EP3631296B1

EP3631296B1 - Mischvorrichtung

Info

Publication number: EP3631296B1
Application number: EP18728119.1A
Authority: EP
Inventors: Ricardo Ferreira
Original assignee: Bosch Termotechnologia SA
Current assignee: Bosch Termotechnologia SA
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2024-03-20
Anticipated expiration: 2038-05-29
Also published as: WO2018219888A1; EP3631296A1; PT110115A

Description

Stand der Technik

In der Druckschrift EP 2 584 260 A1 ist bereits eine Mischvorrichtung für ein Brennersystem mit einer Düse und einer Mischkammer, welche mit der Düse unmittelbar fluidtechnisch verbunden ist, vorgeschlagen worden. Weitere Mischvorrichtungen sind aus den Schriften DE 689 08 820 T2 , US 2010/275602 A1 , US 2012/023951 A1 , DD 291 254 A5 und DE 35 25 161 A1 bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Mischvorrichtung, insbesondere für ein Brennersystem, welche zumindest eine Düse und zumindest eine Mischkammer, welche mit der Düse fluidtechnisch verbunden ist, aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass zwischen einer Düsenaustrittsöffnung der Düse und der Mischkammer eine Zwischenkammer angeordnet ist. Insbesondere ist die Düsenaustrittsöffnung an einer der Mischkammer zugewandten Seite der Düse angeordnet. Ferner ist insbesondere die Düsenaustrittsöffnung an einer der Zwischenkammer zugewandten Seite der Düse angeordnet. Vorteilhaft ist die Zwischenkammer mit der Düse unmittelbar fluidtechnisch verbunden. Insbesondere weist die Mischkammer eine Mischkammeröffnung auf, welche insbesondere an einer der Düse zugewandten Seite der Mischkammer angeordnet ist. Ferner ist insbesondere die Mischkammeröffnung an einer der Zwischenkammer zugewandten Seite der Mischkammer angeordnet. Vorteilhaft ist die Zwischenkammer mit der Mischkammer unmittelbar fluidtechnisch verbunden. Insbesondere verbindet die Zwischenkammer die Düse und die Mischkammer miteinander, insbesondere über die Düsenaustrittsöffnung und über die Mischkammeröffnung.
Die Mischvorrichtung ist dazu vorgesehen, zumindest zwei, insbesondere genau zwei, Mischkomponenten, also eine erste Mischkomponente und eine, insbesondere verschieden von der ersten Mischkomponente ausgebildete, zweite Mischkomponente, zusammenzuführen und/oder zu vermischen. Insbesondere kann die Mischvorrichtung zumindest einen Grundkörper und/oder zumindest ein Führungselement aufweisen. Insbesondere ist die erste Mischkomponente als eine Mischfluidkomponente, vorteilhaft als eine Mischgaskomponente, ausgebildet. Vorteilhaft ist die erste Mischkomponente als ein Brennstoff, insbesondere als ein Brennfluid, vorteilhaft als ein Brenngas und besonders vorteilhaft als Propan, als Butan und/oder als ein Erdgas, ausgebildet. Ferner ist insbesondere die zweite Mischkomponente als eine weitere Mischfluidkomponente, vorteilhaft als eine weitere Mischgaskomponente, ausgebildet. Vorteilhaft ist die zweite Mischkomponente als ein Oxidationsmittel, insbesondere als ein Oxidationsfluid, vorteilhaft als ein Oxidationsgas und besonders vorteilhaft als ein Sauerstoffgas und/oder als Luft, ausgebildet. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Insbesondere begrenzt der Grundkörper zumindest teilweise die Mischkammer.
Die Mischkammer ist insbesondere dazu vorgesehen, zumindest in dem Betriebszustand einen Mischbereich der ersten Mischkomponente und der zweiten Mischkomponente bereitzustellen. Vorteilhaft vermischen sich zumindest in dem Betriebszustand die erste Mischkomponente und die zweite Mischkomponente in der Mischkammer, insbesondere zumindest in dem Mischbereich, und bilden zumindest teilweise, insbesondere zu wenigstens einem Großteil und vorteilhaft vollständig, einen Mischstoff, insbesondere ein Mischfluid, vorteilhaft ein Mischgas und besonders vorteilhaft ein Brenngas-Luft-Gemisch. Ferner umschließt der Grundkörper vorteilhaft zumindest die Düse. Die Düse ist insbesondere dazu vorgesehen, zumindest in dem Betriebszustand die erste Mischkomponente, insbesondere in Form eines Fluidstrahls, welcher vorteilhaft entlang einer Längsachse der Düse verläuft, zu emittieren. Die Düse ist dazu vorgesehen, die erste Mischkomponente in die Zwischenkammer zu emittieren und/oder in die Mischkammer zu befördern. Insbesondere ist das Führungselement unmittelbar an dem Grundkörper angeordnet. Vorteilhaft ist das Führungselement als ein Führungsblech, besonders vorteilhaft als ein Fluidführungsblech, ausgebildet. Das Führungselement ist plattenförmig und/oder scheibenförmig ausgebildet. Das Führungselement ist dazu vorgesehen, zumindest in dem Betriebszustand die zweite Mischkomponente zu führen. Dabei ist das Führungselement dazu vorgesehen, die zweite Mischkomponente der Zwischenkammer und/oder der Mischkammer zuzuführen, entlang einer Achse, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Düse angeordnet ist. Unter dem Ausdruck "zu wenigstens einem Großteil" sollen dabei insbesondere mehr als 50 %, vorteilhaft mehr als 65 %, besonders vorteilhaft mehr als 80 % und besonders bevorzugt mehr als 95 % verstanden werden.
Unter einer "Längsachse" eines Objekts soll insbesondere eine Achse verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Ferner soll unter einer "Haupterstreckungsebene" eines Objekts insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Unter "zumindest im Wesentlichen parallel" soll insbesondere eine Ausrichtung einer Ebene oder einer Achse relativ zu einer Bezugsebene oder einer Bezugsachse verstanden werden, wobei insbesondere die Ebene und die Bezugsebene, insbesondere in einer Schnittachse der Ebene und der Bezugsebene betrachtet, die Achse und die Bezugsachse, insbesondere in einer Betrachtungsachse senkrecht zu der Achse und senkrecht zu der Bezugsachse betrachtet, oder die Ebene und die Bezugsachse bzw. die Achse und die Bezugsebene, insbesondere in einer in der Ebene bzw. Bezugsebene liegenden und senkrecht zu der Achse bzw. Bezugsachse angeordneten Betrachtungsachse betrachtet, einen Winkel von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° einschließen und wobei vorteilhaft die Ebene oder die Achse parallel zu der Bezugsebene oder der Bezugsachse angeordnet ist. Unter "zumindest im Wesentlichen senkrecht" soll insbesondere eine Ausrichtung einer Ebene oder einer Achse relativ zu einer Bezugsebene oder einer Bezugsachse verstanden werden, wobei die Ebene und die Bezugsebene, insbesondere in einer Schnittachse der Ebene und der Bezugsebene betrachtet, die Achse und die Bezugsachse, insbesondere in einer Betrachtungsachse senkrecht zu der Achse und senkrecht zu der Bezugsachse betrachtet, oder die Ebene und die Bezugsachse bzw. die Achse und die Bezugsebene, insbesondere in einer in der Ebene bzw. Bezugsebene liegenden und senkrecht zu der Achse bzw. Bezugsachse angeordneten Betrachtungsachse betrachtet, einen Winkel von 90° mit einer maximalen Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2°, aufweist.
Durch diese Ausgestaltung einer Mischvorrichtung kann insbesondere eine hohe Effizienz, vorteilhaft Fluidmischeffizienz, Brenneffizienz, Bauteileeffizienz und/oder Kosteneffizienz, erreicht werden. Ferner kann eine vorteilhaft homogene Fluidmischung und/oder eine vorteilhaft geringe Schadstoffemission realisiert werden. Vorteilhaft kann eine schnelle und/oder gleichmäßige Verteilung eines von einer Düse emittierten Fluidstrahls ermöglicht werden. Ferner kann vorteilhaft eine Stabilität des Fluidstrahls erreicht werden, insbesondere bei einer hohen Anzahl an Düsen und/oder bei einer hohen Länge einer Mischkammer. Ferner können Druckfluktuationen, insbesondere im Bereich einer Düsenaustrittsöffnung, vorteilhaft gering gehalten werden. Besonders vorteilhaft kann ein großer Düsendurchmesser, ein geringer Düsendruck und somit eine geringe Bauteilebelastung realisiert werden. Vorteilhaft kann auf Bauteile wie beispielsweise Umlenkbleche, welche dazu vorgesehen sind, eine Fluidmischung zu beschleunigen, verzichtet werden. Zudem kann, insbesondere auf Grund der Mischeffizienz, vorteilhaft eine Länge einer Mischkammer und/oder eine Länge einer Fluidleitung zwischen einer Düse und einem Brenner verkürzt werden. Darüber hinaus kann, insbesondere auf Grund der Mischeffizienz, eine Anzahl an Düsen vorteilhaft gering gehalten werden. Besonders vorteilhaft kann eine kompakte Bauweise ermöglicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Düse und die Zwischenkammer koaxial zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise verläuft die Längsachse der Düse koaxial zu einer Längsachse der Zwischenkammer. Insbesondere ist die Längsachse der Düse identisch mit der Längsachse der Zwischenkammer. Dadurch kann eine vorteilhaft hohe Fluidmischeffizienz und/oder eine allseitige und/oder gleichmäßige Umströmung eines von der Düse emittierten Fluidstrahls durch die zweite Mischkomponente realisiert werden.
Insbesondere kann die Zwischenkammer ein prismenförmiges, insbesondere ein quaderförmiges und/oder ein würfelförmiges, Volumen definieren. Ferner können Kanten des Volumens abgerundet sein. Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass die Zwischenkammer ein zylinderförmiges Volumen definiert. Insbesondere definiert die Mischkammeröffnung eine das zylinderförmige Volumen begrenzende erste Grundfläche. Ferner definiert insbesondere die Düsenaustrittsöffnung einen Teil einer das zylinderförmige Volumen begrenzenden zweiten Grundfläche. Vorteilhaft ist der Teil der zweiten Grundfläche konzentrisch zu der zweiten Grundfläche angeordnet. Zudem bildet insbesondere der Grundkörper eine das zylinderförmige Volumen begrenzende Mantelfläche. Hierdurch kann vorteilhaft eine hohe Herstellungseffizienz, insbesondere eine einfache und/oder eine kostengünstige Herstellung, vorteilhaft mittels einer Bohrung, erreicht werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass ein Durchmesser der Zwischenkammer, insbesondere ein Durchmesser eines Innenkreises der ersten Grundfläche und/oder der zweiten Grundfläche der Zwischenkammer, größer ist als ein Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung, insbesondere ein Durchmesser eines Innenkreises der Düsenaustrittsöffnung. Insbesondere ist der Durchmesser der Zwischenkammer um zumindest 5 %, insbesondere um zumindest 10 %, vorteilhaft um zumindest 20 %, vorzugsweise um zumindest 35 %, bevorzugt um zumindest 55 % und besonders bevorzugt um zumindest 80 %, größer als der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Fluidmischeffizienz und/oder eine Verteilung eines von einer Düse emittierten Fluidstrahls ermöglicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Durchmesser der Zwischenkammer, insbesondere der Durchmesser des Innenkreises der ersten Grundfläche und/oder der zweiten Grundfläche der Zwischenkammer, mehr als doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung, insbesondere der Durchmesser des Innenkreises der Düsenaustrittsöffnung. Insbesondere ist der Durchmesser der Zwischenkammer um zumindest 100 %, insbesondere um zumindest 105 %, vorteilhaft um zumindest 110 %, vorzugsweise um zumindest 120 % und besonders bevorzugt um zumindest 135 %, größer als der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung. Hierdurch kann vorteilhaft eine hohe Fluidmischeffizienz und/oder eine Verteilung eines von einer Düse emittierten Fluidstrahls realisiert werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass eine Länge der Zwischenkammer zumindest einer Länge der Düse entspricht. Insbesondere ist die Länge der Zwischenkammer um zumindest 5 %, insbesondere um zumindest 10 %, vorteilhaft um zumindest 20 %, vorzugsweise um zumindest 35 %, bevorzugt um zumindest 55 % und besonders bevorzugt um zumindest 80 %, größer als die Länge der Düse. Unter einer "Länge" eines Objekts oder eines Bereichs soll insbesondere eine maximale Erstreckung des Objekts oder des Bereichs parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten gedachten Quaders, welcher das Objekt oder den Bereich gerade noch vollständig umschließt, verstanden werden. Dadurch kann eine vorteilhaft effiziente und/oder homogene Fluidmischung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass eine Länge der Zwischenkammer zumindest einem Durchmesser der Zwischenkammer entspricht. Insbesondere ist die Länge der Zwischenkammer um zumindest 5 %, insbesondere um zumindest 10 %, vorteilhaft um zumindest 20 %, vorzugsweise um zumindest 30 %, bevorzugt um zumindest 45 % und besonders bevorzugt um zumindest 60 %, größer als der Durchmesser der Zwischenkammer. Hierdurch kann eine vorteilhaft effiziente und/oder homogene Fluidmischung ermöglicht werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Mischvorrichtung zumindest eine weitere Düse, welche mit der Mischkammer fluidtechnisch verbunden ist, und zumindest eine weitere Zwischenkammer, welche zwischen einer weiteren Düsenaustrittsöffnung der weiteren Düse und der Mischkammer angeordnet ist, aufweist. Insbesondere weist die Mischvorrichtung zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, vorteilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest fünf und besonders bevorzugt zumindest sechs Düsen auf. Ferner weist die Mischvorrichtung zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, vorteilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest fünf und besonders bevorzugt zumindest sechs, insbesondere zu den Düsen korrespondierende, Zwischenkammern auf. Vorteilhaft sind die Zwischenkammern mit derselben Mischkammer unmittelbar fluidtechnisch verbunden. Zudem weist die Mischvorrichtung zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, vorteilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest fünf und besonders bevorzugt zumindest sechs, Führungselemente, insbesondere Fluidführungselemente, auf. Dadurch kann vorteilhaft eine Fluidmischung beschleunigt werden und/oder eine homogene Fluidmischung realisiert werden.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Brennersystem mit zumindest einer Mischvorrichtung, insbesondere der zuvor genannten Mischvorrichtung. Insbesondere ist die Mischvorrichtung als ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, des Brennersystems ausgebildet. Das Brennersystem ist insbesondere als ein Gasbrennersystem ausgebildet. Ferner kann das Brennersystem insbesondere als ein atmosphärisches Brennersystem und/oder als ein Diffusionsbrennersystem ausgebildet sein. Vorteilhaft ist das Brennersystem als ein Gebläsebrennersystem und/oder als ein Vormischbrennersystem ausgebildet. Vorteilhaft ist das Brennersystem in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere einem Heizbetriebszustand, dazu vorgesehen, ein Medium zu erhitzen. Das Medium ist insbesondere als ein Fluid und vorteilhaft als ein Wasser ausgebildet, beispielsweise als ein Betriebswasser und/oder als ein Trinkwasser, insbesondere zu einem industriellen und/oder vorzugsweise zu einem häuslichen Gebrauch. Insbesondere kann das Brennersystem zumindest eine, insbesondere die zuvor genannte, Mischvorrichtung, zumindest eine Brennereinheit und/oder zumindest eine Gebläseeinheit aufweisen. Insbesondere ist die Brennereinheit dazu vorgesehen, zumindest in dem Betriebszustand die erste Mischkomponente, die zweite Mischkomponente und/oder vorzugsweise den Mischstoff zu verbrennen. Ferner ist insbesondere die Gebläseeinheit dazu vorgesehen, der Mischkammer die zweite Mischkomponente zuzuführen.
Durch diese Ausgestaltung einer Mischvorrichtung kann insbesondere eine hohe Effizienz, vorteilhaft Fluidmischeffizienz, Brenneffizienz, Bauteileeffizienz und/oder Kosteneffizienz, erreicht werden. Ferner kann eine vorteilhaft homogene Fluidmischung und/oder eine vorteilhaft geringe Schadstoffemission realisiert werden. Vorteilhaft kann eine schnelle und/oder gleichmäßige Verteilung eines von einer Düse emittierten Fluidstrahls ermöglicht werden. Ferner kann vorteilhaft eine Stabilität des Fluidstrahls erreicht werden, insbesondere bei einer hohen Anzahl an Düsen und/oder bei einer hohen Länge einer Mischkammer. Ferner können Druckfluktuationen, insbesondere im Bereich einer Düsenaustrittsöffnung, vorteilhaft gering gehalten werden. Besonders vorteilhaft kann ein großer Düsendurchmesser, ein geringer Düsendruck und somit eine geringe Bauteilebelastung realisiert werden. Vorteilhaft kann auf Bauteile wie beispielsweise Umlenkbleche, welche dazu vorgesehen sind, eine Fluidmischung zu beschleunigen, verzichtet werden. Zudem kann, insbesondere auf Grund der Mischeffizienz, vorteilhaft eine Länge einer Mischkammer und/oder eine Länge einer Fluidleitung zwischen einer Düse und einem Brenner verkürzt werden. Darüber hinaus kann, insbesondere auf Grund der Mischeffizienz, eine Anzahl an Düsen vorteilhaft gering gehalten werden. Besonders vorteilhaft kann eine kompakte Bauweise ermöglicht werden.
Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Brennersystem sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Mischvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Brennersystem zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Brennersystems mit einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung,
Fig. 2: eine Schnittdarstellung der Mischvorrichtung mit einem Grundkörper, mit einem Führungselement, mit einer Düse, mit einer Zwischenkammer und mit einer Mischkammer,
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht eines Teils der Mischvorrichtung mit einem weiteren Führungselement, mit einer weiteren Düse und mit einer weiteren Zwischenkammer und
Fig. 4: einen Teil der Mischvorrichtung mit zusätzlichen Führungselementen, mit zusätzlichen Düsen und mit zusätzlichen Zwischenkammern entlang einer Längsachse der Zwischenkammer betrachtet.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt ein beispielhaft als Gasbrennersystem ausgebildetes Brennersystem 10. Bevorzugt ist das Brennersystem 10 als Vormischbrennersystem ausgebildet. Ferner ist das Brennersystem 10 insbesondere als Gebläsebrennersystem ausgebildet. Das Brennersystem 10 ist in wenigstens einem Betriebszustand dazu vorgesehen, ein Medium zu erhitzen. Das Medium ist als ein Fluid, insbesondere als ein Wasser, ausgebildet. Insbesondere ist der Betriebszustand ein Heizbetriebszustand. Alternativ kann ein Brennersystem auch als ein atmosphärisches Brennersystem und/oder als ein Diffusionsbrennersystem ausgebildet sein. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass ein Brennersystem zu einer Erhitzung eines Thermoöls, eines Dampfs und/oder Luft vorgesehen ist.
Zu einer Erhitzung des Mediums weist das Brennersystem 10 eine Brennereinheit 13 auf. Die Brennereinheit 13 ist dazu vorgesehen, zumindest in dem Betriebszustand einen Mischstoff zu verbrennen. Der Mischstoff ist als ein Mischfluid ausgebildet. Der Mischstoff ist als ein Mischgas, insbesondere als ein Brenngas-Luft-Gemisch, ausgebildet. Alternativ kann ein Mischstoff als eine Mischflüssigkeit und/oder als ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch ausgebildet sein. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass eine Brennereinheit zu einer Verbrennung eines unvermischten Brennstoffs vorgesehen ist.
Der Mischstoff weist eine erste Mischkomponente und eine zweite Mischkomponente auf. Die erste Mischkomponente ist als eine erste Mischfluidkomponente, insbesondere als eine erste Mischgaskomponente, ausgebildet. Ferner ist die erste Mischkomponente als ein Brennstoff, insbesondere ein Brennfluid und vorzugsweise als ein Brenngas, beispielsweise als Propan, als Butan und/oder als ein Erdgas, ausgebildet. Die zweite Mischkomponente ist als eine zweite Mischfluidkomponente, insbesondere als eine zweite Mischgaskomponente, ausgebildet. Ferner ist die zweite Mischkomponente als ein Oxidationsmittel, insbesondere als ein Oxidationsfluid, ausgebildet. Die zweite Mischkomponente ist als ein Oxidationsgas, insbesondere als Luft, ausgebildet. Alternativ kann eine erste Mischkomponente als eine Mischflüssigkeitskomponente, beispielsweise als ein Benzin, als ein Dieselkraftstoff und/oder als ein Heizöl ausgebildet sein. Ferner kann eine zweite Mischkomponente als ein von Luft verschiedenes sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere ein reines Sauerstoffgas, oder als eine sauerstoffhaltige Flüssigkeit ausgebildet sein.
Das Brennersystem 10 umfasst eine Mischvorrichtung 11. Die Mischvorrichtung 11 ist dazu vorgesehen, die erste Mischkomponente und die zweite Mischkomponente zusammenzuführen und zu vermischen.
Die Mischvorrichtung 11 weist zumindest einen in Figur 2 teilweise dargestellten Grundkörper 12 auf. Der Grundkörper 12 umfasst einen Grundblock 14. Ferner weist der Grundkörper 12 eine erste Wandung 16 auf. Der Grundkörper 12 umfasst eine zweite Wandung 18. Der Grundblock 14 verbindet die erste Wandung 16 mit der zweiten Wandung 18. Vorzugsweise ist eine Haupterstreckungsebene der ersten Wandung 16 senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der zweiten Wandung 18 angeordnet.
Die Mischvorrichtung 11 weist zumindest ein Führungselement 50 auf. Das Führungselement 50 ist unmittelbar an dem Grundkörper 12 angeordnet. Das Führungselement 50 ist unmittelbar an der ersten Wandung 16 des Grundkörpers 12 angeordnet. Insbesondere ist das Führungselement 50 mit dem Grundkörper 12 verbunden. Das Führungselement 50 ist scheibenförmig ausgebildet. Eine Haupterstreckungsebene des Führungselements 50 ist senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der ersten Wandung 16 angeordnet. Die Haupterstreckungsebene des Führungselements 50 ist senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der zweiten Wandung 18 angeordnet. Alternativ kann ein Führungselement getrennt von einem Grundkörper ausgebildet sein. Ferner kann ein Führungselement getrennt von einer ersten Wandung ausgebildet sein.
Das Führungselement 50 ist als ein Fluidführungselement ausgebildet. Bevorzugt ist das Führungselement 50 als ein Führungsblech, insbesondere als ein Fluidführungsblech, ausgebildet. Das Führungselement 50 ist dazu vorgesehen, die zweite Mischkomponente zu führen, insbesondere in dem Betriebszustand. Das Führungselement 50 ist dazu vorgesehen, die zweite Mischkomponente als ein Fluidstrom 51 zu führen (vgl. Figur 2). Der Fluidstrom 51 verläuft entlang einer Achse, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer weiteren Achse angeordnet ist, entlang welcher der Fluidstrahl 21 verläuft.
Das Brennersystem 10 weist eine Gebläseeinheit 15 auf. Die Gebläseeinheit 15 ist dazu vorgesehen, die zweite Mischkomponente der Mischvorrichtung 11 zuzuführen. Die Gebläseeinheit 15 ist dazu vorgesehen, die zweite Mischkomponente der Mischvorrichtung als Fluidstrom 51 zuzuführen. Alternativ kann ein Brennersystem frei von einer Gebläseeinheit sein.
Die Mischvorrichtung 11 umfasst zumindest eine Düse 20. Die Düse 20 ist als eine Öffnung in dem Grundkörper 12 ausgebildet. Vorzugsweise ist die Düse 20 als eine Öffnung in dem Grundblock 14 ausgebildet. Eine Längsachse der Düse 20 ist senkrecht zu der Haupterstreckungsebene der ersten Wandung 16 angeordnet. Insbesondere liegt die Längsachse der Düse 20 in der Haupterstreckungsebene des Führungselements 50. Die Düse 20 definiert ein zylinderförmiges Volumen. Vorzugsweise ist eine Rotationsachse des zylinderförmigen Volumens identisch zu der Längsachse der Düse 20. Alternativ kann eine Düse separat von einem Grundkörper ausgebildet sein und/oder beispielsweise mittels einer Schraubverbindung mit dem Grundkörper verbunden sein.
Die Düse 20 ist dazu vorgesehen, die erste Mischkomponente zu emittieren, insbesondere in dem Betriebszustand. Bevorzugt ist die Düse 20 dazu vorgesehen, die erste Mischkomponente als ein Fluidstrahl 21 zu emittieren. Der Fluidstrahl 21 verläuft entlang der Längsachse der Düse 20.
Die Düse 20 weist zumindest eine Düsenaustrittsöffnung 24 (vgl. Figur 2) auf. Die Düsenaustrittsöffnung 24 ist an einem Ende der Düse 20 angeordnet. Die erste Mischkomponente verlässt die Düse 20 durch die Düsenaustrittsöffnung 24. Der Fluidstrahl 21 verlässt die Düse 20 durch die Düsenaustrittsöffnung 24.
Die Mischvorrichtung 11 weist zumindest eine Mischkammer 30 auf. Der Grundkörper 12 begrenzt teilweise die Mischkammer 30. Der Grundblock 14 begrenzt teilweise die Mischkammer 30. Die zweite Wandung 18 begrenzt teilweise die Mischkammer 30. Die Mischkammer 30 ist mit der Düse 20 fluidtechnisch verbunden.
Die Mischkammer 30 ist dazu vorgesehen, die erste Mischkomponente und die zweite Mischkomponente zusammenzuführen. Die Mischkammer 30 ist dazu vorgesehen, die erste Mischkomponente und die zweite Mischkomponente zu vermischen. Die Mischkammer 30 ist dazu vorgesehen, aus der ersten Mischkomponente und aus der zweiten Mischkomponente den Mischstoff zu erzeugen. Die Mischkammer 30 ist dazu vorgesehen, zumindest in dem Betriebszustand einen Mischbereich 32 der ersten Mischkomponente und der zweiten Mischkomponente bereitzustellen. Die Düse 20 ist dazu vorgesehen, die erste Mischkomponente der Mischkammer 30 zuzuführen. Das Führungselement 50 ist dazu vorgesehen, die zweite Mischkomponente der Mischkammer 30 zuzuführen.
Die Mischkammer 30 weist eine Mischkammeröffnung 34 auf (vgl. Figur 2). Die Mischkammeröffnung 34 ist an einer der Düse 20 zugewandten Seite der Mischkammer 30 angeordnet. Die erste Mischkomponente dringt durch die Mischkammeröffnung 34 in die Mischkammer 30 ein. Der Fluidstrahl 21 dringt durch die Mischkammeröffnung 34 in die Mischkammer 30 ein.
Die Mischvorrichtung 11 weist zumindest eine Zwischenkammer 40 auf. Die Düse 20 ist dazu vorgesehen, die erste Mischkomponente in die Zwischenkammer 40 zu emittieren. Die Düse 20 ist dazu vorgesehen, den Fluidstrahl 21 in die Zwischenkammer 40 zu emittieren. Über die Zwischenkammer 40 strömt die erste Mischkomponente in die Mischkammer 30. Über die Mischkammer 30 strömt die zweite Mischkomponente in die Zwischenkammer 40.
Die Zwischenkammer 40 ist zwischen der Düsenaustrittsöffnung 24 der Düse 20 und der Mischkammer 30 angeordnet. Die Zwischenkammer 40 ist zwischen der Düsenaustrittsöffnung 24 und der Mischkammeröffnung 34 angeordnet. Die Zwischenkammer 40 ist mit der Düse 20 unmittelbar fluidtechnisch verbunden. Die Düsenaustrittsöffnung 24 grenzt die Zwischenkammer 40 und die Düse 20 voneinander ab. Die Zwischenkammer 40 ist mit der Mischkammer 30 unmittelbar fluidtechnisch verbunden. Die Mischkammeröffnung 34 grenzt die Zwischenkammer 40 und die Mischkammer 30 voneinander ab. Die Zwischenkammer 40 verbindet die Düse 20 und die Mischkammer 30 miteinander.
Die Düse 20 und die Zwischenkammer 40 sind koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere ist eine Längsachse der Düse 20 koaxial zu einer Längsachse der Zwischenkammer 40 angeordnet. Vorzugsweise ist die Längsachse der Düse 20 identisch mit der Längsachse der Zwischenkammer 40. Die Längsachse der Zwischenkammer 40 liegt in der Haupterstreckungsebene des Führungselements 50. Die Zwischenkammer 40 ist unmittelbar benachbart zu dem Führungselement 50 angeordnet.
Die Zwischenkammer 40 ist als eine Ausnehmung, insbesondere als eine Vertiefung, in dem Grundkörper 12 ausgebildet. Vorzugsweise ist die Zwischenkammer 40 als eine Ausnehmung, insbesondere als eine Vertiefung, in dem Grundblock 14 ausgebildet. Die Zwischenkammer 40 definiert ein zylinderförmiges Volumen. Die Mischkammeröffnung 34 definiert eine das zylinderförmige Volumen begrenzende erste Grundfläche. Die Düsenaustrittsöffnung 24 definiert einen Teil einer das zylinderförmige Volumen begrenzenden zweiten Grundfläche. Der Teil der zweiten Grundfläche ist konzentrisch zu der zweiten Grundfläche angeordnet. Teilweise bildet eine Oberfläche des Grundkörpers 12 eine das zylinderförmige Volumen begrenzende Mantelfläche aus. Der Grundblock 14 bildet die das zylinderförmige Volumen begrenzende Mantelfläche. Alternativ kann eine Zwischenkammer ein prismenförmiges, insbesondere ein quaderförmiges und/oder ein würfelförmiges, Volumen definieren. Es ist auch denkbar, dass Kanten des Volumens abgerundet sind.
Eine Länge der Zwischenkammer 40 entspricht zumindest einer Länge der Düse 20. Insbesondere entspricht die Länge der Zwischenkammer 40 zumindest 110 %, insbesondere zumindest 135 % und vorteilhaft zumindest 180 %, und höchstens 500 %, insbesondere höchstens 300 % und vorteilhaft höchstens 220 %, der Länge der Düse 20. Die Länge der Zwischenkammer 40 entspricht zumindest einem Durchmesser der Zwischenkammer 40. Insbesondere entspricht die Länge der Zwischenkammer 40 zumindest 110 %, insbesondere zumindest 130 % und vorteilhaft zumindest 160 %, und höchstens 500 %, insbesondere höchstens 320 % und vorteilhaft höchstens 200 %, des Durchmessers der Zwischenkammer 40. Der Durchmesser der Zwischenkammer 40 beträgt insbesondere zumindest 0,5 mm und höchstens 12 mm.
Der Durchmesser der Zwischenkammer 40 ist größer ist als ein Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung 24. Der Durchmesser der Zwischenkammer 40 ist mehr als doppelt so groß wie der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung 24. Insbesondere entspricht der Durchmesser der Zwischenkammer 40 zumindest 200 %, insbesondere zumindest 210 % und vorteilhaft zumindest 235 %, und höchstens 500 %, insbesondere höchstens 330 % und vorteilhaft höchstens 250 %, des Durchmessers der Düsenaustrittsöffnung 24. Insbesondere beträgt der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung 24 zumindest 0,2 mm und höchstens 5 mm. Alternativ kann ein Durchmesser eines Innenkreises einer ersten Grundfläche und/oder einer zweiten Grundfläche einer, insbesondere von einer Zylinderform abweichenden, Zwischenkammer größer sein als ein Durchmesser eines Innenkreises einer, insbesondere von einer Zylinderform abweichenden, Düsenaustrittsöffnung.
Die Mischvorrichtung 11 weist zumindest ein weiteres Führungselement 52 auf, welches in Figur 3 dargestellt ist. Das weitere Führungselement 52 ist im Wesentlichen baugleich und funktionsgleich zu dem Führungselement 50 ausgebildet. Eine Haupterstreckungsebene des weiteren Führungselements 52 ist parallel zu der Haupterstreckungsebene des Führungselements 50 angeordnet. Das Führungselement 50 und das weitere Führungselement 52 wirken zu einer Führung des Fluidstroms 51 zusammen.
Die Mischvorrichtung 11 weist zumindest eine weitere Düse 22 auf. Die weitere Düse 22 weist eine nicht näher bezeichnete weitere Düsenaustrittsöffnung auf. Bevorzugt ist die weitere Düse 22 mit der Mischkammer 30 fluidtechnisch verbunden. Die weitere Düse 22 mit der weiteren Düsenaustrittsöffnung ist im Wesentlichen baugleich und funktionsgleich zu der Düse 20 mit der Düsenaustrittsöffnung 24 ausgebildet. Eine Längsachse der weiteren Düse 22 ist parallel zu der Längsachse der Düse 20 angeordnet.
Die Mischvorrichtung 11 weist zumindest eine weitere Zwischenkammer 42 auf. Die weitere Zwischenkammer 42 ist zwischen der weiteren Düsenaustrittsöffnung der weiteren Düse 22 und der Mischkammer 30 angeordnet. Die weitere Zwischenkammer 42 ist im Wesentlichen baugleich und funktionsgleich zu der Zwischenkammer 40 ausgebildet.
Die Mischvorrichtung 11 weist nicht näher bezeichnete, in Figur 4 dargestellte zusätzliche Führungselemente auf. Bevorzugt weist die Mischvorrichtung 11 zumindest vier zusätzliche Führungselemente auf. Die zusätzlichen Führungselemente sind im Wesentlichen baugleich und funktionsgleich zu dem Führungselement 50 und zu dem weiteren Führungselement 52 ausgebildet. Alternativ kann eine Mischvorrichtung 11 eine von vier verschiedene Anzahl an zusätzlichen Führungselementen aufweisen.
Die Mischvorrichtung 11 weist nicht näher bezeichnete zusätzliche Düsen auf. Bevorzugt weist die Mischvorrichtung 11 zumindest vier zusätzliche Düsen auf. Die Mischkammer 30 ist mit den zusätzlichen Düsen fluidtechnisch verbunden. Die zusätzlichen Düsen sind im Wesentlichen baugleich und funktionsgleich zu der Düse 20 und zu der weiteren Düse 22 ausgebildet. Die Düsenaustrittsöffnung 24 der Düse 20, die weitere Düsenaustrittsöffnung der weitere Düse 22 und nicht näher bezeichnete zusätzliche Düsenaustrittsöffnungen der zusätzlichen Düsen sind auf einer Achse senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Führungselements 50 angeordnet.
Die Mischvorrichtung 11 weist nicht näher bezeichnete zusätzliche Zwischenkammern auf. Bevorzugt weist die Mischvorrichtung 11 zumindest vier zusätzliche Zwischenkammern auf. Die zusätzlichen Zwischenkammern sind im Wesentlichen baugleich und funktionsgleich zu der Zwischenkammer 40 und zu der weiteren Zwischenkammer 42 ausgebildet. Die zusätzlichen Zwischenkammern sind mit der Mischkammer 30 direkt fluidtechnisch verbunden.

Claims

Mischvorrichtung (11), insbesondere für ein Brennersystem (10), welche zumindest eine Düse (20, 22) und zumindest eine Mischkammer (30), welche mit der Düse (20, 22) fluidtechnisch verbunden ist, aufweist, wobei zwischen einer Düsenaustrittsöffnung (24) der Düse (20, 22) und der Mischkammer (30) eine Zwischenkammer (40, 42) angeordnet ist, wobei die Mischvorrichtung (11) dazu vorgesehen ist eine erste Mischkomponente und eine zweite Mischkomponente zusammenzuführen und/oder zu vermischen, wobei die Düse (20, 22) dazu vorgesehen ist die erste Mischkomponente zu emittieren, gekennzeichnet durch ein Führungselement (50, 52), welches dazu vorgesehen, ist die zweite Mischkomponente der Zwischenkammer (40, 42) und/oder der Mischkammer (30) entlang einer Achse, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Düse (20, 22) angeordnet ist, zuzuführen, wobei das Führungselement (50, 52) plattenförmig und/oder scheibenförmig ausgebildet ist.
Mischvorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (20, 22) und die Zwischenkammer (40, 42) koaxial zueinander angeordnet sind.
Mischvorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkammer (40, 42) ein zylinderförmiges Volumen definiert.
Mischvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Zwischenkammer (40, 42) größer ist als ein Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung (24).
Mischvorrichtung (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zwischenkammer (40, 42) mehr als doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung (24).
Mischvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der Zwischenkammer (40, 42) zumindest einer Länge der Düse (20, 22) entspricht.
Mischvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der Zwischenkammer (40, 42) zumindest einem Durchmesser der Zwischenkammer (40, 42) entspricht.
Mischvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine weitere Düse (22), welche mit der Mischkammer (30) fluidtechnisch verbunden ist, und durch zumindest eine weitere Zwischenkammer (42), welche zwischen einer weiteren Düsenaustrittsöffnung der weiteren Düse (22) und der Mischkammer (30) angeordnet ist.
Brennersystem (10) mit zumindest einer Mischvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.