Schlitze, die abwechselnd angeordnet sind.
Der Hut ruht direkt auf der Schürze
des Brennerkopfes.
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Die kleinen Schlitze schichten bzw.
drosseln das Luft/Gasgemisch und erzeugen Flammen, die kürzer sind
als die Hauptflammen, die aus den tieferen Schlitzen austreten.
Diese Hauptflammen werden somit stabilisiert.
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Man hat feststellen können, dass
mit diesem Brennertyp das Gas sich nicht direkt in Kontakt mit dem Kopf
des Brenners entflammte. Da die Brenner empfindlich für das Blasen
der Flammen sind, muss der Anteil von Luft im Luft/Gasgemisch begrenzt
werden. Aufgrund dieser geringeren Belüftung mit Primärluft erfordern diese
Brenner eine gute Sekundärbelüftung.
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Hierzu müssen die Hauptschlitze weit
auseinander angeordnet sein und der Durchmesser des Brennerkopfes
ist somit relativ erheblich. Im Übrigen
ist es notwendig, eine relativ erhebliche Höhe unter dem Rost vorzusehen,
immer um diese Sekundärbelüftung zu
begünstigen.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
es, die Nachteile der bekannten Brenner zu beheben, indem ein Gasbrenner
vorgeschlagen wird, der an die verschiedenen Brenngase angepasst
ist, dessen Herstellungskosten reduziert sind und der kompatibel
mit einer großen
Serienproduktion ist und der mit einer verminderten Höhe unter
dem Gitter und in einem großen
Gasleistungsbereich verwendet werden kann.
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Somit betrifft die Erfindung einen
Gasbrenner für
Kochgeräte,
die über
einen Kopf und einen Hut verfügen,
der auf den Kopf gesetzt werden soll und der Kopf eine Basis aufweist,
die von einer Öffnung
zur Speisung mit dem Luft/Gasgemisch durchbohrt ist und eine Umfangsschürze trägt, in welche
Schlitze im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Basis untergebracht
sind und zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Vielzahl von Bereichen
auf der Oberseite der Schürze
umfasst, von denen ein jeder im Wesentlichen gleich der Entfernung
zwischen zwei benachbarten Schlitzen ist und wenigstens zum Teil
in der unteren Hälfte
der Oberseite dieser Schürze
angeordnet ist und wobei die Bereiche so einen Raum zwischen Schürze und
Kopf belassen, in welchem ein Teil des Luft/Gasgemisches geschichtet
oder laminiert wird.
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Bevorzugt ist die Breite dieser Bereiche
kleiner als die Hälfte
der Dicke zwischen zwei benachbarten Schlitzen.
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Ebenfalls bevorzugt ist die Tiefe
der Bereiche bzw. Steckstellen kleiner als die Hälfte der Tiefe der Schlitze
oder auch der Dicke der Umfangsschürze.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst jeder Bereich eine Seite, die in der Ebene des unteren inneren
Randes der Schürze
angeordnet ist.
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Vorzugsweise steht der Hut des Brenners
geringfügig über und
umfasst auf dem Umfang seiner Innenfläche einen Schnabel bildenden
Rand, der gegen den Kopf gerichtet ist.
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Vorzugsweise umfasst der Hut ebenfalls
eine Auswölbung,
die im Wesentlichen auf seiner Innenfläche zentriert ist.
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Die Erfindung betrifft auch einen
Gasbrenner für
einen Kochtisch. In diesem Fall ermöglicht es die in der Basis
des Brennerkopfes angeordnete Öffnung,
mit Gas zu speisen, das aus einem Injektor stammt und die Basis
verfügt über eine
geeignete Form, um einen Luft/Gasmischer mit dem Brennerhut zu realisieren.
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Nach der Erfindung umfasst der Hut
ausgehöhlt
in seiner Innenseite ein domartiges Gebilde, dessen Konkavität gegen
den Kopf des Brenners gewendet ist.
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Vorteilhaft formt dieses domartige
Gebilde eine Kugelfläche,
deren Mitte auf dem Injektor angeordnet ist und dessen Radius der
Entfernung zwischen Dom und Injektor entspricht.
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Bevorzugt haben Kopf und Hut eine
im Wesentlichen kreisförmige
oder auch ovale Gestalt.
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Der Brennerkopf wird vorzugsweise
durch Injektion von Aluminium realisiert, während der Hut durch Spritzformen
oder Formen von Gusseisen oder Stahl erhalten wird.
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Die Erfindung wird besser verständlich und
andere Ziele, Vorteile und Merkmale hiervon ergeben sich klarer
beim Lesen der folgenden Beschreibung nicht als begrenzend anzusehender
Ausführungsformen
der Erfindung, wobei die Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen erfolgt, in denen
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1 eine
perspektivische auseinandergezogene Darstellung, teilweise aufgeschnitten,
eines Brenners nach der Erfindung ist;
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2 ist
eine halbe Draufsicht auf den Kopf des Brenners nach der Erfindung;
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3 ist
eine vergrößerte Darstellung
des Details A in 2;
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4 ist
eine Halbdarstellung im Axialschnitt des Brenners nach der Erfindung
mit einer Hauptflamme, die einem erheblichen Luft/Gasdurchsatz entspricht;
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5 ist
eine Teilansicht von oben des Brennerkopfs nach der Erfindung und
zeigt die Zirkulation des Luft/Gasgemisches;
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6 ist
eine Halbdarstellung im Axialschnitt des Brenners nach der Erfindung,
wobei eine Hauptflamme einer reduzierten Menge des Luft/Gasgemisches
entspricht und
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7 ist
ein halber Axialschnitt eines Brenners nach der Erfindung, welcher
für einen
Kochtisch bzw. eine Herdplatte bestimmt ist.
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Die den Figuren gemeinsamen Elemente
werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, die partiell die beiden
den Gasbrenner nach der Erfindung bildenden Elemente zeigt: den
Hut 1 und den Kopf 2, die sich beide in allgemein
kreisförmiger
Gestalt darstellen. Die Erfindung ist nicht auf diese besondere
Ausführungsform
begrenzt und der Hut und der Kopf können ebenfalls von ovaler Gestalt
sein.
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Der Hut 1 umfasst am Umfang
seiner Innenfläche 11 einen
Rand 12, der eine schnabelartige Ausbildung bildet, deren
Funktion später
erläutert
werden wird.
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Der Hut umfasst auch eine Auswölbung 13 auf
seiner Innenseite 11, die im Wesentlichen zentriert ist. Die
Funktion dieser Auswölbung
und die des Randes 14, der zwischen der Auswölbung 13 und
dem Rand 12 vorgesehen ist, werden ebenfalls in der folgenden
Beschreibung erläutert.
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Der Kopf 2 des Brenners
umfasst eine Basis 20, die von einer Öffnung 21 zur Speisung
mit dem Luft/Gasgemisch versehen ist. Die Basis 20 ist
im Wesentlichen plan.
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Das Gas stammt aus einem Injektor,
der in der 1 nicht dargestellt
ist.
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Die Basis 20 trägt eine
Umfangsschürze 22,
deren Außenumfang
gegen die Mitte der Basis gekrümmt ist.
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In dieser Schürze 22 sind Schlitze 23 vorgesehen,
die im Wesentlichen senkrecht zur Ebene der Basis 20 verlaufen.
Diese Schlitze erstrecken sich über
einen Teil der Höhe
der Schürze 22 und
sind relativ eng.
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Auf der Oberseite 24 der
Schürze 22 sind
Bereiche oder Steckstellen 25 vorgesehen.
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Wie auch die 2 und 3 erkennen
lassen, ist eine Steckstelle zwischen zwei benachbarten Schlitzen 23 vorgesehen.
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Die Steckstelle 25 ist im
Wesentlichen zentriert oder befindet sich auf gleicher Entfernung
zwischen zwei benachbarten Schlitzen 23.
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Im Übrigen ist die Steckstelle 25 gegen
den inneren Rand 26 der Schürze 22 angeordnet.
So ist die Steckstelle 25 wenigstens zum Teil in der inneren
Hälfte 27 der
Oberseite 24 der Schürze 22 angeordnet,
wie durch die strichpunktierten Linien in 2 begrenzt.
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Bevorzugt sind die Steckstellen 25 vollständig in
dieser inneren Hälfte 27 vorgesehen
und umfassen insbesondere eine Seite, die in der Ebene des inneren
Randes 26 der Schürze 22 angeordnet
ist, wie in den 1 und 2 dargelegt.
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Es wird jetzt auf 3 Bezug genommen, um die bevorzugten
Abmessungen der Steckstellen 25 zu geben.
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So ist die Tiefe f der Steckstellen
bevorzugt kleiner als die Hälfte
der Tiefe e der Hauptschlitze 23 oder auch kleiner als
die Hälfte
der Dicke der Schürze 22.
Unter diesen Bedingungen können
die Steckstellen 25 vollständig auf der inneren Hälfte 27 der
Oberseite 24 der Schürze 22 vorgesehen
sein.
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Im Übrigen ist die Breite d der
Steckbereiche 25 bevorzugt kleiner als die Hälfte der
Dicke c der Schürze 22,
die sich zwischen zwei benachbarten Schlitzen 23 bietet.
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Es wird nun Bezug auf 4 genommen, die zeigt, dass
das Vorhandensein der Bereiche 25 es ermöglicht,
einen Raum zwischen dem Kopf des Brenners 2 und dem Hut
des Brenners 1 zu belassen.
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Die 4 zeigt,
dass der Rand 14, der auf der Innenfläche des Hutes 1 belassen
ist, es ermöglicht, relativ
stabil den Hut auf dem Kopf des Brenners zu positionieren.
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Die Arbeitsweise des Brenners nach
der Erfindung wird nun mit Bezug auf die 4 bis 6 erläutert.
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Ein Luft/Gasgemisch, erzeugt durch
einen in den Figuren nicht dargestellten Mischer, gelangt in den Raum,
der zwischen dem Kopf und dem Hut des Brenners belassen ist, und
zwar über
die Öffnung 21,
die in der Basis 20 belassen ist. Der entsprechende Strom
wird durch den Pfeil F illustriert.
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Dieser Gas/Luftgemischstrom richtet
sich nun gegen die Austrittsöffnungen,
die durch die Schlitze 23 und den zwischen den Steckbereichen 25 belassenen
Raum gebildet sind.
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Der wichtigste Teil des Gas/Luftgemisches,
dargestellt durch den Pfeil F1, tritt über die Schlitze 23 aus. Gerade
in Höhe
dieser Schlitze bilden sich die Hauptflammen.
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Ein Teil des Gas/Luftgemisches, dargestellt
durch den Pfeil F2, strömt
in den Raum, der zwischen den Steckbereichen und zwischen der Oberseite 24 der
Schürze
sowie der Innenfläche
des Hutes belassen ist.
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Diese Zirkulation des Luft/Gasgemisches
in den Schlitzen 23 und in diesem Raum wird ebenfalls in 5 illustriert.
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Der Teil des Luft/Gasgemisches, der
zwischen den Steckbereichen 25 durchtritt, wird durch den Durchlass
geschichtet, der zwischen der Oberseite der Schürze und der Innenseite des
Hutes belassen ist.
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Auf diesem Niveau wird sich eine
Pilotflamme entwickeln. Von außen
gesehen, weist der Brenner nach der Erfindung also einen ununterbrochenen
Schlitz unter dem Hut auf, in dessen Höhe sich die Pilotflamme entwickelt,
die so die Hauptflammen von oben stabilisieren wird.
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Es wurde klargestellt, dass die Positionierung
der Steckstellen 25 wichtig war. Insbesondere arbeitet der
Brenner nicht in zweckmäßiger Weise,
wenn sich die Steckstellen auf dem seitlichen Rand 28 der
Schlitze 23 befinden.
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Ebenfalls wurde gezeigt, dass sich
die Arbeitsweise des Brenners im Wesentlichen verbessern ließ, wenn
die Steckstellen gegen den Innenrand 26 der Umfangsschürze
22 positioniert
waren. Insbesondere arbeitet der Brenner nicht zufriedenstellend,
wenn sich die Steckstellen auf dem Außenrand 29 der Umfangsschürze befinden.
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Wie bereits in 1 dargestellt, umfasst der Hut 1 auf
der Innenseite 11 einen Rand 12, der eine schnabelartige
Gestalt bildet und gegen den Kopf gerichtet ist.
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Der Hut geht leicht über den
Kopf hinaus, selbst wenn der Rand 12 unter Abstand vom
Austritt der Hauptflammen und der Hilfsflamme angeordnet ist.
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Dieser Rand ermöglicht es, eine Turbulenz in
der Pilotflamme hervorzurufen. Diese definiert eine Rezirkulationszone
der Pilotflamme mit der Höhe
der Hauptflammen, dies trägt
dazu bei, sie zu stabilisieren.
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So ermöglicht es dieser Rand 12 der
Pilotflamme, die oberhalb der Hauptflammen angeordnet ist, so wirksam
wie eine Pilotflamme zu sein, die sich an der Basis der Hauptflamme
befindet.
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4 illustriert
die Form der Hauptflammen, wenn der Durchsatz des Luft/Gasgemisches
relativ groß ist.
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6 zeigt
die Form der Hauptflammen, wenn der Luft/Gasdurchsatz reduziert
wird. In diesem Fall wird sich die Hauptflamme unter dem Hut 1 des
Brenners einnisten. Aufgrund der Kontinuität des unter dem Hut des Brenners
vorgesehenen Schlitzes für
die Pilotflamme, stellt diese das Wiederzünden des Teils der Hauptflammen
dar, die dabei sind auszugehen, beispielsweise aufgrund einer Luftströmung.
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Man hat so feststellen können, dass
der Brenner nach der Erfindung eine geeignete Arbeitsweise in einem
großen
Bereich des Durchsatzwertes des Luft/Gasgemisches darstellte. Insbesondere
ist die Arbeitsweise des Brenners in einem Verhältnis zwischen dem Minimumdurchsatz
und dem Nominaldurchsatz des Luft/Gasgemisches möglich, der in der Größenordnung
von 1/10 liegt.
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Wie bereits in 1 dargestellt, umfasst der Hut 1 des
Brenners auch eine Ausbuchtung 13 auf seiner Innenfläche 11.
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Diese Ausbuchtung vermindert die
Geschwindigkeit des Teils des Luft/Gasgemisches, der in den Raum
geht, der zwischen den Steckstellen und zwischen der Oberseite der
Schürze
und der Innenseite des Hutes vorgesehen ist, wie durch die Pfeile
F2 in den 4 und 5 verdeutlicht.
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Diese Ausbuchtung ermöglicht es,
wesentlich die Stabilität
der Flammen zu verbessern, und zwar mit Gasen, die eine Tendenz
ausgeblasen zu werden, haben.
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Allgemein stellt man fest, dass der
Durchlass oder der Schlitz, der zwischen der Oberseite der Schürze und
dem Hut belassen ist, zu einer besseren Stabilisierung der Hauptflammen
beiträgt.
Dies ist insbesondere zurückzuführen auf
die Tatsache, dass die Pilotflamme in Praxis mit den Hauptflammen
verbunden ist, was es ermöglicht,
den Brenner in einem großen
Durchsatzbereich des Luft/Gasgemisches zu verwenden.
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Dieser Brenner kann also stärker mit
Primärluft „belüftet" werden, als die
Brenner, die über
einen solchen Schlitz für
die Pilotflamme nicht verfügen.
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Im Übrigen kann der Brenner nach
der Erfindung mit einer Höhe
unter dem Grill bzw. Gitter, das heißt mit einer Höhe zwischen
der Kochebene und dem Boden eines Gefäßes, die begrenzt ist, funktionieren.
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Dieser Brenner kann beispielsweise
mit einer Höhe
unter dem Grill zwischen 25 und 30 mm funktionieren, während die
traditionellen Brenner eine Höhe
unter dem Grill zwischen 35 und 45 mm erfordern.
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Diese verminderte Höhe unter
dem Grill ist insbesondere möglich,
da der Brenner nach der Erfindung weniger Sekundärluft braucht, die Primärluft kann
relativ erheblich sein.
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Um jedoch die Sekundärluft zu
begünstigen,
bevorzugt man, dass die Schlitze 23 des Brennerkopfes unter
relativ großem
Abstand zu einander stehen.
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Darüber hinaus stellt man fest,
dass das Vorhandensein einer Pilotflamme oberhalb der Hauptflammen
und nicht an ihrer Basis die Verbrennungshygiene unter Betriebsgrenzbedingungen
des Brenners verbessert.
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Bezug genommen wird jetzt auf 7, die einen Brenner nach
der Erfindung zeigt, der für
einen Kochtisch bzw. eine Herdplatte ausgelegt ist.
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In diesem Fall ist der verfügbare Raum
für den
Gasinjektor und den Luft/Gasmischer relativ begrenzt, bezogen auf
die klassische Küche
bzw. den Küchenherd.
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Darum ist der Brenner also so ausgelegt,
dass das Gas/Luftgemisch im Brenner selbst realisiert wird.
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Der Brenner umfasst einen Hut 3 und
einen Kopf 4.
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Die Basis 40 des Kopfes
ist nicht vollständig
plan. Ihr zentraler Teil, der eine Öffnung 41 zum Speisen mit
Gas umfasst, ist geringfügig,
bezogen auf die Basis der Schlitze 43, überhöht und läuft so fort, indem er in Richtung
der Schürze 42 abfällt.
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Das Bezugszeichen 5 steht
für den
Gasinjektor, dieses Gas wird dem Brenner über die Öffnung 41 zugeführt.
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Diese besondere Form der Basis 40 ermöglicht es,
das Luft/Gasgemisch in dem zwischen Hut und Basis definierten Raum
zu realisieren.
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Man stellt fest, dass dieser Typ
von Mischer sehr empfindlich für
die Positionsgenauigkeit des Injektors, bezogen auf die Achse 6 des
Brenners, ist. Wenn beispielsweise der Winkel α, den der Injektor mit der Achse 6 des
Brenners bildet, in der Größenordnung
von 1° liegt,
wird dies eine sichtbare Asymmetrie der Hauptflammen nach sich ziehen,
was auf lokale Veränderungen
des Luft/Gasverhältnisses
in dem Gemisch zurückzuführen ist.
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Darum umfasst nach der Ausführungsform
des in 7 dargestellten
Brenners der Hut 3 einen Dom 35, der hohl in dem
Wölbungsteil 33 ausgespart
ist, welches auf der Innenseite 31 des Hutes 3 vorgesehen
ist.
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Dieser Dom verfügt über eine gegen die Basis 40 des
Brennerkopfes gerichtete Konkavität. Bevorzugt definiert dieser
Dom 35 einen Kugelflächenteil,
dessen Zentrum sich in Höhe
des Injektors 5 befindet und dessen Radius der Entfernung
zwischen Dom und Injektor entspricht.
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Das Vorhandensein dieses Doms 35 ermöglicht es,
ein korrektes Funktionieren des Brenners sicherzustellen, selbst
wenn der Winkel α bei
etwa 3° liegt
und wenn die Achse des Injektors um etwa 2 mm, bezogen auf die Achse 6 des
Brenners, versetzt ist (Bezugszeichen p).
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Dieser Dom 35 ermöglicht es
also, die Elastizität
der Montage des Brenners nach der Erfindung zu verbessern.
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Als Beispiel werden jetzt funktionelle
Abmessungen für
einen Brenner nach der Erfindung mit einer Nennleistung von 3500
W gegeben.
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Diese Abmessungen sind in der nachstehenden
Tabelle angegeben, die in der Tabelle erwähnten Maße/Koten sind in den 3, 6 und 7,
um das Verständnis
zu erleichtern, eingesetzt.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung
mit besonderen Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist sie auf diese Ausführungsform nicht begrenzt und
umfasst sämtliche
technischen Äquivalente
der beschriebenen Mittel sowie ihre Kombination, wenn diese in den
Rahmen der Erfindung eingehen.
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Insbesondere ist in den beschriebenen
Beispielen eine Steckstelle systematisch zwischen zwei Schlitzen
für die
Hauptflammen vorgesehen. Ein Brenner nach der Erfindung kann eine
begrenzte Anzahl von Steckstellen (plots) umfassen, in dem Ausmaß, wie die
Steckstellen wirksam die Erzeugung einer Pilotflamme unterschiedlich
zur Hauptflamme ermöglichen.
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Im Übrigen könnte die Ausführungsform
des in 7 dargestellten
Brennerhutes einen Dom auf der Innenseite des Hutes umfassen und
mit einem beliebigen Brennerkopf verwendet werden, der nicht notwendigerweise über Steckstellen
zwischen den Schlitzen für
die Hauptflammen verfügen
würde.
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Schließlich haben die nach den technischen
Merkmalen in den Ansprüchen
eingefügten
Bezugszeichen allein das Ziel, das Verständnis dieser letzteren zu erleichtern
und sollen auf keinen Fall deren Tragweite begrenzen.
