EP2162693B1 - Brennereinheit - Google Patents

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EP2162693B1
EP2162693B1 EP08759275.4A EP08759275A EP2162693B1 EP 2162693 B1 EP2162693 B1 EP 2162693B1 EP 08759275 A EP08759275 A EP 08759275A EP 2162693 B1 EP2162693 B1 EP 2162693B1
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gas
burner unit
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Thomas Lelie
Christian Schilling
Jorg tom FELDE
Wilhelm Hartmann
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promeos GmbH
KHS GmbH
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promeos GmbH
KHS GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D99/0035—Heating indirectly through a radiant surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B53/00—Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging
    • B65B53/02—Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging by heat
    • B65B53/06—Shrinking wrappers, containers, or container covers during or after packaging by heat supplied by gases, e.g. hot-air jets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/12—Radiant burners
    • F23D14/16—Radiant burners using permeable blocks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
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    • F23D91/02—Burners specially adapted for specific applications, not otherwise provided for for use in particular heating operations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D7/04—Circulating atmospheres by mechanical means
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    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
    • F23D2203/105—Porous plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/21—Burners specially adapted for a particular use
    • F23D2900/21003—Burners specially adapted for a particular use for heating or re-burning air or gas in a duct

Definitions

  • the invention relates to a burner unit according to the preamble of claim 1 and a distributor unit for heating gas according to claim 10.
  • Shrink tunnels for shrinking shrink films onto products e.g. on packaging units, for example, to form containers from a plurality of individual packaging or packaging units are known.
  • the shrinking takes place here by a hot air or hot gas stream, which is hereinafter referred to as shrinkage gas flow and, for example, laterally applied to the respective, already wrapped with the shrink film packaging unit to shrink the shrink film on the packaging unit.
  • shrink gas stream is also directed to the underside of the shrink wrap wrapped product to seal the overlapping ends of the shrink wrap there, i. to be welded or glued.
  • the shrink gas stream is provided by a hot gas or shrink gas heater having at least one heater which is operated, for example, electrically or with a gaseous or liquid fuel.
  • the hot gas heater has a burner which is designed for burning the gaseous or liquid fuel with an open flame and acts in a separate from the shrinkage gas flow inside a combustion chamber, which emits the heat energy to the shrink gas flow in the manner of a heat exchanger.
  • pore burners for example in the form of gas burners, in which a flameless, volumetric combustion (glowing foam) takes place in at least one reactor, which consists of one or more pore bodies.
  • a disadvantage is the use of known pore burners, if so large volume flows are to be heated, since with large channel cross sections no sufficient radiation depth is reached or there is local overheating.
  • the shrink gas stream is provided by a hot gas or shrink gas heater having at least one heater which is operated, for example, electrically or with a gaseous or liquid fuel.
  • the hot gas heater has a burner, which is designed for burning the gaseous or liquid fuel with an open flame and acts in a separate from the shrink gas flow inside a combustion chamber, which emits the heat energy to the shrink gas flow in the manner of a heat exchanger,
  • Such Device was, for example, by the JP 53,016,990 presented.
  • Such a pore burner was, for example, by the EP 1 729 063 A1 presented. Although this document is concerned with increasing the economics of pore or gas burning, this document does not suggest to improve the mixing of the hot gas leaving the burner with the significantly cooler fresh air.
  • a device for the arrangement of a possible smooth outflow of the hot gas from the housing of a pore burner was by the US 5,814,789 presented. Again, this document makes no suggestions that lead to improved mixing of the hot gas with the fresh air.
  • the object of the invention is to show a burner with which large amounts of air can be heated energetically favorable.
  • a burner unit according to the patent claim 1 is formed.
  • a gas distribution unit according to claim 10 is also included in the invention, such as the use of the burner unit and / or the gas distribution unit for a shrink tunnel or a shrinkage process.
  • burner unit 1 comprises a fan 2 and unspecified suction openings and leads, a hood-like burner head 3, in which the cuboid pore element 4 is held.
  • This pore element or pore block 4 has a gas inlet side 4.1 and a gas outlet side 4.2.
  • the burner head 3 has a peripheral flange region 5, with which the burner unit 1 on a flow channel 6.
  • FIG. 2 shows in a perspective view, the collection and outlet element 7 alone.
  • This has a hood-like or roof-like body 8, on the longitudinal sides of fastening strip 9 are formed to secure the collecting and outlet element 7 on the burner head 3.
  • Openings are provided on two planes A and B, the planes being at a distance C from each other.
  • On the plane A, 8 are directly in the body 8 six openings introduced, of which three openings open in a blank 10, which can discharge gas through the openings 11 on the B level.
  • the openings 12 lead through the wall of the main body 8 from the collecting and outlet element 7 out.
  • the perpendiculars 13 on the three openings 11 and the perpendiculars 14 on the three openings 12 are arranged in the example shown in a common plane which is perpendicular to the planes A and B.
  • the dash-dotted lines indicate the direction of flow through the arrow.
  • Fig. 3 shows in a sectional view by way of example a distribution unit 15, on which the burner unit 1 according to the invention is arranged.
  • a distribution unit 15 On the input side 16 17 return gas from the schematically indicated shrink tunnel 18 is sucked through a plurality of channels. This is done via a compressor unit not shown in detail, which is arranged laterally on the distributor unit 15.
  • the recycled air or gas stream from the shrink tunnel 18, which has entered the distributor unit 15 at the input side 16 flows past the burner unit 1 and is mixed with hot fresh gas. This hot fresh gas exits from the openings of the collecting and outlet element 7, not shown.
  • the main flow direction in the distributor unit 15 is indicated by the arrow.
  • the main gas stream is thereby deflected in the direction of flow in the region of the burner unit 1 only downwards, through the ramp-like slope of the main body 8, then directly below the outlets on the two planes A and B (FIG. Fig. 2 ) is intensively mixed with hot fresh gas and heated and subsequently deflected downstream again by means of gas guide bodies 19 arranged at the bottom of the distributor unit 15. Downstream, the heated main gas flow is distributed on the outlet side 20 of the distributor unit 15 to a plurality of channels 21.
  • This device is characterized by the fact that it is very space-saving, all known uses energetic and procedural advantages of a pore burner compared to electric heating systems.
  • the pore base body itself has a relatively easy to produce, conventional cuboid shape and can be structurally easily mounted outside of the main gas stream in the distributor unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennereinheit gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und eine Verteilereinheit für Heizgas gemäß Patentanspruch 10.
  • Schrumpftunnel zum Aufschrumpfen von Schrumpffolien auf Produkte, z.B. auf Verpackungseinheiten beispielsweise zur Bildung von Gebinden aus mehreren Einzelverpackungen oder -verpackungseinheiten sind bekannt. Das Aufschrumpfen erfolgt hierbei durch ein Heißluft- oder Heißgasstrom, der nachstehend als Schrumpfgasstrom bezeichnet wird und beispielsweise seitlich auf die jeweilige, mit der Schrumpffolie bereits umhüllte Verpackungseinheit aufgebracht wird, um die Schrumpffolie auf die Verpackungseinheit aufzuschrumpfen. Weiterhin ist der Schrumpfgasstrom auch auf die Unterseite des mit der Schrumpffolie umhüllten Produktes gerichtet, um die dortigen, sich überlappenden Enden der Schrumpffolie zu versiegeln, d.h. zu verschweißen oder zu verkleben.
  • Der Schrumpfgasstrom wird von einem Heißgas- oder Schrumpfgaserhitzer zur Verfügung gestellt, welcher wenigstens eine Heizeinrichtung aufweist, die beispielsweise elektrisch oder mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben wird. Im letzten Fall weist der Heißgaserhitzer einen Brenner auf, der für ein Verbrennen des gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes mit offener Flamme ausgebildet ist und in einen von dem Schrumpfgasstrom getrennten Innenraum einer Brennkammer wirkt, die nach Art eines Wärmetauschers die Wärmeenergie an den Schrumpfgasstrom abgibt.
  • Bekannt sind weiterhin auch sogenannte Porenbrenner beispielsweise in Form von Gasbrennern, bei denen eine flammenlose, volumetrische Verbrennung (glühender Schaum) in wenigstens einem Reaktor erfolgt, der aus einem oder aber mehreren Porenkörpern besteht. Nachteilig ist der Einsatz von bekannten Porenbrennern, wenn damit große Volumenströme erwärmt werden sollen, da bei großen Kanalquerschnitten keine ausreichende Strahlungstiefe erreicht wird oder es zu lokalen Überhitzungen kommt.
  • Der Schrumpfgasstrom wird von einem Heißgas- oder Schrumpfgaserhitzer zur Verfügung gestellt, welcher wenigstens eine Heizeinrichtung aufweist, die beispielsweise elektrisch oder mit einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff betrieben wird. Im letzten Fall weist der Heißgaserhitzer einen Brenner auf, der für ein Verbrennen des gasförmigen oder flüssigen Brennstoffes mit offener Flamme ausgebildet ist und in einen von dem Schrumpfgasstrom getrennten Innenraum einer Brennkammer wirkt, die nach Art eines Wärmetauschers die Wärmeenergie an den Schrumpfgasstrom abgibt, Eine derartige Vorrichtung wurde beispielsweise durch die JP 53'016990 vorgestellt.
  • Ein derartige Porenbrenner wurde beispielsweise durch die EP 1 729 063 A1 vorgestellt. Obwohl sich diese Schrift mit der Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Poren- oder Gasbrennen befasst, unterbreitet diese Schrift keine Vorschläge zur Verbesserung der Vermischung des aus dem Brenner austretenden Heißgases mit der erheblich kühleren Frischluft. Eine Vorrichtung zur Erzlelung einer möglichst glelchmäßigen Ausströmung des Heißgases aus der Einhausung eines Porenbrenners wurde durch die US 5,814,789 vorgestellt. Auch diese Schrift unterbreitet keine Vorschläge die zu einer verbesserten Vermischung des Heißgases mit der Frischluft führen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Brenner aufzuzeigen, mit welchem große Luftmengen energetisch günstige erwärmt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Brennereinheit entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
  • Eine Gasverteilungseinheit gemäß Anspruch 10 ist ebenfalls von der Erfindung umfasst, wie die Verwendung der Brennereinheit und/oder der Gasverteilungseinheit für einen Schrumpftunnel oder ein Schrumpfverfahren.
  • In den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen beschreiben. Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsvariante beschrieben.
    • Fig. 1 zeigt ein Porenbrenner mit der Brennereinheit in perspektivischer Ansicht
    • Fig. 2 zeigt die Brennerhaube in einer perspektivischen Darstellung und einer Draufsicht
    • Fig. 3 zeigt einen Gasverteilungskanal mit der Brennereinheit in einer Schnittdarstellung.
  • Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sind u.a.:
    • Hohe Turbulenz im Vermischungsbereich
    • Geringer Druckverlust im Durchmischungsbereich
    • Einfache und platzsparende Bauform
  • Die in Fig. 1 gezeigte Brennereinheit 1 umfasst ein Gebläse 2 und nicht näher beschriebenen Ansaugöffnungen und Zuleitungen, einen haubenartigen Brennerkopf 3, in welchem das quaderförmige Porenelement 4 gehalten wird. Dieses Porenelement oder Porenblock 4 weist eine Gaseintrittsseite 4.1 und eine Gasaustrittsseite 4.2 auf. Der Brennerkopf 3 weist einen umlaufenden Flanschbereich 5 auf, mit welchem die Brennereinheit 1 auf einem Strömungskanal 6. Unterhalb des Brennerkopfes 3 ist das Sammel- und Auslasselement 7 angeordnet, welches aus Gründen der Übersichtlichkeit nur strichpunktiert gezeigt ist.
  • Die in Fig. 2 zeigt in ebenfalls perspektivischer Darstellung das Sammel- und Auslasselement 7 alleine. Dieses weist eine hauben- oder dachartigen Grundkörper 8 auf, an dessen Längsseiten Befestigungsleiste 9 aufgebildet sind, um die Sammel- und Auslasselement 7 am Brennerkopf 3 zu befestigen. Auf zwei Ebenen A und B sind Öffnungen vorgesehen, wobei die Ebenen den Abstand C zueinander aufweisen. Auf der Ebene A, sind direkt in dem Grundkörper 8 sechs Öffnungen eingebracht, von denen drei Öffnungen in einem Rohstück 10 münden, welches Gas über die Öffnungen 11 auf der Ebene B entlassen kann. Die Öffnungen 12 führen durch die Wand des Grundkörpers 8 aus dem Sammel- und Auslasselement 7 heraus. Die Lotrechten 13 auf den drei Öffnungen 11 und die Lotrechten 14 auf den drei Öffnungen 12 sind in dem gezeigten Beispiel in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, die senkrecht zu den Ebenen A und B steht. Die strichpunktiert dargestellten Lotrechten deuten durch den Pfeil die Strömungsrichtung an.
  • Fig. 3 zeigt in einer Schnittdarstellung beispielhaft eine Verteilereinheit 15, auf dem die erfindungsgemäße Brennereinheit 1 angeordnet ist. Auf der Eingangsseite 16 wird über mehrere Kanäle 17 Rückgas aus dem schematisch angedeuteten Schrumpftunnel 18 angesaugt. Dies erfolgt über eine nicht näher gezeigte Verdichtereinheit, die seitlich an der Verteilereinheit 15 angeordnet ist. Der recycelte Luft- bzw. Gasstrom aus dem Schrumpftunnel 18, der an der Eingangsseite 16 in die Verteilereinheit 15 eingetreten ist, strömt an der Brennereinheit 1 vorbei, und wird mit heißem Frischgas vermischt. Dieses heiße Frischgas tritt aus den nicht gezeigten Öffnungen des Sammel- und Auslasselement 7 aus. Die Hauptströmungsrichtung in der Verteilereinheit 15 ist mit dem Pfeil angedeutet. Der Hauptgasstrom wird dabei im Bereich der Brennereinheit 1 in Strömungsrichtung erst nach unten abgelenkt, durch die rampenartige Schräge des Grundkörpers 8, dann direkt unterhalb der Auslässe auf den beiden Ebenen A und B (Fig. 2) intensiv mit heißem Frischgas vermischt und aufgeheizt und anschließend stromabwärts wieder noch oben abgelenkt, durch am Boden der Verteilereinheit 15 angeordneten Gasleitkörper 19. Stromabwärts wird der aufgeheizte Hauptgasstrom an der Auslassseite 20 der Verteilereinheit 15 auf mehrer Kanäle 21 verteilt.
  • Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie sehr platzsparend ist, alle bekanten energetischen und verfahrenstechnischen Vorteile eines Porenbrenners im Vergleich zu elektrischen Heizsystemen nutzt. Der Porengrundkörper selbst hat eine relativ einfach herzustellende, übliche Quaderform und kann konstruktiv einfach außerhalb des Hauptgasstromes in der Verteilereinheit angebracht werden.
  • Durch saubere und nahezu schadstoffarme Verbrennung können Abgase der Brennereinheit ohne weitere Maßnahmen, wie z.B. Kamine direkt am Aufstellungsort z.B. in den Schrumpfgasstrom oder aber auch in eine umgebende Produktionshalle abgegeben werden. So lässt sich beispielsweise durch den Betrieb des Schrumpfgaserhitzers 5 mit Erdgas oder Flüssiggas bzw. Propangas eine Energiekosteneinsparung bis zu 50 % im Vergleich zu einem elektrisch betriebenen Schrumpfgaserhitzer erreichen. Auch der CO2-Ausstoß, d.h. die CO2-Belastung reduziert sich bei dem gasbetriebenen Schrumpfgaserhitzer gegenüber einem elektrisch betriebenen Schrumpfgaserhitzer gleicher Leistung um etwa 60 %. Die Brennereinheit 1 kann als komplette Baueinheit eingebaut und ausgetauscht werden. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, die Brennereinheit 1 bei entsprechender konstruktiver Ausbildung in bereits bestehende Schrumpftunnel 18 einzubauen, beispielsweise zum Austausch von bisher verwendeten elektrischen Heißluft- oder Schrumpfgaserhitzern. Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, insbesondere auch hinsichtlich der Ausbildung der Sammel- und Verteilereinheit 7.

Claims (14)

  1. Brennereinheit (1) umfassend einen Gaseinlass, einen Gasauslass und mindestens ein Porenelement (4), aufweisend eine Gaseintritts- (4.1) und eine Gasaustnttaseite (4.2), wobei in dem mindestens einen Porenelement (4) die Verbrennung erfolgt, sowie mindestens ein motorgetriebenen Verdichter (2), dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung nach dem Porenelement ein Sammel- und Auslasselement (7) mit mindestens zwei Öffnungen (13, 14) angeordnet ist, wobei die mindestens zwei Öffnungen ausgehend von der Gasaustrittsseite des Porenelements auf unterschiedlichen Höhenebenen A, B enden.
  2. Brennereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammel- und Auslasselement mindestens zwei Gruppen von Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen einer Gruppe den gleichen Abstand von der Gasaustrittsseite des Porenelements ausweisen.
  3. Brennereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotrechten auf dem geometrischen Zentrum der Öffnungen eine gemeinsame Ebene aufspannen.
  4. Brennereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotrechten im Zentrum der Öffnungen einer Gruppe eine gemeinsame Ebene aufspannen.
  5. Brennereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzelchnet, dass die Lotrechten im Zentrum der Öffnungen einer Gruppe eine gemeinsame Ebene aufspannen, wobei mindestens eine Tellzahl der Lotrechten einer Gruppe nicht parallel zueinander verlaufen.
  6. Brennereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht parallelen Lotrechten einer Gruppe fächer- oder strahlenartig angeordnet sind.
  7. Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammel- und Auslasselement in Strömungsrichtung ein Hauben- oder Kastenelement aufweist, wobei mindestens eine der Seitenwände des Kasten- oder Haubenelement rampenartig geneigt ist.
  8. Brennereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Öffnung oder Gruppe von Öffnungen im Kasten- oder Haubenelement angeordnet sind und mindestens eine Öffnung oder Gruppe von Öffnungen an Ende von Rohren oder Strömungskanälen angeordnet sind, welche an dem Kasten- oder Haubenelement befestigt sind, wodurch ein entsprechender vom Porenelement kommender Teilgasstrom durchleitbar ist.
  9. Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens bei einer Öffnung oder Gruppe von Öffnungen Drossel- oder Schieberelemente vorgesehen sind, um die Strömung des jeweiligen Teilgasstromes durch die mindestens eine Öffnungen oder Gruppe von Öffnungen vollständig oder teilweise zu verringern und/oder zu regeln.
  10. Gasverteilungseinheit, umfassend mindestens eine Einlass, mindestens einen Auslass und einen Hauptströmungskanal, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Brennereinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst, deren Öffnungen in den Hauptströmungskanal führen.
  11. Gasverteilungselnheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mindestens einen Einlass oder Öffnung für einen Rückgasstrom umfasst.
  12. Gasvertellungseinheit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gruppen von Öffnungen der Brennereinheit in einer Reihe quer zu der Hauptströmungsrichtung im Hauptströmungskanal angeordnet sind.
  13. Gasverteilungseinheit nach einem der Anspruche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptströmungskanal und dem Sammel- und Vertellerelement gegenüberliegend ein oder mehrere Stromabweiser angeordnet sind.
  14. Gasverteilungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabweiser stromabwärts der Öffnungen der Brennereinheit angeordnet sind.
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DE102007030264A DE102007030264B4 (de) 2007-06-28 2007-06-28 Brennereinheit
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DE (1) DE102007030264B4 (de)
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