EP3789675A1 - Brennervorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP3789675A1
EP3789675A1 EP20191790.3A EP20191790A EP3789675A1 EP 3789675 A1 EP3789675 A1 EP 3789675A1 EP 20191790 A EP20191790 A EP 20191790A EP 3789675 A1 EP3789675 A1 EP 3789675A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flame
fluid
fluid channels
burner device
fluid channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20191790.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nijso Beishuizen
Daniel Mayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102019213819.5A external-priority patent/DE102019213819A1/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3789675A1 publication Critical patent/EP3789675A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F23D14/48—Nozzles
    • F23D14/58—Nozzles characterised by the shape or arrangement of the outlet or outlets from the nozzle, e.g. of annular configuration
    • 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
    • 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
    • F23D14/84—Flame spreading or otherwise shaping
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2203/00—Gaseous fuel burners
    • F23D2203/10—Flame diffusing means
    • F23D2203/102—Flame diffusing means using perforated plates

Definitions

  • the invention is based on a burner device for shaping at least one flame, in particular for a gas burner, with at least one base body, which has a flame formation area on at least one combustion surface, and with a plurality of fluid channels opening into the flame formation area for guiding a fuel through the base body through.
  • a fluid channel direction of at least one of the fluid channels deviates significantly from a surface normal of the combustion surface at an opening area of this fluid channel into the flame formation area.
  • the burner device is preferably provided for feeding and / or distributing the fuel, in particular from a premixing chamber, a feed line, a reservoir or the like of the gas burner, into the flame-forming area.
  • the burner device is for a combustion of the Fuel provided in the flame formation area.
  • the burner device is preferably provided for specifying a direction of flow of the, in particular gaseous, fuel in the flame formation region.
  • the burner device is preferably provided for specifying a shape of the at least one flame that occurs during combustion of the fuel in the flame-forming region.
  • a shape of the flame preferably describes an, in particular scalable, spatial arrangement of temperature zones of the flame.
  • a specific configuration for example a maximum extent and / or a color, can depend on process parameters, such as an amount of fuel, an amount of oxygen, a flow rate of the fuel or the like.
  • the base body is preferably made thin-walled.
  • the base body preferably comprises at least two largest surfaces, of which in particular one faces the flame formation area and in particular one faces away from the flame formation area.
  • the focal surface is preferably an imaginary, smallest possible, simply connected, in particular hole-free, surface which completely encompasses the largest surface of the base body facing the flame formation area.
  • the combustion surface is identical to the largest surface of the base body facing the flame formation region.
  • the largest area of the base body that faces away from the flame formation area is referred to below as the supply area.
  • a maximum distance between the focal surface and the supply surface of the base body is preferably smaller, preferably at least three times smaller, particularly preferably at least ten times smaller, than a maximum extent of the focal surface.
  • the focal surface and the supply surface are preferably arranged at least substantially parallel to one another. "Essentially parallel” is to be understood here to mean in particular an alignment of a direction relative to a reference direction, in particular in a plane, the direction having a deviation from the reference direction, in particular less than 8 °, advantageously less than 5 ° and particularly advantageously less than 2 °.
  • the focal surface and / or the supply surface can be flat or curved.
  • the base body is Plate-shaped, in particular as a flat or arched sheet metal, hollow-cylindrical or hollow-hemispherical, or the base body has another shape that appears sensible to a person skilled in the art.
  • the fluid channels preferably extend from the supply surface to the focal surface.
  • the fuel for the guidance of which the fluid channels are provided, is particularly preferably designed as a premixed fuel, for example as an air-natural gas mixture.
  • the burner device is provided for forming a diffusion flame, for example in that at least one of the fluid channels is provided for guiding an oxygen-containing fluid, in particular air.
  • a “fluid channel direction” of one of the fluid channels is to be understood as meaning, in particular, a direction which points from an inlet of the fluid channel in the supply surface to an outlet of the fluid channel in the combustion surface and runs parallel to a wall of the fluid channel.
  • the fluid channel direction of one of the fluid channels preferably runs parallel to an axis of symmetry of an imaginary cylinder with the largest possible radius, which can just be arranged in this fluid channel, in particular through this fluid channel.
  • the fluid channel direction of one of the fluid channels preferably defines a flow direction of the fuel into the flame formation region, in particular when it emerges from this fluid channel. If one of the fluid channels has a curve or a kink along a direction from the supply surface to the combustion surface, the fluid channel direction is preferably parallel to a section of the wall which is closest to the flame formation area.
  • a “surface normal” of a surface is to be understood in particular as a direction which is perpendicular to at least a partial area of this surface and in particular points away from this surface.
  • the surface normal is preferably designed as a normal vector.
  • surface normals of a curved surface which are spaced apart and which are perpendicular to different subregions of this surface can point in different directions.
  • the fact that a direction deviates “substantially” from a reference direction is to be understood in particular to mean that the two directions enclose at least an angle of more than 5 °, preferably of more than 15 °, particularly preferably of more than 25 °.
  • the close Fluid channel direction of one of the fluid channels and the surface normal of the focal surface in the mouth region of this fluid channel an angle of less than 89 °, preferably less than 85 °, particularly preferably less than 80 °.
  • a maximum extension of the fluid channels parallel to the respective fluid channel direction is longer than a maximum distance between the focal surface and the supply surface.
  • the opening area of one of the fluid channels is preferably given by a contour of the wall of this fluid channel in the focal surface.
  • an angular amount for a deviation of the fluid channel direction from the respective surface normal is at least essentially the same for at least the majority of the fluid channels, wherein in particular a direction of the deviation can be fluid channel-specific. “Essentially the same” values are to be understood as meaning, in particular, at least two values which differ from one another by less than 25%, preferably by less than 10%, particularly preferably at most depending on a manufacturing tolerance.
  • the configuration according to the invention can advantageously set a direction of flow of the fuel.
  • a flame shape can advantageously be specified.
  • a flame shape can advantageously be adapted to an application without moving parts, in particular advantageously with little wear, advantageously with little noise, advantageously with few components, advantageously easily scalable and / or advantageously inexpensively.
  • the fluid channel directions of at least two directly adjacent fluid channels are arranged to cross one another.
  • the fluid channel directions each include a normal component which runs parallel to the respective surface normal.
  • the normal components for the majority of the fluid channels are preferably at least substantially the same.
  • mutually intersecting fluid channel directions each comprise at least one essential component that is directed opposite to one another.
  • Fluid channel directions intersecting one another preferably each comprise at least one essential component, which in particular runs perpendicular to the normal component and which are aligned parallel to one another.
  • An “essential” component of a direction is to be understood as meaning, in particular, a component whose amount is at least 5%, preferably at least 10%, particularly preferably at least 15% of the amount of the largest component thereof Direction corresponds.
  • a minimum distance between intersecting fluid channel directions is smaller than the largest possible radius of the imaginary cylinder arranged in the fluid channels.
  • mutually intersecting fluid channel directions intersect at one point.
  • at least the majority of the fluid channels are arranged in at least essentially mirror-symmetrical pairs, with the fluid channel directions of the pairs in particular pointing towards the mirror plane.
  • “Essentially symmetrical” should be understood to mean, in particular, symmetrical apart from manufacturing tolerances.
  • the burner device comprises a directly adjacent fluid channel for at least the majority of the fluid channels, which fluid channel is arranged at least essentially mirror-symmetrically and is aligned with the fluid channel direction towards the mirror plane. Due to the configuration according to the invention, fuel flows parallel to the combustion surface can advantageously be controlled and in particular deflected.
  • the fluid channels with different fluid channel directions are arranged in groups in which a component of a vector sum of the fluid channel directions is designed to be negligible in a plane perpendicular to the surface normal.
  • directly adjacent fluid channels are combined to form the groups.
  • at least the majority, preferably all groups comprise the same number of fluid channels.
  • four, alternatively three, fluid channels each form a group.
  • Directly adjacent groups are preferably arranged at least essentially mirror-symmetrically to one another.
  • the fluid channels of mirror-symmetrical pairs are divided into directly adjacent groups.
  • the vector sum of the fluid channel direction of one of the groups is preferably at least substantially parallel to the surface normals on the fluid channels of this group.
  • the group comprises at least one further fluid channel with a further fluid channel direction which is at least partially and / or completely oriented in the opposite direction to the first fluid channel direction.
  • a “negligible” component of a direction is to be understood as meaning, in particular, a component which corresponds to less than 5%, preferably less than 1%, particularly preferably less than 0.1% of the amount of the largest component in this direction. Due to the design according to the invention a net fuel flow parallel to the surface normal can advantageously be achieved, in particular with a simultaneous specification of a flame shape deviating from a Bunsen-like flame.
  • a wall of at least one of the fluid channels protrudes from the focal surface and / or from an outer surface of the base body facing away from the focal surface in order to specify the fluid channel direction.
  • the fluid channels and the base body are preferably formed in one piece.
  • the fluid channels and the base body are formed by a reshaping process of a single blank, in particular a sheet metal.
  • the wall of the fluid channel protruding from the base body is formed by a stamping process.
  • a maximum extension of the protruding wall is preferably greater than a maximum extension of the fluid channels within the base body.
  • the wall of at least the majority of the fluid channels preferably protrudes from the combustion surface and the supply surface.
  • the sections of the wall which protrude from the focal surface and from the supply surface are preferably arranged opposite one another.
  • the sections of the wall which protrude from the focal surface and from the supply surface are preferably formed at least substantially point-symmetrically to one another.
  • the wall of at least the majority of the fluid channels protrudes from the combustion surface or the supply surface. It is basically conceivable that the walls of different fluid channels are arranged in a protruding manner on different sides of the base body. Due to the configuration according to the invention, the fluid channel direction can advantageously be precisely specified.
  • a material thickness of the base body can advantageously be kept small.
  • the burner device can advantageously be produced simply and / or advantageously inexpensively.
  • the burner device comprises a control unit for setting at least two different types of flame as a function of a fluid parameter of the fuel in the fluid channels.
  • the control unit is preferably provided for controlling or regulating the fluid parameter.
  • the control unit is for outputting a control signal for at least one fluid control element, for example for a valve, for a throttle valve, for a compressor or the like, the burner device and / or the gas burner.
  • the control unit is preferably provided to set a flame type by setting the fluid parameter, in particular to switch between at least two different flame types.
  • the fluid parameter preferably describes or characterizes a mass and / or volume flow of the fuel through the fluid channels.
  • the fluid parameter is designed as a flow rate, a flow velocity, a pressure or the like.
  • the different types of flame preferably differ in the shape of the flame generated.
  • different flame types can advantageously be used for different modulation areas.
  • an advantageously high modulation margin can be achieved.
  • a stable flame can be generated for an advantageously large number of modulation points, in particular for all modulation points.
  • a flame height can advantageously be decoupled from the modulation.
  • At least two of the fluid channels be assigned a common mouth area on the focal surface for generating a common, Bunsen-like flame.
  • the directly adjacent, mutually intersecting fluid channels are assigned a common mouth region which is arranged around an intersection of the fluid channel direction, in particular in the case of a perpendicular projection of the associated fluid channel directions onto the focal surfaces.
  • the common mouth area is intended to generate a stable, in particular essentially laminar, flame, in particular when the fluid parameter is adjusted to a burning speed of the flame, which flame is fed with fuel in particular from at least two fluid channels.
  • the Bunsen-like flame has a main reaction area facing away from the focal surface.
  • At least two fluid channels are directed opposite one another in order to generate a countercurrent flame.
  • At least two of the fluid channels have a common countercurrent area which is arranged in particular on the focal surface between the opening areas of these fluid channels.
  • the common countercurrent area is provided to mutually negate a velocity component, which runs parallel to the combustion surface, of the fuel from different fluid channels, in particular in the case of a setting in which the fluid parameter exceeds a burning velocity of the flame.
  • the fluid channels are arranged within one of the groups on the focal surface on a circumference of an imaginary, convex, preferably equilateral, polygon, in particular precisely one fluid channel being arranged on each side of the polygon.
  • the polygon is designed as, in particular an equilateral, triangle or as a square, preferably as a parallelogram, particularly preferably as a rectangle, very preferably as a square.
  • the fluid channels preferably specify a sense of rotation in that a projection of each of the fluid channel directions of the group onto the focal surface shows exactly one corner of the polygon and the projection onto each corner of the polygon shows exactly one of the fluid channel directions of the group onto the focal surface.
  • all fluid channel directions of one of the groups are arranged clockwise or all fluid channel directions of one of the groups are arranged counterclockwise.
  • the fluid channels are preferably arranged in directly adjacent groups, specifying a different direction of rotation.
  • the direction of rotation of one of the groups is preferably provided to specify a direction of rotation of a vortex flame, which occurs in particular when the fluid parameter is significantly greater than the burning speed of the flame.
  • a main reaction zone of the vortex flame faces the focal surface.
  • a flame height can also be advantageous with an advantageously high flow rate of the fuel be kept low.
  • an advantageously low flame temperature can be achieved.
  • emissions of carbon monoxide and / or a nitrogen oxide can advantageously be kept low
  • the gas burner in particular a gas boiler, with a burner device according to the invention is proposed.
  • the gas burner is designed as a wall-mounted heater, a storey heater, a gas heater, a flow heater, a hot water heater or a combination heater.
  • the gas burner preferably comprises at least one heat exchanger, in particular for transferring heat from the flame to a working fluid, in particular a heat carrier, for example air and / or water, to process water and / or to drinking water.
  • the focal surface is preferably arranged facing the heat exchanger.
  • the gas burner preferably comprises at least one ignition unit, for example with an ignition piezo and / or an ignition transformer, for igniting the fuel in the flame formation area.
  • the gas burner preferably comprises at least one premixing unit, in particular for adding oxygen to the fuel.
  • the gas burner preferably comprises at least one air supply to the premixing unit.
  • the air supply preferably comprises a fan and / or a compressor, in particular for drawing in ambient air.
  • the gas burner preferably comprises at least one fuel supply to the premixing unit.
  • the fuel supply preferably comprises a fan and / or a compressor for drawing in the fuel from a storage container and / or an external supply line.
  • the premixing unit preferably comprises at least one Venturi nozzle for mixing the fuel with the air, in particular for generating a negative pressure for opening a fuel valve of the fuel supply line.
  • the premixing unit is preferably connected fluidically to the burner device, in particular to the supply surface of the burner device.
  • the gas burner preferably comprises at least one flame detector for detecting and / or monitoring flame formation in the flame formation area.
  • the gas burner preferably comprises a sump for collecting condensed water.
  • the combustion surface of the burner device is preferably arranged facing the sump, in particular in order to generate a flow direction of the fuel during combustion against a gravitational force, in particular in order to avoid dripping of condensed water from the heat exchanger to the burner device.
  • the configuration according to the invention can advantageously provide a gas burner with an advantageously small flame formation zone.
  • a combustion chamber of the gas burner can advantageously be kept compact.
  • a distance between a main reaction zone of the flame and the flame detector can advantageously be kept constant.
  • an advantageously reliable flame detection can be achieved over an advantageously large modulation span.
  • an advantageously compact, advantageously inexpensive and / or advantageously low-wear gas burner can be made available.
  • the method preferably comprises at least two different modulation phases, which differ in particular in terms of a thermal output to be provided by the burner device and / or the gas burner.
  • the method preferably includes at least one low modulation phase, in particular to cover a low heat output range of the burner device and / or the gas burner.
  • the method preferably includes at least one mean modulation phase, in particular to cover a mean heat output range of the burner device and / or the gas burner.
  • the method preferably comprises at least one high modulation phase, in particular to cover a high thermal output range of the burner device and / or the gas burner.
  • the control unit preferably sets the modulation phases by means of setting the fluid parameter.
  • the modulation phases can preferably be continuously converted into one another, in particular by means of a stepless adjustment of the fluid parameter. Alternatively, the fluid parameter can be adjusted gradually.
  • the control unit preferably sets a value for the fluid parameter which in particular corresponds to a lower mass and / or volume flow of the fuel than in the medium modulation phase.
  • the control unit preferably sets a value for the fluid parameter which in particular corresponds to a higher mass and / or volume flow of the fuel than in the medium modulation phase.
  • the control unit preferably sets a value for the fluid parameter in the mean modulation phase one that corresponds in particular to a mass and / or volume flow of the fuel that lies between that of the high modulation phase and that of the low modulation phase.
  • the low modulation phase at least one Bunsen-like flame is preferably formed in the flame formation area, in particular at the common mouth area.
  • at least one countercurrent flame is preferably formed in the flame formation area, in particular at the common countercurrent area.
  • at least one vortex flame is preferably formed in the flame formation area, in particular in a group-specific area of the focal surface. Due to the configuration according to the invention, a flame height can advantageously be kept low. A distance between a main reaction zone of the flame and the flame detector can advantageously be kept constant.
  • the burner device according to the invention, the gas burner according to the invention and / or the method according to the invention should / should not be restricted to the application and embodiment described above.
  • the burner device according to the invention, the gas burner according to the invention and / or the method according to the invention can have a number differing from a number of individual elements, components and units as well as method steps mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.
  • values lying within the stated limits should also be deemed disclosed and can be used as required.
  • Figure 1 shows an exterior view and Figure 2 an interior view of a gas burner 16.
  • the gas burner 16 is designed as a gas boiler, for example as a water heater.
  • the gas burner 16 comprises a burner device 10.
  • the burner device 10 is provided for the combustion of a fuel, in particular a premixed fuel.
  • the burner device 10 is provided for shaping at least one flame 12.
  • the burner device 10 has at least one base body 18.
  • the base body 18 is curved in the shape of a semi-cylinder.
  • the base body 18 has a flame formation region 22 on at least one combustion surface 20.
  • the combustion surface 20 is arranged facing the flame 12 at least during operation of the burner device 10.
  • the gas burner 16 preferably comprises at least one heat exchanger 64, in particular for transferring heat from the combustion to water and / or another heat carrier.
  • the combustion surface 20 is preferably arranged facing the heat exchanger 64.
  • the gas burner 16 preferably comprises at least one ignition unit 66 in the flame formation region 22.
  • the gas burner 16 preferably comprises at least one flame detector 68, in particular for detecting the flame 12 Flame detector 68 is arranged on the flame formation region 22, in particular between the combustion surface 20 and the heat exchanger 64.
  • the gas burner 16 preferably comprises a sump 76 for collecting condensed water.
  • the focal surface 20 is preferably arranged facing the sump 76.
  • the heat exchanger 64 is arranged between the burner device 10 and the sump 76.
  • the gas burner 16 preferably comprises at least one premixing unit 70, in particular for adding oxygen to the fuel.
  • the gas burner 16 preferably comprises at least one air supply 72 to the premixing unit 70.
  • the gas burner 16 preferably comprises at least one fuel supply 74 to the premixing unit 70.
  • the premixing unit 70 is preferably fluidly connected to a supply surface of the burner device 10.
  • the supply surface is an outer surface 56 of the base body 18 facing away from the combustion surface 20.
  • the burner device 10 is arranged on a premixing chamber, a plenum and / or a fuel outlet line of the premixing unit 70.
  • FIG. 3 shows a section of the burner device 10.
  • the burner device 10 has a multiplicity of fluid channels 24-39 opening into the flame formation region 22 for guiding a fuel through the base body 18.
  • the base body 18 is shown in FIG Figures 3 to 5 shown as a flat plate.
  • the base body 18, in particular after an arrangement and / or formation of the fluid channels 24-39 on the base body 18, can be brought into an application-specific final shape, such as that in FIG Figure 2 shown semi-cylindrical configuration.
  • a maximum extent of the fluid channels 24-39 is preferably small compared to a radius of curvature of the base body 18 in the final shape of the base body 18.
  • a minimum radius of curvature of the base body 18 is greater, in particular at least five times greater, particularly preferably at least ten times greater, than the maximum extent of the Fluid channels 24-39.
  • the fluid channels 24-39 are at least essentially structurally identical, in particular structurally identical apart from manufacturing tolerances, designed and / or arranged.
  • the fluid channels 24-39 are in a regular or irregular, in particular at least two-dimensional, pattern arranged, in particular distributed over the focal surface 20.
  • a repeating unit of the pattern comprises sixteen of the fluid channels 24-39, in particular in an arrangement of 4 x 4 fluid channels 24-27, 28-31, 32-35, 36-39.
  • the pattern preferably comprises a multiplicity of the at least substantially structurally identical repeating units.
  • the base channel 25 is representative of any of the fluid channels 24-39.
  • Features of the base channel 25 described in the following can be applied analogously to at least the majority of all fluid channels 24-39.
  • further fluid channels due to the finite extent of the base body 18, to be arranged in an outer edge region of the focal surface 20 differently from the features described below and, in particular, not to have features that describe a paired arrangement of fluid channels.
  • a fluid channel direction 40 of at least the base channel 25 deviates significantly from a surface normal 42 of the combustion surface 20 at an opening area of the base channel 25 in the flame formation area 22.
  • a fluid channel direction of each of the fluid channels 24-39 preferably deviates from a fluid channel-specific surface normal, in particular by the same plane angle.
  • the surface normal 42 specifies a fluid channel-specific pole direction for spherical coordinates.
  • a pole spacing angle of the respective fluid channel direction 40 from the respective surface normal 42 is at least essentially the same for all fluid channels 24-39.
  • an azimuth angle of the respective fluid channel direction 40 with respect to the associated surface normals 42 can be configured in a fluid channel-specific manner.
  • the fluid channel direction 40 specifies a fluid channel-specific flow direction 78 of the fuel from the fluid channels 24-39 into the flame formation region 22 during operation of the burner device 10 (cf. Figure 5 ).
  • a wall 52 of at least the base channel 25 protrudes from the focal surface 20 for a specification of the fluid channel direction 40.
  • Another wall 54 of at least the base channel 25 is related to a specification of the fluid channel direction 40 from the outer surface 56 of the base body facing away from the focal surface 20 18 emerges.
  • a direction of the surface normal 42 is independent of a specific configuration of the wall 52 and / or the further wall 54.
  • the wall 52 and the further wall 54 are arranged facing one another, in particular to extend a maximum extent of the base channel 25 parallel to the direction of the fluid channel 40.
  • the wall 52 and / or the further wall 54 are preferably arranged and / or formed point-symmetrically to one another apart from manufacturing tolerances.
  • the wall 52 is preferably formed onto the base body 18 from the outer surface 56 by a stamping process.
  • the further wall 54 is formed onto the base body 18 from the focal surface 20 by a stamping process.
  • the burner device 10 comprises a control unit 58.
  • the control unit 58 is provided for setting at least two different types of flame as a function of a fluid parameter of the fuel in the fluid channels 24-39.
  • the control unit 58 generates a control signal for setting the fluid parameter, in particular a flow rate or the like of the fuel through the fluid channels 24-39.
  • the gas burner 16, in particular the premixing unit 70 preferably comprises a fluid control element, for example a compressor and / or a valve (not shown here), for setting the fluid parameter.
  • the control unit 58 is optionally designed to process a measurement signal from the flame detector 68, in particular to regulate the fluid parameter.
  • FIG Figure 4 shows a plan view, in particular a view parallel to the surface normal 42, of the focal surface 20.
  • FIG Figure 4 in each case one component of the fluid channel directions 40 parallel to the focal surface 20, only the fluid channel direction 40 of the base channel 25 being provided with a reference symbol for the sake of clarity.
  • the fluid channel directions 40 of at least two directly adjacent fluid channels 25, 28 are arranged to cross one another.
  • at least one, preferably several, in particular eight, of the fluid channels 24-39 is assigned to the base channel 25 as a direct adjacent channel 24, 26, 27, 28, 30.
  • the focal surface 20 is between the base channel 25 and the direct adjacent channel 24, 26, 27, 28, 30 formed free of fluid channels.
  • At least one, in particular precisely one, of the direct adjacent channels 24, 26, 27, 28, 30 is preferably arranged as a crossing adjacent channel 28.
  • the base channel 25 and the crossing adjacent channel 28 are preferably arranged and / or aligned at least substantially symmetrically with respect to a mirror plane 80.
  • the mirror plane 80 preferably extends perpendicular to the focal surface 20.
  • the fluid channel directions 40 of the base channel 25 and of the intersecting adjacent channel 28 are preferably oriented towards the mirror plane 80.
  • the fluid channel directions 40 of the base channel 25 and the crossing adjacent channel 28 intersect in the mirror plane 80.
  • a common opening area 60 on the focal surface 20 is assigned to the base channel 25 and the crossing adjacent channel 28.
  • the common mouth area 60 is provided for generating a common, Bunsen-like flame.
  • the common mouth area 60 comprises an area around a minimum distance, in particular around an intersection point, of the fluid channel directions 50 of the base channel 25 and the intersecting adjacent channel 28.
  • each group 44, 46, 48, 50 comprises four of the, in particular directly adjacent, fluid channels 24-27, 28-31, 32-35, 36-39.
  • Each group 44, 46, 48, 50 preferably comprises at least two directly adjacent fluid channels 24-27, 28-31, 32-35, 36-39 along two, in particular orthogonal, spatial directions.
  • Each fluid channel 24-39 is preferably arranged in precisely one of the groups 44, 46, 48, 50.
  • a component of a vectorial sum of the fluid channel directions 40 of each of the groups 44, 46, 48, 50 is designed to be negligible in a plane perpendicular to the surface normal 42, in particular parallel to the focal surface 20.
  • the groups 44, 46, 48, 50 each include two of the fluid channels 25, 26, whose components of the fluid channel direction 40 that are parallel to the focal surface 20 are aligned antiparallel to one another.
  • At least within a group 44, 46, 48, 50 of the fluid channels 24-39 all of the components of fluid channel directions 40 parallel to the focal surface 20 are arranged in a predetermined direction of rotation 62 for generating a common vortex flame.
  • a concatenation of the component of the fluid channel direction 40 of one of the groups 44, 46, 48, 50 that is parallel to the focal surface 20 forms a closed vector train.
  • the base channel 25 and the crossing adjacent channel 28 are preferably arranged in different groups 44, 46.
  • the group 44 comprising the base channel 25 is referred to below as the base group 44.
  • the group 46 comprising the crossing adjacent channel 28 is referred to below as a cross group 46.
  • the base group 44 and at least one, in particular several, in particular four, groups 46, 48 are preferably arranged mirror-symmetrically to one another.
  • the base group 44 and the cross group 46 are preferably arranged symmetrically to the mirror plane 80.
  • the base group 44 and at least one further group 48, referred to as a counter group 48 is arranged mirror-symmetrically with respect to a further mirror plane 82.
  • the further mirror plane 82 extends perpendicular to the mirror plane 80 and perpendicular to the focal surface 20.
  • the cross group 46 and at least one further group 50 referred to as cross counter group 50, is arranged mirror-symmetrically with respect to the further mirror plane 82.
  • the burner device 10 comprises for each fluid channel 24-27 of the base group 44 one of the fluid channels 28-31 of the cross group 46, which are arranged mirror-symmetrically to these.
  • the burner device 10 includes one of the fluid channels 32, which are arranged mirror-symmetrically to this, for each fluid channel 24-27 of the base group 44 -35 of the counter group 46.
  • the burner device 10 comprises for each fluid channel 24-27 of the cross group 46 and / or the counter group 48 one of the fluid channels 36-39 of the cross counter group 50, which are arranged mirror-symmetrically to these.
  • At least two of the fluid channels 25, 28, 35, 38 are directed opposite one another in order to generate a common countercurrent flame.
  • one of the fluid channels 35 of the opposing group 48 is assigned to the base channel 25 as facing in the opposite direction, which is arranged symmetrically to the base channel 25, in particular with respect to the further mirror plane 82.
  • the fluid channel direction 40 of the base channel 25 faces the further mirror plane 82.
  • one of the fluid channels 38 of the opposing cross group 50 is assigned to the crossing adjacent channel 28 as facing opposite, which is, in particular, arranged symmetrically to the crossing adjacent channel 28 with respect to the further mirror plane 82.
  • the fluid channel direction of the crossing adjacent channel 28 faces the further mirror plane 82.
  • a component of a vectorial sum of the fluid channel directions 40 of the mutually opposing fluid channels 25, 28, 35, 38 in a plane perpendicular to the surface normal 42, in particular parallel to the focal surface 20, is designed to be negligible.
  • the mutually oppositely directed fluid channels 25, 28, 35, 38 are assigned a common countercurrent area on a straight line of intersection of the mirror plane 80 and the further mirror plane 82 for generating the countercurrent flame.
  • Figure 5 shows a method 63 for operating the burner device 10 and / or the gas burner 16.
  • the method 63 preferably includes a low modulation phase 84.
  • the method 63 preferably includes a medium modulation phase 86.
  • the method 63 preferably includes a high modulation phase 88 a perspective view of the burner device 10 and the flame 12, 14 generated is shown.
  • the control unit 58 sets a flow rate of the fuel, in particular the control unit 58 reduces the flow rate compared to the medium modulation phase 86.
  • a flow direction 78 of the fuel follows from the base channel 25 of the fluid channel direction 40 at least up to the common Mouth area 60.
  • the fuel from the base channel 25 mixes with the fuel from the crossing adjacent channel 28 in the common mouth area 60.
  • the fuel is burned in the common mouth area 60.
  • the flame 12 forms in the common mouth area 60 as a stable Bunsen-like flame.
  • the control unit 58 sets a flow rate of the fuel, in particular the control unit 58 increases and / or reduces the flow rate compared to the low modulation phase 84 the flow rate compared to the high modulation phase 88.
  • the flow direction 78 of the fuel from the base channel 25 follows the fluid channel direction 40 at least as far as the common opening area 60.
  • the fuel from the base channel mixes in the common opening area 60 25 with the fuel from the crossing adjacent channel 28.
  • the flow direction 78 of the mixed fuel follows a vector sum of the fluid channel directions 40 of the base channel 25 and the crossing neighboring channel 28.
  • the fuel in the mean modulation area meets the common countercurrent area before combustion at the straight line of intersection of the mirror planes 80, 82 onto the fuel from the opposing fluid channels 35, 38 of the opposing group 48 and the cross opposing group 50.
  • the control unit 58 sets a flow rate of the fuel, in particular the control unit 58 increases the flow rate compared to the medium modulation phase 86.
  • the flow direction 78 of the fuel from the base channel 25 follows the direction of rotation 62 of the base group 44
  • the flame 12 forms over the base group 44 as a stable eddy current flame.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtung zur Formgebung zumindest einer Flamme (12, 14), insbesondere für einen Gasbrenner, mit zumindest einem Grundkörper (18), welcher an zumindest einer Brennfläche (20) einen Flammbildungsbereich (22) aufweist, und mit einer Vielzahl an in den Flammbildungsbereich (22) mündenden Fluidkanälen (24-39) zu einer Führung eines Brennstoffs durch den Grundkörper (18) hindurch.Es wird vorgeschlagen, dass eine Fluidkanalrichtung (40) zumindest eines der Fluidkanäle (24-39) wesentlich von einer Flächennormalen (42) der Brennfläche (20) an einem Mündungsbereich dieses Fluidkanals (24-39) in dem Flammbildungsbereich (22) abweicht.

Description

    Stand der Technik
  • Es ist bereits eine Brennervorrichtung zur Formgebung zumindest einer Flamme, insbesondere für einen Gasbrenner, mit zumindest einem Grundkörper, welcher an zumindest einer Brennfläche einen Flammbildungsbereich aufweist, und mit einer Vielzahl an in den Flammbildungsbereich mündenden Fluidkanälen zu einer Führung eines Brennstoffs durch den Grundkörper hindurch, vorgeschlagen worden.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Brennervorrichtung zur Formgebung zumindest einer Flamme, insbesondere für einen Gasbrenner, mit zumindest einem Grundkörper, welcher an zumindest einer Brennfläche einen Flammbildungsbereich aufweist, und mit einer Vielzahl an in den Flammbildungsbereich mündenden Fluidkanälen zu einer Führung eines Brennstoffs durch den Grundkörper hindurch.
  • Es wird vorgeschlagen, dass eine Fluidkanalrichtung zumindest eines der Fluidkanäle wesentlich von einer Flächennormalen der Brennfläche an einem Mündungsbereich dieses Fluidkanals in den Flammbildungsbereich abweicht. Vorzugsweise ist die Brennervorrichtung zu einer Zuführung und/oder Verteilung des Brennstoffs, insbesondere aus einer Vormischkammer, einer Zuleitung, einem Reservoir oder dergleichen des Gasbrenners, in den Flammbildungsbereich vorgesehen. Insbesondere ist die Brennervorrichtung zu einer Verbrennung des Brennstoffs in dem Flammbildungsbereich vorgesehen. Vorzugsweise ist die Brennervorrichtung zu einer Vorgabe einer Strömungsrichtung des, insbesondere gasförmigen, Brennstoffs in dem Flammbildungsbereich vorgesehen. Vorzugsweise ist die Brennervorrichtung zu einer Vorgabe einer Form der zumindest einen bei Verbrennung des Brennstoffs entstehenden Flamme in dem Flammbildungsbereich vorgesehen. Vorzugsweise beschreibt eine Form der Flamme eine, insbesondere skalierbare, räumliche Anordnung von Temperaturzonen der Flamme. Insbesondere kann bei vorgegebener Form eine konkrete Ausgestaltung, beispielsweise eine maximale Erstreckung und/oder eine Farbe, von Prozessparametern abhängen, wie beispielsweise einer Brennstoffmenge, einer Sauerstoffmenge, einer Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffs oder dergleichen.
  • Vorzugsweise ist der Grundkörper dünnwandig ausgebildet. Vorzugsweise umfasst der Grundkörper zumindest zwei größte Flächen, von denen insbesondere eine dem Flammenbildungsbereich zugewandt und insbesondere eine von dem Flammenbildungsbereich abgewandt ist. Vorzugsweise ist die Brennfläche eine gedachte, kleinstmögliche, einfach zusammenhängende, insbesondere lochfreie, Fläche, welche die dem Flammbildungsbereich zugewandte größte Fläche des Grundkörpers vollständig umfasst. Insbesondere ist die Brennfläche vor einer Bildung der Fluidkanäle in dem Grundkörper identisch mit der dem Flammbildungsbereich zugewandten größten Fläche des Grundkörpers. Zu einer Unterscheidung ist die größte Fläche des Grundkörpers, die von dem Flammenbildungsbereich abgewandt ist, im Weiteren als Zufuhrfläche bezeichnet. Vorzugsweise ist ein maximaler Abstand zwischen der Brennfläche und der Zufuhrfläche des Grundkörpers kleiner, bevorzugt zumindest dreimal kleiner, besonders bevorzugt zumindest zehnmal kleiner, als eine maximale Erstreckung der Brennfläche. Vorzugsweise sind die Brennfläche und die Zufuhrfläche zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Unter "im Wesentlichen parallel" soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Insbesondere kann die Brennfläche und/oder die Zufuhrfläche eben oder gekrümmt ausgebildet sein. Beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, ist der Grundkörper plattenförmig, insbesondere als flaches oder gewölbtes Blech, hohlzylinderförmig oder hohlhalbkugelförmig ausgebildet oder der Grundkörper weist eine andere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Form auf.
  • Vorzugsweise erstrecken sich die Fluidkanäle von der Zufuhrfläche zu der Brennfläche. Besonders bevorzugt ist der Brennstoff, zu dessen Führung die Fluidkanäle vorgesehen sind, als vorgemischter Brennstoff, beispielweise als ein Luft-Erdgas-Gemisch, ausgebildet. Alternativ ist die Brennervorrichtung zur Bildung einer Diffusionsflamme vorgesehen, beispielsweise indem zumindest einer der Fluidkanäle zu einer Führung eines sauerstoffhaltigen Fluids, insbesondere Luft, vorgesehen ist. Unter einer "Fluidkanalrichtung" eines der Fluidkanäle soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, die von einem Einlass des Fluidkanals in der Zufuhrfläche zu einem Auslass des Fluidkanals in der Brennfläche zeigt und parallel zu einer Wandung des Fluidkanals verläuft. Vorzugsweise verläuft die Fluidkanalrichtung eines der Fluidkanäle parallel zu einer Symmetrieachse eines gedachten Zylinders mit einem größtmöglichen Radius, der in diesen Fluidkanal, insbesondere durch diesen Fluidkanal hindurch, gerade noch anordenbar ist. Vorzugsweise definiert die Fluidkanalrichtung eines der Fluidkanäle eine Strömungsrichtung des Brennstoffs in den Flammbildungsbereich hinein, insbesondere bei einem Austritt aus diesem Fluidkanal. Weist einer der Fluidkanäle eine Krümmung oder einen Knick entlang einer Richtung von der Zufuhrfläche zu der Brennfläche auf, ist die Fluidkanalrichtung vorzugsweise parallel zu einem Abschnitt der Wandung, welcher dem Flammbildungsbereich am nächsten ist.
  • Unter einer "Flächennormalen" einer Fläche soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche senkrecht auf zumindest einem Teilbereich dieser Fläche steht und insbesondere von dieser Fläche weg weist. Bevorzugt ist die Flächennormale als Normalenvektor ausgebildet. Insbesondere können voneinander beabstandete Flächennormalen einer gekrümmten Fläche, welche zu verschiedenen Teilbereichen dieser Fläche senkrecht stehen, in unterschiedliche Richtungen weisen. Darunter dass eine Richtung "wesentlich" von einer Referenzrichtung abweicht, soll insbesondere verstanden werden, dass die beiden Richtungen zumindest einen Winkel von mehr als 5°, bevorzugt von mehr als 15°, besonders bevorzugt von mehr als 25°, einschließen. Vorzugsweise schließen die Fluidkanalrichtung eines der Fluidkanäle und die Flächennormale der Brennfläche in dem Mündungsbereich dieses Fluidkanals einen Winkel von weniger als 89°, bevorzugt von weniger als 85°, besonders bevorzugt von weniger als 80° ein. Insbesondere ist eine maximale Erstreckung der Fluidkanäle parallel zu der jeweiligen Fluidkanalrichtung länger als ein maximaler Abstand der Brennfläche von der Zufuhrfläche. Vorzugsweise ist der Mündungsbereich eines der Fluidkanäle durch eine Kontur der Wandung dieses Fluidkanals in der Brennfläche gegeben. Vorzugsweise ist ein Winkelbetrag für eine Abweichung der Fluidkanalrichtung von der jeweiligen Flächennormalen für zumindest die Mehrheit der Fluidkanäle zumindest im Wesentlichen gleich, wobei insbesondere eine Richtung der Abweichung fluidkanalspezifisch sein kann. Unter "im Wesentlichen gleichen" Werten sollen insbesondere zumindest zwei Werte verstanden werden, die sich um weniger als 25 %, bevorzugt um weniger als 10 %, besonderes bevorzugt höchstens in Abhängigkeit einer Fertigungstoleranz, voneinander unterscheiden.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Strömungsrichtung des Brennstoffs eingestellt werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine Flammenform vorgegeben werden. Insbesondere kann eine Flammenform vorteilhaft ohne bewegliche Teile, insbesondere vorteilhaft verschleißarm, vorteilhaft geräuscharm, vorteilhaft bauteilarm, vorteilhaft einfach skalierbar und/oder vorteilhaft kostengünstig an eine Anwendung angepasst werden.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass die Fluidkanalrichtungen zumindest zweier direkt benachbarter Fluidkanäle einander kreuzend angeordnet sind. Insbesondere umfassen die Fluidkanalrichtungen je eine Normalkomponente, welche parallel zu der jeweiligen Flächennormalen verläuft. Vorzugsweise sind die Normalkomponenten für die Mehrheit der Fluidkanäle zumindest im Wesentlichen gleich. Vorzugsweise umfassen einander kreuzende Fluidkanalrichtungen zumindest je eine wesentliche Komponente, die einander entgegengerichtet sind. Vorzugsweise umfassen einander kreuzende Fluidkanalrichtungen zumindest je eine wesentliche Komponente, welche insbesondere senkrecht zu der Normalkomponente verläuft und welche parallel zueinander ausgerichtet sind. Unter einer "wesentlichen" Komponente einer Richtung, soll insbesondere eine Komponente verstanden werden, deren Betrag zumindest 5 %, bevorzugt zumindest 10 %, besonders bevorzugt zumindest 15 % des Betrags der größten Komponente dieser Richtung entspricht. Vorzugsweise ist ein minimaler Abstand zwischen einander kreuzenden Fluidkanalrichtungen kleiner als der größtmögliche Radius des gedachten, in den Fluidkanälen angeordneten Zylinders. Bevorzugt schneiden sich einander kreuzende Fluidkanalrichtungen in einem Punkt. Besonders bevorzugt ist zumindest die Mehrheit der Fluidkanäle in zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrischen Paaren angeordnet, wobei insbesondere die Fluidkanalrichtungen der Paare zur Spiegelebene hin zeigen. Unter "im Wesentlichen symmetrisch" soll insbesondere bis auf Fertigungstoleranzen symmetrisch verstanden werden. Insbesondere umfasst die Brennervorrichtung für zumindest die Mehrheit der Fluidkanäle je einen direkt benachbarten Fluidkanal, der zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch angeordnet und mit der Fluidkanalrichtung zur Spiegelebene hin ausgerichtet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können Brennstoffströme parallel zur Brennfläche vorteilhaft kontrolliert und insbesondere umgelenkt werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Fluidkanäle mit unterschiedlichen Fluidkanalrichtungen in Gruppen angeordnet sind, in welchen eine Komponente einer vektoriellen Summe der Fluidkanalrichtungen in einer zu der Flächennormalen senkrechten Ebene vernachlässigbar ausgebildet ist. Insbesondere sind direkt benachbarte Fluidkanäle zu den Gruppen zusammengefasst. Vorzugsweise umfasst zumindest die Mehrheit, vorzugsweise alle Gruppen, die gleiche Anzahl an Fluidkanälen. Vorzugsweise bilden je vier, alternativ je drei, Fluidkanäle eine Gruppe. Vorzugsweise sind direkt benachbarte Gruppen zueinander zumindest im Wesentlichen spiegelsymmetrisch angeordnet. Insbesondere sind die Fluidkanäle spiegelsymmetrischer Paare auf direkt benachbarte Gruppen aufgeteilt. Vorzugsweise ist die vektorielle Summe der Fluidkanalrichtung einer der Gruppen zumindest im Wesentlichen parallel zu den Flächennormalen an den Fluidkanälen dieser Gruppe. Insbesondere umfasst die Gruppe für jeden Fluidkanal mit einer ersten Fluidkanalrichtung zumindest einen weiteren Fluidkanal mit einer weiteren Fluidkanalrichtung, welche zumindest teilweise und/oder vollständig in die entgegengesetzte Richtung zu der ersten Fluidkanalrichtung ausgerichtet ist. Unter einer "vernachlässigbaren" Komponente einer Richtung soll insbesondere eine Komponente verstanden werden, die weniger als 5 %, bevorzugt weniger als 1 %, besonders bevorzugt weniger als 0,1 % des Betrags der größten Komponente dieser Richtung entspricht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Nettobrennstoffströmung parallel zur Flächennormalen erreicht werden, insbesondere bei gleichzeitiger Vorgabe einer von einer Bunsen-artigen Flamme abweichenden Flammenform.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eine Wandung zumindest eines der Fluidkanäle zu einer Vorgabe der Fluidkanalrichtung aus der Brennfläche und/oder aus einer von der Brennfläche abgewandten Außenfläche des Grundkörpers hervorsteht. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle und der Grundkörper einstückig ausgebildet. Insbesondere sind die Fluidkanäle und der Grundkörper durch einen Umformungsprozess eines einzelnen Rohlings, insbesondere einem Metallblech, gebildet. Insbesondere ist die aus dem Grundkörper hervorstehende Wandung des Fluidkanals durch einen Stanzprozess gebildet. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung der hervorstehenden Wandung größer als eine maximale Erstreckung der Fluidkanäle innerhalb des Grundkörpers. Bevorzugt steht die Wandung zumindest der Mehrheit der Fluidkanäle aus der Brennfläche und der Zufuhrfläche hervor. Vorzugsweise sind die Abschnitte der Wandung, die aus der Brennfläche und aus der Zufuhrfläche herausstehen, einander gegenüberliegend angeordnet. Vorzugsweise sind die Abschnitte der Wandung, die aus der Brennfläche und aus der Zufuhrfläche herausstehen, zumindest im Wesentlichen punktsymmetrisch zueinander ausgebildet. Alternativ steht die Wandung zumindest der Mehrheit der Fluidkanäle aus der Brennfläche oder der Zufuhrfläche hervor. Es ist grundsätzlich denkbar, dass die Wandungen unterschiedlicher Fluidkanäle auf unterschiedlichen Seiten des Grundkörpers hervorstehend angeordnet sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Fluidkanalrichtung vorteilhaft präzise vorgegeben werden. Insbesondere kann eine Materialdicke des Grundkörpers vorteilhaft kleine gehalten werden. Insbesondere kann die Brennervorrichtung vorteilhaft einfach und/oder vorteilhaft kostengünstig hergestellt werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Brennervorrichtung eine Steuereinheit zu einer Einstellung zumindest zweier unterschiedlicher Flammentypen in einer Abhängigkeit von einem Fluidparameter des Brennstoffs in den Fluidkanälen umfasst. Vorzugsweise ist die Steuereinheit zu einer Steuerung oder Regelung des Fluidparameters vorgesehen. Insbesondere ist die Steuereinheit zu einer Ausgabe eines Steuersignals für zumindest ein Fluidkontrollelement, beispielsweise für ein Ventil, für eine Drosselklappe, für einen Verdichter oder dergleichen, der Brennervorrichtung und/oder des Gasbrenners vorgesehen. Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu vorgesehen, durch Einstellung des Fluidparameters einen Flammentyp einzustellen, insbesondere zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Flammentypen zu wechseln. Vorzugsweise beschreibt oder charakterisiert der Fluidparameter einen Massen- und/oder Volumenstrom des Brennstoffs durch die Fluidkanäle hindurch. Beispielsweise ist der Fluidparameter als Durchflussrate, als Strömungsgeschwindigkeit, als Druck oder dergleichen ausgebildet. Vorzugsweise unterscheiden sich die unterschiedlichen Flammentypen durch die Form der erzeugten Flamme. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können vorteilhaft für unterschiedliche Modulationsbereiche unterschiedliche Flammentypen verwendet werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft hohe Modulationsspanne erreicht werden. Insbesondere kann eine stabile Flamme für eine vorteilhaft große Anzahl an Modulationspunkten, insbesondere für alle Modulationspunkte, erzeugt werden. Insbesondere kann durch Wechsel des Flammentyps vorteilhaft eine Flammenhöhe von der Modulation entkoppelt werden.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass zumindest zweien der Fluidkanäle ein gemeinsamer Mündungsbereich auf der Brennfläche zu Erzeugung einer gemeinsamen, Bunsen-artigen Flamme zugeordnet ist. Insbesondere ist den direkt benachbarten, einander kreuzenden Fluidkanälen ein gemeinsamer Mündungsbereich zugeordnet, welcher insbesondere bei einer senkrechten Projektion der zugehörigen Fluidkanalrichtungen auf die Brennflächen um einen Schnittpunkt der Fluidkanalrichtung angeordnet ist. Insbesondere ist der gemeinsame Mündungsbereich dazu vorgesehen, insbesondere bei einer Angleichung des Fluidparameters an eine Brenngeschwindigkeit der Flamme, eine stabile, insbesondere im Wesentlichen laminare, Flamme zu erzeugen, welche insbesondere aus zumindest zwei Fluidkanälen mit Brennstoff gespeist wird. Insbesondere weist die Bunsen-artige Flamme einen von der Brennfläche abgewandten Hauptreaktionsbereich auf. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft niedrige Minimalmodulation erreicht werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft niedrige Durchflussrate des Brennstoffs verwendet werden.
  • Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei Fluidkanäle zu einer Erzeugung einer Gegenstromflamme einander entgegengerichtet sind. Vorzugsweise weisen zumindest zwei der Fluidkanäle einen gemeinsamen Gegenstrombereich auf, der insbesondere auf der Brennfläche zwischen den Mündungsbereichen dieser Fluidkanäle angeordnet ist. Insbesondere ist der gemeinsame Gegenstrombereich dazu vorgesehen, eine Geschwindigkeitskomponente, welche parallel zu der Brennfläche verläuft, des Brennstoffs aus verschiedenen Fluidkanälen gegenseitig zu negieren, insbesondere bei einer Einstellung bei der der Fluidparameter eine Brenngeschwindigkeit der Flamme übersteigt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Flammenhöhe vorteilhaft niedrig gehalten werden, insbesondere im Vergleich zu einer Bunsen-artigen Flamme, bei gleicher Durchflussrate des Brennstoffs.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest innerhalb einer Gruppe von Fluidkanälen alle zur Brennfläche parallelen Komponenten von Fluidkanalrichtungen zur Erzeugung einer Wirbelflamme einen Drehsinn vorgebend angeordnet sind. Insbesondere sind die Fluidkanäle innerhalb einer der Gruppen auf der Brennfläche auf einem Umfang eines gedachten, konvexen, vorzugsweise gleichseitigen, Polygons angeordnet, wobei insbesondere auf jeder Seite des Polygons genau ein Fluidkanal angeordnet ist. Beispielsweise ist das Polygon als, insbesondere gleichseitiges, Dreieck oder als Viereck, bevorzugt als Parallelogramm, besonders bevorzugt als Rechteck, überaus bevorzugt als Quadrat, ausgebildet. Vorzugsweise geben die Fluidkanäle einen Drehsinn vor, indem eine Projektion jeder der Fluidkanalrichtungen der Gruppe auf die Brennfläche auf genau eine Ecke des Polygongs zeigt und auf jede Ecke des Polygons die Projektion genau einer der Fluidkanalrichtungen der Gruppe auf die Brennfläche zeigt. Insbesondere sind bei einer Sicht auf die Brennfläche alle Fluidkanalrichtungen einer der Gruppen im Uhrzeigersinn oder alle Fluidkanalrichtungen einer der Gruppe gegen den Uhrzeigersinn angeordnet. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle in direkt benachbarte Gruppen einen unterschiedlichen Drehsinn vorgebend angeordnet. Vorzugsweise ist der Drehsinn einer der Gruppen dazu vorgesehen, einen Drehsinn einer Wirbelflamme vorzugeben, welche insbesondere entsteht, wenn der Fluidparameter deutlich größer als die Brenngeschwindigkeit der Flamme ist. Insbesondere ist eine Hauptreaktionszone der Wirbelflamme der Brennfläche zugewandt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft hohe Maximalmodulation erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine Flammenhöhe auch bei vorteilhaft hoher Durchflussrate des Brennstoffs vorteilhaft niedrig gehalten werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft niedrige Flammentemperatur erreicht werden. Insbesondere kann ein Ausstoß von Kohlenstoffmonoxid und/oder einem Stickoxid vorteilhaft gering gehalten werden
  • Ferner wird ein Gasbrenner, insbesondere eine Gastherme, mit einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung vorgeschlagen. Beispielsweise ist der Gasbrenner als Wandheizgerät, als Etagenheizung, als Gasheizung, als Durchlauferhitzer, als Warmwasserbereiter oder als Kombitherme ausgebildet. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner zumindest einen Wärmeübertrager, insbesondere zu einer Übertragung von Wärme von der Flamme auf ein Arbeitsfluid, insbesondere einen Wärmeträger, beispielsweise Luft und/oder Wasser, auf Betriebswasser und/oder auf Trinkwasser. Vorzugsweise ist die Brennfläche dem Wärmeübertrager zugewandt angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner zumindest eine Entzündungseinheit, beispielsweise mit einem Zündpiezo und/oder einem Zündtrafo, zu einer Entzündung des Brennstoffs in dem Flammbildungsbereich. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner zumindest eine Vormischeinheit, insbesondere zu einer Beimengung von Sauerstoff zu dem Brennstoff. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner zumindest eine Luftzufuhr zu der Vormischeinheit. Vorzugsweise umfasst die Luftzufuhr ein Gebläse und/oder einem Verdichter, insbesondere zu einem Ansaugen von Umgebungsluft. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner zumindest eine Brennstoffzufuhr zu der Vormischeinheit. Vorzugsweise umfasst die Brennstoffzufuhr ein Gebläse und/oder einen Verdichter zu einem Ansaugen des Brennstoffs aus einem Speicherbehälter und/oder einer externen Versorgungsleitung. Vorzugsweise umfasst die Vormischeinheit zumindest eine Venturidüse zu einer Vermischung des Brennstoffs mit der Luft, insbesondere zur Erzeugung eines Unterdrucks zur Öffnung eines Brennstoffventils der Brennstoffzufuhrleitung. Vorzugsweise ist die Vormischeinheit fluidtechnisch mit der Brennervorrichtung, insbesondere mit der Zufuhrfläche der Brennervorrichtung, verbunden. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner zumindest einen Flammendetektor, zu einer Erfassung und/oder Überwachung einer Flammbildung in dem Flammbildungsbereich. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner einen Sumpf zu einem Auffangen von Kondenswasser. Vorzugsweise ist die Brennfläche der Brennervorrichtung dem Sumpf zugewandt angeordnet, insbesondere zu einer Erzeugung einer Strömungsrichtung des Brennstoffs während der Verbrennung entgegen einer Gravitationskraft, insbesondere zu einer Vermeidung eines Abtropfens von Kondenswasser von dem Wärmeübertrager auf die Brennervorrichtung. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Gasbrenner mit vorteilhaft kleiner Flammenbildungszone bereitgestellt werden. Insbesondere kann eine Brennkammer des Gasbrenners vorteilhaft kompakt gehalten werden. Insbesondere kann ein Abstand zwischen einer Hauptreaktionszone der Flamme und dem Flammendetektor vorteilhaft konstant gehalten werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft zuverlässige Flammendetektion über eine vorteilhaft große Modulationsspanne erreicht werden. Insbesondere kann ein vorteilhaft kompakter, vorteilhaft kostengünstiger und/oder vorteilhaft verschleißarmer Gasbrenner zur Verfügung gestellt werden.
  • Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung und/oder eines erfindungsgemäßen Gasbrenners vorgeschlagen. Vorzugsweise umfasst das Verfahren zumindest zwei verschiedene Modulationsphasen, welche sich insbesondere durch einen von der Brennervorrichtung und/oder dem Gasbrenner zu erbringenden Wärmeleistung unterscheiden. Vorzugsweise umfasst das Verfahren zumindest eine Niedermodulationsphase, insbesondere zu einer Abdeckung eines geringen Wärmeleistungsbereichs der Brennervorrichtung und/oder des Gasbrenners. Vorzugsweise umfasst das Verfahren zumindest eine Mittelmodulationsphase, insbesondere zu einer Abdeckung eines mittleren Wärmeleistungsbereichs der Brennervorrichtung und/oder des Gasbrenners. Vorzugsweise umfasst das Verfahren zumindest eine Hochmodulationsphase, insbesondere zur Abdeckung eines hohen Wärmeleistungsbereichs der Brennervorrichtung und/oder des Gasbrenners. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit die Modulationsphasen mittels einer Einstellung des Fluidparameters ein. Vorzugsweise sind die Modulationsphasen, insbesondere durch eine stufenlose Anpassung des Fluidparameters, stufenlos ineinander überführbar. Alternativ ist der Fluidparameter graduell einstellbar. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit in der Niedermodulationsphase einen Wert für den Fluidparameter ein, der insbesondere einem niedrigeren Massen- und/oder Volumenstrom des Brennstoffs entspricht als in der Mittelmodulationsphase. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit in der Hochmodulationsphase einen Wert für den Fluidparameter ein, der insbesondere einem höheren Massen- und/oder Volumenstrom des Brennstoffs entspricht als in der Mittelmodulationsphase. Vorzugsweise stellt die Steuereinheit in der Mittelmodulationsphase einen Wert für den Fluidparameter ein, der insbesondere einem Massen- und/oder Volumenstrom des Brennstoffs entspricht, der zwischen dem der Hochmodulationsphase und dem der Niedermodulationsphase liegt. Vorzugsweise bildet sich in der Niedermodulationsphase zumindest eine Bunsen-artige Flamme in dem Flammbildungsbereich, insbesondere an dem gemeinsamen Mündungsbereich, aus. Vorzugsweise bildet sich in der Mittelmodulationsphase zumindest eine Gegenstromflamme in dem Flammbildungsbereich, insbesondere an dem gemeinsamen Gegenstrombereich, aus. Vorzugsweise bildet sich in der Hochmodulationsphase zumindest eine Wirbelflamme in dem Flammbildungsbereich, insbesondere an einem gruppenspezifischen Bereich der Brennfläche, aus. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Flammenhöhe vorteilhaft gering gehalten werden. Ein Abstand zwischen einer Hauptreaktionszone der Flamme und dem Flammendetektor kann vorteilhaft konstant gehalten werden.
  • Die erfindungsgemäße Brennervorrichtung, der erfindungsgemäße Gasbrenner und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Brennervorrichtung, der erfindungsgemäße Gasbrenner und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
    • Zeichnungen
  • 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 erfindungsgemäßen Gasbrenners,
    Fig. 2
    eine schematische Innenansicht des erfindungsgemäßen Gasbrenners,
    Fig. 3
    eine perspektive Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennervorrichtung,
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer Anordnung von Fluidkanälen der erfindungsgemäßen Brennervorrichtung und
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Figur 1 zeigt eine Außenansicht und Figur 2 eine Innenansicht eines Gasbrenners 16. Insbesondere ist der Gasbrenner 16 als Gastherme, beispielsweise als Warmwasserbereiter, ausgebildet. Der Gasbrenner 16 umfasst eine Brennervorrichtung 10. Insbesondere ist die Brennervorrichtung 10 zu einer Verbrennung eines, insbesondere vorgemischten, Brennstoffs vorgesehen. Die Brennervorrichtung 10 ist zur Formgebung zumindest einer Flamme 12 vorgesehen. Die Brennervorrichtung 10 weist zumindest einem Grundkörper 18 auf. Beispielsweise ist der Grundkörper 18 halbzylinderförmig gebogen ausgebildet. Der Grundkörper 18 weist an zumindest einer Brennfläche 20 einen Flammbildungsbereich 22 auf. Insbesondere ist die Brennfläche 20 zumindest während eines Betriebs der Brennervorrichtung 10 der Flamme 12 zugewandt angeordnet.
  • Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 16 zumindest einen Wärmeübertrager 64, insbesondere zu einer Übertragung einer Wärme der Verbrennung auf Wasser und/oder einen anderen Wärmeträger. Vorzugsweise ist die Brennfläche 20 dem Wärmeübertrager 64 zugewandt angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 16 zumindest eine Entzündungseinheit 66 in dem Flammbildungsbereich 22. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 16 zumindest einen Flammendetektor 68, insbesondere zu einer Detektion der Flamme 12. Vorzugsweise ist der Flammendetektor 68 an dem Flammbildungsbereich 22, insbesondere zwischen der Brennfläche 20 und dem Wärmeübertrager 64, angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 16 einen Sumpf 76 zu einem Auffangen von Kondenswasser. Vorzugsweise ist die Brennfläche 20 dem Sumpf 76 zugewandt angeordnet. Insbesondere ist der Wärmeübertrager 64 zwischen der Brennervorrichtung 10 und dem Sumpf 76 angeordnet.
  • Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 16 zumindest eine Vormischeinheit 70, insbesondere zu einer Beimengung von Sauerstoff zu dem Brennstoff. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 16 zumindest eine Luftzufuhr 72 zu der Vormischeinheit 70. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 16 zumindest eine Brennstoffzufuhr 74 zu der Vormischeinheit 70. Vorzugsweise ist die Vormischeinheit 70 fluidtechnisch mit einer Zufuhrfläche der Brennervorrichtung 10 verbunden. Insbesondere ist die Zufuhrfläche eine von der Brennfläche 20 abgewandte Außenfläche 56 des Grundkörpers 18. Beispielsweise ist die Brennervorrichtung 10 an einer Vormischkammer, einem Plenum und/oder einer Brennstoffaustrittsleitung der Vormischeinheit 70 angeordnet.
  • Figur 3 zeigt einen Ausschnitt der Brennervorrichtung 10. Die Brennervorrichtung 10 weist eine Vielzahl an in den Flammbildungsbereich 22 mündenden Fluidkanälen 24-39 zu einer Führung eines Brennstoffs durch den Grundkörper 18 hindurch auf. Zu einer Veranschaulichung der relativen Anordnung der Fluidkanäle 24-39 zueinander ist der Grundkörper 18 in den Figuren 3 bis 5 als ebene Platte dargestellt. Insbesondere kann der Grundkörper 18, insbesondere nach einer Anordnung und/oder Bildung der Fluidkanäle 24-39 an dem Grundkörper 18, in eine anwendungsspezifische Endform gebracht werden, wie beispielsweise die in Figur 2 gezeigte halbzylinderförmige Ausgestaltung. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung der Fluidkanäle 24-39 klein gegenüber einem Krümmungsradius des Grundkörpers 18 in der Endform des Grundkörpers 18. Vorzugsweise ist ein minimaler Krümmungsradius des Grundkörpers 18 größer, insbesondere zumindest fünfmal größer, besonders bevorzugt zumindest zehnmal größer, als die maximale Erstreckung der Fluidkanäle 24-39. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle 24-39 zumindest im Wesentlichen baugleich, insbesondere bis auf Fertigungstoleranzen baugleich, ausgebildet und/oder angeordnet. Vorzugsweise sind die Fluidkanäle 24-39 in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen, insbesondere zumindest zweidimensionalen, Muster angeordnet, insbesondere über die Brennfläche 20 verteilt. Beispielsweise umfasst eine Wiederholeinheit des Musters sechzehn der Fluidkanäle 24-39, insbesondere in einer Anordnung von 4x4 Fluidkanälen 24-27, 28-31, 32-35, 36-39. Vorzugsweise umfasst das Muster eine Vielzahl der zumindest im Wesentlichen baugleichen Wiederholeinheiten. Der Übersichtlichkeit halber sind Bezugszeichen für Merkmale der Fluidkanäle 24-39 nur für den im Weiteren als Basiskanal 25 bezeichneten Fluidkanal eingezeichnet. Der Basiskanal 25 steht stellvertretend für einen beliebigen der Fluidkanäle 24-39. Im Folgenden beschriebene Merkmale des Basiskanals 25 sind sinngemäß auf zumindest die Mehrheit aller Fluidkanäle 24-39 übertragbar. Insbesondere ist es möglich, dass weitere Fluidkanäle, aufgrund der endlichen Ausdehnung des Grundkörpers 18, in einem äußeren Randbereich der Brennfläche 20 abweichend von den im Folgenden beschriebenen Merkmalen angeordnet sind und insbesondere Merkmale, die eine paarweise Anordnung von Fluidkanälen beschreiben, nicht aufweisen.
  • Eine Fluidkanalrichtung 40 zumindest des Basiskanals 25 weicht wesentlich von einer Flächennormalen 42 der Brennfläche 20 an einem Mündungsbereich des Basiskanals 25 in dem Flammbildungsbereich 22 ab. Vorzugsweise weichen eine Fluidkanalrichtung jedes der Fluidkanäle 24-39, insbesondere um denselben ebenen Winkel, von einer fluidkanalspezifischen Flächennormalen ab. Insbesondere gibt die Flächennormale 42 eine fluidkanalspezifische Polrichtung für Kugelkoordinaten vor. Insbesondere ist ein Polabstandswinkel der jeweiligen Fluidkanalrichtung 40 von der jeweiligen Flächennormalen 42 für alle Fluidkanäle 24-39 zumindest im Wesentlichen gleich. Insbesondere kann ein Azimutwinkel der jeweiligen Fluidkanalrichtung 40 bezüglich der zugehörigen Flächennormalen 42 fluidkanalspezifisch ausgebildet sein. Insbesondere gibt die Fluidkanalrichtung 40 während eines Betriebs der Brennervorrichtung 10 eine fluidkanalspezifische Strömungsrichtung 78 des Brennstoffs aus den Fluidkanälen 24-39 in den Flammbildungsbereich 22 vor (vgl. Figur 5).
  • Eine Wandung 52 zumindest des Basiskanals 25 steht zu einer Vorgabe der Fluidkanalrichtung 40 aus der Brennfläche 20 hervor. Eine weitere Wandung 54 zumindest des Basiskanals 25 steht zu einer Vorgabe der Fluidkanalrichtung 40 aus der von der Brennfläche 20 abgewandten Außenfläche 56 des Grundkörpers 18 hervor. Insbesondere ist eine Richtung der Flächennormalen 42 unabhängig von einer konkreten Ausgestaltung der Wandung 52 und/oder der weiteren Wandung 54. Insbesondere sind die Wandung 52 und die weitere Wandung 54 einander zugewandt angeordnet, insbesondere zu einer Verlängerung einer maximalen Erstreckung des Basiskanals 25 parallel zur Fluidkanalrichtung 40. Vorzugsweise sind die Wandung 52 und/oder die weitere Wandung 54 bis auf Fertigungstoleranzen punktsymmetrisch zueinander angeordnet und/oder ausgebildet. Vorzugsweise ist die Wandung 52 durch einen Stanzprozess von der Außenfläche 56 aus an dem Grundkörper 18 angeformt. Insbesondere ist die weitere Wandung 54 durch einen Stanzprozess von der Brennfläche 20 aus an den Grundkörper 18 angeformt.
  • Die Brennervorrichtung 10 umfasst eine Steuereinheit 58. Die Steuereinheit 58 ist zu einer Einstellung zumindest zweier unterschiedlicher Flammentypen in einer Abhängigkeit von einem Fluidparameter des Brennstoffs in den Fluidkanälen 24-39 vorgesehen. Insbesondere erzeugt die Steuereinheit 58 ein Steuersignal zu einer Einstellung des Fluidparameters, insbesondere einer Durchflussrate o.ä. des Brennstoffs durch die Fluidkanäle 24-39. Vorzugsweise umfasst der Gasbrenner 16, insbesondere die Vormischeinheit 70, ein Fluidkontrollelement, beispielsweise einen Verdichter und/oder ein Ventil (hier nicht gezeigt), zu einer Einstellung des Fluidparameters. Optional ist die Steuereinheit 58 zu einer Verarbeitung eines Messsignals des Flammendetektors 68 ausgebildet, insbesondere zu einer Regelung des Fluidparameters.
  • Figur 4 zeigt eine Draufsicht, insbesondere eine Sicht parallel zur Flächennormalen 42, auf die Brennfläche 20. Insbesondere zeigt Figur 4 jeweils eine zur Brennfläche 20 parallele Komponente der Fluidkanalrichtungen 40, wobei der Übersichtlichkeit halber nur die Fluidkanalrichtung 40 des Basiskanals 25 mit einem Bezugszeichen versehen ist.
  • Die Fluidkanalrichtungen 40 zumindest zweier direkt benachbarter Fluidkanäle 25, 28 sind einander kreuzend angeordnet. Vorzugsweise ist dem Basiskanal 25 zumindest einer, vorzugsweise mehrere, insbesondere acht, der Fluidkanäle 24-39 als direkter Nachbarkanal 24, 26, 27, 28, 30 zugeordnet. Insbesondere ist die Brennfläche 20 zwischen dem Basiskanal 25 und dem direkten Nachbarkanal 24, 26, 27, 28, 30 fluidkanalfrei ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest einer, insbesondere genau einer, der direkten Nachbarkanäle 24, 26, 27, 28, 30 als kreuzender Nachbarkanal 28 angeordnet. Vorzugsweise ist der Basiskanal 25 und der kreuzende Nachbarkanal 28 bezüglich einer Spiegelebene 80 zumindest im Wesentlichen symmetrisch angeordnet und/oder ausgerichtet. Vorzugsweise erstreckt sich die Spiegelebene 80 senkrecht zur Brennfläche 20. Vorzugsweise sind die Fluidkanalrichtungen 40 des Basiskanals 25 und des kreuzenden Nachbarkanals 28 der Spiegelebene 80 zugewandt ausgerichtet. Insbesondere schneiden sich die Fluidkanalrichtungen 40 des Basiskanals 25 und des kreuzenden Nachbarkanals 28 in der Spiegelebene 80. Dem Basiskanal 25 und dem kreuzenden Nachbarkanal 28 ist ein gemeinsamer Mündungsbereich 60 auf der Brennfläche 20 zugeordnet. Der gemeinsame Mündungsbereich 60 ist zu einer Erzeugung einer gemeinsamen, Bunsen-artigen Flamme vorgesehen. Insbesondere umfasst der gemeinsame Mündungsbereich 60 einen Bereich um einen minimalen Abstand, insbesondere um einen Schnittpunkt, der Fluidkanalrichtungen 50 des Basiskanals 25 und des kreuzenden Nachbarkanals 28.
  • Vorzugsweise weisen mehrere, insbesondere die Mehrheit, der direkten Nachbarkanäle 24, 26, 27, 28 zu dem Basiskanal 25 unterschiedliche Fluidkanalrichtungen 40 auf. Es ist grundsätzlich denkbar, dass zumindest einer, insbesondere zwei, der direkten Nachbarkanäle 30 und der Basiskanal 25 zueinander parallele Fluidkanalrichtungen 40 aufweisen. Die Fluidkanäle 24-31 mit unterschiedlichen Fluidkanalrichtungen 40 sind in Gruppen 44, 46, 48, 50 angeordnet. Beispielsweise umfasst jede Gruppe 44, 46, 48, 50 jeweils vier der, insbesondere direkt benachbarten, Fluidkanäle 24-27, 28-31, 32-35, 36-39. Vorzugsweise umfasst jede Gruppe 44, 46, 48, 50 entlang zweier, insbesondere orthogonaler, Raumrichtungen je zumindest zwei direkt benachbarte Fluidkanäle 24-27, 28-31, 32-35, 36-39. Vorzugsweise ist jeder Fluidkanal 24-39 in genau einer der Gruppen 44, 46, 48, 50 angeordnet. Eine Komponente einer vektoriellen Summe der Fluidkanalrichtungen 40 je einer der Gruppen 44, 46, 48, 50 ist in einer zu der Flächennormalen 42 senkrechten, insbesondere zur Brennfläche 20 parallelen, Ebene vernachlässigbar ausgebildet. Insbesondere umfassen die Gruppen 44, 46, 48, 50 je zwei der Fluidkanäle 25, 26, deren zur Brennfläche 20 parallele Komponenten der Fluidkanalrichtung 40 zueinander antiparallel ausgerichtet sind. Zumindest innerhalb einer Gruppe 44, 46, 48, 50 der Fluidkanäle 24-39 sind alle zur Brennfläche 20 parallelen Komponenten von Fluidkanalrichtungen 40 zur Erzeugung einer gemeinsamen Wirbelflamme einen Drehsinn 62 vorgebend angeordnet. Insbesondere bildet eine Verkettung der zur Brennfläche 20 parallelen Komponente der Fluidkanalrichtung 40 einer der Gruppen 44, 46, 48, 50 einen geschlossenen Vektorzug.
  • Vorzugsweise ist der Basiskanal 25 und der kreuzende Nachbarkanal 28 in unterschiedlichen Gruppen 44, 46 angeordnet. Die den Basiskanal 25 umfassende Gruppe 44 wird im Weiteren als Basisgruppe 44 bezeichnet. Die den kreuzenden Nachbarkanal 28 umfassende Gruppe 46 wird im Weiteren als Kreuzgruppe 46 bezeichnet. Vorzugsweise ist die Basisgruppe 44 und zumindest eine, insbesondere mehrere, insbesondere vier, Gruppen 46, 48 zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet. Vorzugsweise sind die Basisgruppe 44 und die Kreuzgruppe 46 zu der Spiegelebene 80 symmetrisch angeordnet. Insbesondere ist die Basisgruppe 44 und zumindest eine als Gegengruppe 48 bezeichnete weitere der Gruppen 48 spiegelsymmetrisch bezüglich einer weiteren Spiegelebene 82 angeordnet. Insbesondere erstreckt sich die weitere Spiegelebene 82 senkrecht zu der Spiegelebene 80 und senkrecht zu der Brennfläche 20. Insbesondere ist die Kreuzgrupp 46 und zumindest eine als Kreuzgegengruppe 50 bezeichnete weitere der Gruppen 50 spiegelsymmetrisch bezüglich der weiteren Spiegelebene 82 angeordnet. Insbesondere umfasst die Brennervorrichtung 10 für jeden Fluidkanal 24-27 der Basisgruppe 44 einen der zu diesen spiegelsymmetrisch angeordneten Fluidkanäle 28-31 der Kreuzgruppe 46. Insbesondere umfasst die Brennervorrichtung 10 für jeden Fluidkanal 24-27 der Basisgruppe 44 einen der zu diesen spiegelsymmetrisch angeordneten Fluidkanäle 32-35 der Gegengruppe 46. Insbesondere umfasst die Brennervorrichtung 10 für jeden Fluidkanal 24-27 der Kreuzgruppe 46 und/oder der Gegengruppe 48 einen der zu diesen spiegelsymmetrisch angeordneten Fluidkanäle 36-39 der Kreuzgegengruppe 50.
  • Zumindest zwei der Fluidkanäle 25, 28, 35, 38 sind zu einer Erzeugung einer gemeinsamen Gegenstromflamme einander entgegengerichtet. Insbesondere ist dem Basiskanal 25 einer der Fluidkanäle 35 der Gegengruppe 48 als entgegengerichtet zugeordnet, der insbesondere bezüglich der weiteren Spiegelebene 82 symmetrisch zu dem Basiskanal 25 angeordnet ist. Insbesondere ist die Fluidkanalrichtung 40 des Basiskanals 25 der weiteren Spiegelebene 82 zugewandt.
  • Insbesondere ist dem kreuzenden Nachbarkanal 28 einer der Fluidkanäle 38 der Kreuzgegengruppe 50 als entgegengewandt zugeordnet, der insbesondere bezüglich der weiteren Spiegelebene 82 symmetrisch zu dem kreuzenden Nachbarkanal 28 angeordnet ist. Insbesondere ist die Fluidkanalrichtung des kreuzenden Nachbarkanals 28 der weiteren Spiegelebene 82 zugewandt. Insbesondere ist eine Komponente einer vektoriellen Summe der Fluidkanalrichtungen 40 der einander entgegengerichteten Fluidkanäle 25, 28, 35, 38 in einer zu der Flächennormalen 42 senkrechten, insbesondere zur Brennfläche 20 parallelen, Ebene vernachlässigbar ausgebildet. Insbesondere ist den einander entgegengerichteten Fluidkanälen 25, 28, 35, 38 ein gemeinsame Gegenstrombereich an einer Schnittgeraden der Spiegelebene 80 und der weiteren Spiegelebene 82 zu einer Erzeugung der Gegenstromflamme zugeordnet.
  • Figur 5 zeigt ein Verfahren 63 zum Betrieb der Brennervorrichtung 10 und/oder des Gasbrenners 16. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 63 eine Niedermodulationsphase 84. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 63 eine Mittelmodulationsphase 86. Vorzugsweise umfasst das Verfahren 63 eine Hochmodulationsphase 88. Zu jeder Phase ist eine Draufsicht und eine perspektivische Sicht auf die Brennervorrichtung 10 und die erzeugte Flamme 12, 14 gezeigt. Insbesondere in der Niedermodulationsphase 84 stellt die Steuereinheit 58 eine Durchflussrate des Brennstoffs ein, insbesondere verringert die Steuereinheit 58 die Durchflussrate gegenüber der Mittelmodulationsphase 86. Insbesondere folgt in der Niedermodulationsphase 84 eine Strömungsrichtung 78 des Brennstoffs aus dem Basiskanal 25 der Fluidkanalrichtung 40 zumindest bis zu dem gemeinsamen Mündungsbereich 60. Insbesondere vermischt sich in der Niedermodulationsphase 84 in dem gemeinsamen Mündungsbereich 60 der Brennstoff aus dem Basiskanal 25 mit dem Brennstoff aus dem kreuzenden Nachbarkanal 28. Insbesondere wird in der Niedermodulationsphase 84 der Brennstoff in dem gemeinsamen Mündungsbereich 60 verbrannt. Insbesondere bildet sich in der Niedermodulationsphase 84 in dem gemeinsamen Mündungsbereich 60 die Flamme 12 als stabile Bunsen-artige Flamme aus.
  • Insbesondere in der Mittelmodulationsphase 86 stellt die Steuereinheit 58 eine Durchflussrate des Brennstoffs ein, insbesondere erhöht die Steuereinheit 58 die Durchflussrate gegenüber der Niedermodulationsphase 84 und/oder verringert die Durchflussrate gegenüber der Hochmodulationsphase 88. Insbesondere folgt in der Mittelmodulationsphase 86 die Strömungsrichtung 78 des Brennstoffs aus dem Basiskanal 25 der Fluidkanalrichtung 40 zumindest bis zu dem gemeinsamen Mündungsbereich 60. Insbesondere vermischt sich in der Mittelmodulationsphase 86 in dem gemeinsamen Mündungsbereich 60 der Brennstoff aus dem Basiskanal 25 mit dem Brennstoff aus dem kreuzenden Nachbarkanal 28. Insbesondere folgt in der Mittelmodulationsphase 86 die Strömungsrichtung 78 des vermischten Brennstoffs einer Vektorsumme der Fluidkanalrichtungen 40 des Basiskanals 25 und des kreuzenden Nachbarkanals 28. Insbesondere trifft der Brennstoff in dem Mittelmodulationsbereich vor einer Verbrennung in den gemeinsame Gegenstrombereich an der Schnittgeraden der Spiegelebenen 80, 82 auf den Brennstoff aus den entgegengerichteten Fluidkanälen 35, 38 der Gegengruppe 48 und der Kreuzgegengruppe 50. Insbesondere bildet sich in dem gemeinsamen Gegenstrombereich an der Schnittgeraden der Spiegelebenen 80, 82 die Flamme 12 als stabile Gegenstromflamme aus.
  • Insbesondere in der Hochmodulationsphase 88 stellt die Steuereinheit 58 eine Durchflussrate des Brennstoffs ein, insbesondere erhöht die Steuereinheit 58 die Durchflussrate gegenüber der Mittelmodulationsphase 86. Insbesondere folgt in der Hochmodulationsphase 88 die Strömungsrichtung 78 des Brennstoffs aus dem Basiskanal 25 dem Drehsinn 62 der Basisgruppe 44. Insbesondere bildet sich über der Basisgrupp 44 die Flamme 12 als stabile Wirbelstromflamme aus.

Claims (10)

  1. Brennervorrichtung zur Formgebung zumindest einer Flamme (12, 14), insbesondere für einen Gasbrenner, mit zumindest einem Grundkörper (18), welcher an zumindest einer Brennfläche (20) einen Flammbildungsbereich (22) aufweist, und mit einer Vielzahl an in den Flammbildungsbereich (22) mündenden Fluidkanälen (24-39) zu einer Führung eines Brennstoffs durch den Grundkörper (18) hindurch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidkanalrichtung(40) zumindest eines der Fluidkanäle (24-39) wesentlich von einer Flächennormalen (42) der Brennfläche (20) an einem Mündungsbereich dieses Fluidkanals (24-39) in dem Flammbildungsbereich (22) abweicht.
  2. Brennervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkanalrichtungen (40) zumindest zweier direkt benachbarter Fluidkanäle (25, 28; 27, 33; 30, 36; 35, 38) einander kreuzend angeordnet sind.
  3. Brennervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkanäle (24-27, 28-31, 32-35, 36-39) mit unterschiedlichen Fluidkanalrichtungen (40) in Gruppen (44, 46, 48, 50) angeordnet sind, in welchen eine Komponente einer vektoriellen Summe der Fluidkanalrichtungen (40) in einer zu der Flächennormalen (42) senkrechten Ebene vernachlässigbar ausgebildet ist.
  4. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung (52, 54) zumindest eines der Fluidkanäle (24-39) zu einer Vorgabe der Fluidkanalrichtung (40) aus der Brennfläche (20) und/oder aus einer von der Brennfläche (20) abgewandten Außenfläche (56) des Grundkörpers (18) hervorsteht.
  5. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (58) zu einer Einstellung zumindest zweier unterschiedlicher Flammentypen in einer Abhängigkeit von einem Fluidparameter des Brennstoffs in den Fluidkanälen (24-39).
  6. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zweien der Fluidkanäle (25, 28; 27, 33; 30, 36; 35, 38) ein gemeinsamer Mündungsbereich (60) auf der Brennfläche (20) zu einer Erzeugung einer gemeinsamen, Bunsen-artigen Flamme zugeordnet ist.
  7. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Fluidkanäle (25, 28, 35, 38) zu einer Erzeugung einer gemeinsamen Gegenstromflamme einander entgegengerichtet sind.
  8. Brennervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest innerhalb einer Gruppe (44, 46, 48, 50) der Fluidkanäle (24-39) alle zur Brennfläche (20) parallelen Komponenten von Fluidkanalrichtungen (40) zur Erzeugung einer gemeinsamen Wirbelflamme einen Drehsinn (62) vorgebend angeordnet sind.
  9. Gasbrenner, insbesondere Gastherme, mit einer Brennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Verfahren zum Betrieb einer Brennervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eines Gasbrenners nach Anspruch 9.
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